1
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
1
Połączenia belek i słupów
KONSTRUKCJE METALOWE
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
2
PLAN WYKŁADU
POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH
STYKI BELEK
STYKI SŁUPÓW
BIBLIOGRAFIA
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
3
POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH
Wybór rodzaju połączeń zależy od:
- schematu statycznego i działających obciążeń,
- charakteru obciążeń (statyczne czy dynamiczne),
- warunków montażu.
Połączenie powinno umożliwić regulację konstrukcji w trakcie montażu.
Motto:
„Dobrego inżyniera od konstrukcji stalowych poznaje się po tym jak
kształtuje połączenia”
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
4
RODZAJE POŁĄCZEŃ:
z uwagi na schemat statyczny:
- przegubowe,
- sztywne
- podatne
z uwagi na sposób połączenia (technologię wykonania)
- nitowane
- śrubowe (zakładkowe lub doczołowe)
- spawane (na spoiny czołowe lub pachwinowe)
- śrubowo-spawane
z uwagi na rodzaj łączonych elementów
- belka-belka
- belka-słup
POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
5
z uwagi na miejsce wykonania
- styki warsztatowe
- styki montażowe
Obecnie dąży się do wykonywanie styków warsztatowych jako
spawanych, natomiast styków montażowych jako śrubowych.
Obliczenia połączeń można wykonać z uwagi:
- „na siłę”
- „na przekrój”
POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
6
Styki poszczególnych części przekroju blachownicy (pasów,
środników) należy projektować w płaszczyznach prostopadłych do osi
łączonych elementów.
POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH
Źródło [2]
2
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
7
Przy połączeniach czołowych pasów zaleca się stosować płytki
wybiegowe.
POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH
Źródło [1]
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
8
Często stosuje się połączenia śrubowe aby scalić łączone elementy
przed spawaniem.
POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH
Źródło [2]
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
9
W połączeniu dwuteownika spawanego styk pasa rozciąganego przy
obciążeniach dynamicznych powinien być przesunięty względem
styku środnika.
W celu redukcji naprężeń
spawalniczych w styku należy
zespawać pas dolny ze
środnikiem na odcinki l
1
dopiero
po wykonaniu złącza czołowego
środnika.
POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH
Źródło [2]
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
10
STYKI MONTAŻOWY BLACHOWNICY
PRZESTAWIONY
UNIWERSALNY
POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH
Źródło [1]
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
11
Nie zaleca się stosować dodatkowej blachy w styku z uwagi na
możliwość jej rozwarstwienia.
POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH
Źródło [2]
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
12
Kształt nakładek wzmacniających powinien zapobiegać koncentracji
naprężeń. W przypadku nakładek na pasach nie należy stosować
spoin pachwinowych prostopadłych do podłużnej osi pasa, zwłaszcza
rozciąganego.
POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH
Źródło [2]
3
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
13
ŚRUBOWE POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE BELKA-BELKA
(BELKI GERBEROWSKIE)
Źródło [2]
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
14
POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE ŚRUBOWE BELKA-BELKA
(POD KĄTEM 90
O
)
Źródło [2]
Źródło [1]
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
15
OSŁABIENIE PRZEKROJU OTWORAMI - POŁĄCZENIA BELEK
0, 6
v
Rj
d
nv
nt
n
F
F
f
A
A
n
⎛
⎞
≤
=
⋅
⋅
+
⋅
⎜
⎟
⎝
⎠
(81)
gdzie:
n – liczba śrub w połączeniu
n
v
– liczna śrub w ścinanej części
przekroju netto
A
nv
– pole ścinanej części przekroju netto
A
nt
– pole rozciąganej części przekroju netto
Źródło [1]
Wymagane jest również sprawdzenie
przekroju 1-1 z uwagi na zginanie ze
ścinaniem.
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
16
POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE ŚRUBOWE BELKA-BELKA
(POD KĄTEM 90
O
)
Źródło [2]
Źródło [10]
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
17
POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE ŚRUBOWE BELKA-BELKA
(POD KĄTEM 90
O
)
Źródło [2]
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
18
NOŚNOŚĆ ŚRODNIKA BLACHOWNICY POD OBBCIĄŻENIEM
SKUPIONYM
STYKI BELEK
Źródło [10]
4
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
19
2
,
R c
c
w
d
P
k t
f
= ⋅
⋅
(18)
NOŚNOŚĆ ŚRODNIKA BLACHOWNICY POD OBBCIĄŻENIEM
SKUPIONYM
gdzie:
h
w
, t
w
– wysokość i grubość środnika
t
f
– grubość półki
0
0
215
15 25
f
c
w
w
d
w
t
c
c
k
h
t
f
t
⎛
⎞
=
+
⋅
⋅
⋅
≤
⎜
⎟
⎝
⎠
(19)
STYKI BELEK
Źródło [10]
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
20
POŁĄCZENIA SZTYWNE ŚRUBOWE BELKA-BELKA
(BELKI CIĄGŁE)
Połączenie doczołowe
Połączenie zakładkowe
Źródło [2]
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
21
POŁĄCZENIA SZTYWNE ŚRUBOWE BELKA-BELKA
(POD KĄTEM 90
O
)
Źródło [2]
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
22
POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE ŚRUBOWE BELKA-SŁUP
Źródło [2]
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
23
POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE ŚRUBOWE BELKA-SŁUP
Źródło [2]
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
24
Źródło [2]
POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE ŚRUBOWE BELKA-SŁUP
STYKI BELEK
Wymiary płytki centrującej dobiera się z uwagi na docisk elementów
stalowych:
5
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
25
NAPRĘŻENIA DZIAŁAJĄCE NA PŁYTKĘ CENTRUJĄCĄ
STYKI BELEK
1, 25
db
d
R
f
f
a b
σ
=
≤
=
⋅
⋅
gdzie:
R – obciążenie (reakcja)
a, b – wymiary płytki centrującej
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
26
POŁĄCZENIA SZTYWNE ŚRUBOWE BELKA-SŁUP
Źródło [2]
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
27
Źródło [2]
Połączenia sztywne śrubowe belka-słup
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
28
Źródło [2]
SPAWANE POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE BELKA-BELKA
(BELKI GERBEROWSKIE)
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
29
Źródło [2]
POŁĄCZENIA SZTYWNE SPAWANE BELKA-BELKA (BELKI
CIĄGŁE)
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
30
Źródło [2]
POŁĄCZENIA SZTYWNE SPAWANE BELKA-BELKA
(POD KATEM 90
O
)
STYKI BELEK
6
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
31
Źródło [2]
POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE SPAWANE BELKA-SŁUP
Uwaga: śruby mają charakter wyłącznie montażowy.
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
32
Źródło [2]
POŁĄCZENIA SZTYWNE SPAWANE BELKA-SŁUP
Uwaga: przy grubych półkach istnieje ryzyko rozwarstwienia blachy
w kierunku jej grubości.
STYKI BELEK
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
33
PRZYKŁADY
STYKI BELEK
Źródło [9]
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
34
PRZYKŁADY
STYKI BELEK
Źródło [9]
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
35
PRZYKŁADY
STYKI BELEK
Źródło [9]
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
36
PRZYKŁADY
STYKI BELEK
Źródło [9]
7
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
37
PRZYKŁADY
STYKI BELEK
Źródło [9]
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
38
STYKI SŁUPÓW
W połączeniach warsztatowych słupów należy spełnić następujące
warunki [2]:
- nośność styku na docisk powinna być większa lub równa nośności
przekroju słupa,
- momenty bezwładności przekroju styku powinny być większe lub
równe momentom bezwładności przekroju słupa,
-oś słupa powinna przechodzić przez środek ciężkości styku,
- w słupach wielogałęziowych należy zapewnić odpowiednie
współdziałanie gałęzi w miejscu styku za pomocą dodatkowej
przewiązki.
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
39
STYKI SŁUPÓW
W połączeniach montażowych konieczne jest dopasowanie blach lub
płaszczyzn stykowych górnej i dolnej części trzonu słupa.
Jeśli końce słupa są frezowane to spoiny łączące końce słupa z
blachami poziomymi można obliczać biorąc pod uwagę:
- dla styków umieszczonych w obrębie 1/4 wysokości słupa (mierzonej
od głowicy lub podstawy):
- dla styków umieszczonych w obrębie głowicy lub podstawy:
gdzie:
N - obliczeniowa siła osiowa w słupie
1
0,5
N
N
=
⋅
1
0, 25
N
N
=
⋅
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
40
STYKI SŁUPÓW
W przypadku nie frezowanego końca słupa na styku z blachą poziomą
spoiny oblicza się względem całej siły N.
Przy projektowaniu styków słupów należy uwzględnić wszystkie
składowe obciążenia oraz dodatkowo obciążenie momentem
∆M
i
:
1
1
i
i
i
W
M
N
A
ϕ
⎛
⎞
∆
= ⋅
− ⋅
⎜
⎟
⎝
⎠
(103)
gdzie:
∆M
i
,
ϕ
i
, W
i
– przyjmuje się stosownie do rozpatrywanej osi
wyboczenia; i=x,y
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
41
STYKI SŁUPÓW
Źródło [2]
POŁĄCZENIA WARSZTATOWE
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
42
STYKI SŁUPÓW
POŁĄCZENIA WARSZTATOWE ZE ZMIANĄ PRZEKROJU
Źródło [2]
8
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
43
Źródło [2]
STYKI SŁUPÓW
POŁĄCZENIA MONTAŻOWE
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
44
STYKI SŁUPÓW
POŁACZENIA MONTAŻOWE
Źródło [1]
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
45
STYKI SŁUPÓW
PRZYKŁADY
Źródło [9]
08-10-30
Konstrukcje metalowe - Wykład 15
46
BIBLIOGRAFIA
1. K. Rykaluk „Konstrukcje stalowe. Podstawy i elementy” Wydawnictwo DWE, Wrocław
2001
2. M. Łubiński, A. Filipowicz, W. Żółtowski „Konstrukcje metalowe. Część I” Wydawnictwo
Arkady, Warszawa 2006
3. W. Bogucki, M. Żyburtowicz „Tablice do projektowania konstrukcji metalowych”
Wydawnictwo Arkady, Warszawa 2007
4. A. Biegus „Stalowe budynki halowe” Wydawnictwo Arkady, Warszawa 2006
5. J. Bródka, M. Broniewicz „Projektowanie konstrukcji stalowych zgodnie z Eurokodem
3-1-1 wraz z przykładami obliczeń” Wydawnictwo Politechniki Białostockiej, Białystok
2001
6. S. Pałkowski „Konstrukcje stalowe. Wybrane zagadnienia obliczania i projektowania”
Wydawnictwo PWN, Warszawa 2001
7. PN-90/B-03200 „Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”
8. PN-B-03215:1998 „Konstrukcje stalowe. Połączenia z fundamentami. Projektowanie
i wykonanie”
9. Materiały dydaktyczne ESDEP.
10. J. Żmuda „Podstawy projektowania konstrukcji metalowych”, Wydawnictwo Arkady,
Warszawa 1997.