SteelConstruction.info
On december 27, 2021 by adminEz a cikk az olyan egy- és többszintes épületek tervezésénél alkalmazott nyomatékálló kapcsolatokkal foglalkozik, amelyekben folytonos kereteket használnak.
A cikk a leggyakrabban alkalmazott nyomatékálló kapcsolatok típusait tárgyalja. Megvizsgálja a gerenda-oszlop és gerenda-gerenda kapcsolatokra vonatkozó szabványos kapcsolatok használatát, és bemutatja az Eurocode 3 alapján készült tervezési eljárások áttekintését. Mind a csavarozott, mind a hegesztett kapcsolatokat figyelembe veszi. Az oszlopkötések és oszlopalapok is bemutatásra kerülnek.
A nyomatékálló kapcsolatok típusai
A nyomatékálló kapcsolatokat többszintes, merevítetlen épületekben és egyszintes portálvázas épületekben alkalmazzák. A többszintes vázszerkezetekben a csatlakozások leggyakrabban csavarozott, teljes mélységű véglemezes vagy meghosszabbított véglemezes csatlakozások. Ha mélyebb csatlakozásra van szükség, hogy a csavarok számára nagyobb kartávolságot biztosítsanak, akkor a csavarkötést lehet alkalmazni. Mivel azonban ez többletmunkával jár, ezt a helyzetet lehetőleg kerülni kell.
Portálvázas szerkezeteknél szinte mindig az eresznél és a keret csúcsánál alkalmazott nyomatékálló kötéseket használják, mivel a megnövelt csatlakozási ellenállás mellett a nyaktag növeli a szarufa ellenállását is.
A leggyakrabban alkalmazott nyomatékálló kötések a csavarozott véglemezes gerenda-oszlop kapcsolatok; ezeket az alábbi ábra mutatja.
-
Teljes mélységű véglemez
-
Kiterjesztett véglemez
-
Szilárdított meghosszabbított véglemez
-
Hajlított gerenda
A csavarozott gerenda helyett-oszlop-oszlop kapcsolatok helyett, hegesztett kapcsolatok is alkalmazhatók. Ezek a kapcsolatok teljes nyomatékfolytonosságot biztosíthatnak, de előállításuk költséges, különösen a helyszínen. A hegesztett gerenda-oszlop kapcsolatok elkészíthetők a gyártóműhelyben egy csavarozott illesztési kapcsolattal a gerenda spamjén belül, egy alacsonyabb hajlítónyomatékú helyen. A hegesztett kapcsolatokat szeizmikus területeken lévő épületek építésénél is alkalmazzák.
A nyomatékálló kapcsolatok egyéb típusai közé tartoznak:
- Az oszlopok és gerendák illesztései, beleértve a portálvázak csúcsi kapcsolatait, és
- az oszlopalapok.
Egy szempont, amellyel ez a cikk nem foglalkozik, az üreges szelvények közötti hegesztett kapcsolatok. A Celsius®355 és Hybox®355 üreges szelvények hegesztett kötéseinek kialakítására vonatkozó útmutató azonban elérhető a Tata Steel-től.
A kötések osztályozása
Az acélszerkezetek kötéseinek tervezését az Egyesült Királyságban a BS EN 1993-1-8 és annak nemzeti melléklete szabályozza.
A BS EN 1993-1-8 előírja, hogy a kötéseket merevség (merev, félmerev vagy névlegesen csapolt) vagy szilárdság (teljes szilárdság, részleges szilárdság vagy névlegesen csapolt) szerint kell osztályozni. A merevségi osztályozás a keretek rugalmas elemzésére vonatkozik, a szilárdsági osztályozás a plasztikusan elemzett keretekre. A szabvány a merevségtől és a szilárdságtól függően egyszerű, félig folytonos vagy folytonos illesztési modelleket határoz meg. A pillanatálló kötések általában merevek és teljes vagy részleges szilárdságúak, így a kötések folyamatosak vagy félig folyamatosak.
A legtöbb helyzetben a tervezési szándék az, hogy a momentumálló kötések merevek legyenek, és a vázelemzésben ekként legyenek modellezve. Ha az ízületek valójában félmerevek lennének, akkor az ízület viselkedését figyelembe kellene venni a keretelemzésben, de a brit NA nem támogatja ezt a megközelítést, amíg a forgásmerevség számításának numerikus módszerével kapcsolatos tapasztalatok nem állnak rendelkezésre.
5.2.2. pont.A BS EN 1993-1-8 szabvány 1.2.2. pontja megjegyzi, hogy egy ízületet kísérleti bizonyítékok, a korábbi, hasonló esetekben tapasztalt kielégítő teljesítmény vagy vizsgálati bizonyítékon alapuló számítások alapján lehet osztályozni.
A brit nemzeti melléklet további pontosítást nyújt, és az NA.2. pontban.6 megjegyzi, hogy az SCI P207. szabványnak megfelelően tervezett kapcsolatok. (a nyomatéki kapcsolatokról szóló Zöld Könyv BS 5950-es változata) az említett kiadvány ajánlásainak megfelelően osztályozhatók.
Az SCI P207 szabványt frissítették a BS EN 1993-1-8 szabvány figyelembevételével, és SCI P398 néven újra kiadták.
Merev kötések osztályozása
Az SCI P398 szabványosítási ajánlásait követő és csak a szilárdságra tervezett jól méretezett kötések általában merevnek tekinthetők az egyszintes portálvázak kötései esetében. Többszintes, merevítetlen keretek esetében a forgási merevség alapvető fontosságú a keret stabilitásának meghatározásához. A tervezőnek ezért vagy ki kell értékelnie a csatlakozások merevségét (a BS EN 1993-1-8 szabványnak megfelelően), és ezt figyelembe kell vennie a váz tervezése és a váz stabilitásának értékelése során, vagy – ha a vázelemzés során merev csatlakozásokat feltételeztek – biztosítania kell, hogy a csatlakozások kialakítása megfeleljen ennek a feltételezésnek. Véglemezes csatlakozás esetén feltételezhető, hogy a csatlakozás merev, ha mindkét alábbi követelmény teljesül:
- Viszonylag vastag véglemezek és esetlegesen merevített oszlopperem alkalmazása
- Az oszlopszövőlemez nyíróereje nem haladja meg a tervezési nyírási ellenállás 80%-át. Ha ez nem lehetséges, erősebb oszlopot kell használni, vagy megfelelő megerősítést kell biztosítani.
Ahol nem lehet merev kötést feltételezni, ott a kötést “félmerevnek” kell feltételezni, és a kötések rugalmasságát figyelembe kell venni a keret stabilitásának értékelésénél.
Költségek
A nyomatékálló kötések gyártása mindig drágább, mint az egyszerű (csak nyíró) kapcsolatoké. Bár a kapcsolat alkotóelemeinek (lemezek, csavarok stb.) anyagköltsége nem feltétlenül jelentős, a nyomatékálló kötések általában több hegesztést igényelnek, mint más kötések. A hegesztés költséges művelet, és a hegesztések elkészülte után ellenőrzéssel is jár.
A helyi megerősítés további költségeket jelent: a főtagok ellenállásának növelését mindig költséghatékony alternatívaként kell megfontolni. A helyi erősítés gyakran megnehezíti a melléktengelyhez való csatlakozások megvalósítását, ami további költséget jelent.
A hegesztések nagy mennyiségű hegesztéssel járnak, és ezért költségesek. Ha a tag ellenállásának növelésére használják, mint például egy portálvázas szarufában, akkor indokolt a használatuk, de a nyúlványok drága megoldást jelenthetnek, ha csak a csavaros kapcsolat megvalósíthatósága érdekében biztosítják őket.
Szabványos kapcsolatok
Bár nincsenek szabványos nyomatékálló kapcsolatok, a szabványosítás elvei továbbra is fontosak a szerkezeti hatékonyság, a költséghatékony építés és a biztonság szempontjából. Általánosságban a következő útmutatás ajánlott, legalábbis a kezdeti tervezési célokra:
- M20 vagy M24 8. tulajdonsági osztály.8 csavar, teljes menettel
- Csavarok 90 vagy 100 mm-es keresztközéppontban (“nyomtáv”)
- Csavarok 90 mm-es függőleges középpontban (“osztás”)
- S275 vagy S355 szerelvények (véglemezek, illesztési lemezek és merevítők)
- 20 mm-es véglemezek M20-as csavarokkal; 25 mm-es véglemezek M24-es csavarokkal.
Csavarozott gerenda-oszlop kapcsolatok
Az alábbi ábrán látható I- vagy H-szelvényű gerendák és oszlopok közötti csavarozott véglemezes kötéseket a BS EN 1993-1-8 szabványban leírt megközelítéssel kell tervezni. A hasonló tervezési eljárásokat alkalmazó csavarozott véglemez illesztésekkel és csúcscsatlakozásokkal az illesztésekről szóló szakasz foglalkozik.
Tervezési alap
A csavarozott véglemezcsatlakozás ellenállását az egyik karima melletti csavarokban fellépő húzóerők és a másik karima melletti csapágyazásban fellépő nyomóerők kombinációja biztosítja. Hacsak nincs a gerendában tengelyirányú erő, a teljes húzó- és nyomóerő egyenlő és ellentétes. A függőleges nyírásnak a csapágyazott és a nyíró csavarok állnak ellen; általában feltételezik, hogy az erőnek főként a nyomóperem melletti csavarok állnak ellen. Ezeket az erőket a jobb oldali ábra szemléletesen szemlélteti.
A végső határállapotban a forgás középpontja a nyomóperemnél vagy annak közelében van, és a tervezés egyszerűsége érdekében feltételezhető, hogy a nyomóellenállás a perem középpontjának szintjén koncentrálódik.
A nyomóperemtől legtávolabbi csavarsor vonzza a legnagyobb húzóerőt, és a múltban a tervezési gyakorlatban az erők “háromszög alakú” eloszlását feltételezték, az alsó peremtől való távolsággal arányosan. Ha azonban az oszlop karimája vagy a véglemez kellően rugalmas (a brit NA NA NA.2.7. pontjában meghatározottak szerint) ahhoz, hogy képlékeny viselkedés valósuljon meg, akkor az alsó sorok teljes ellenállása felhasználható (ezt néha a csavarsorok erőinek “képlékeny eloszlásának” nevezik).
- A csavarok erőeloszlása
-
Háromszögeloszlás
-
“Plasztikus” eloszlás
Tervezési módszer
A véglemezes csatlakozás teljes tervezési módszere szükségszerűen iteratív eljárás: Ezt követően a konfigurációt módosítják a nagyobb ellenállás vagy a nagyobb gazdaságosság érdekében; a módosított konfigurációt újraértékelik, amíg a kielégítő megoldást el nem érik.
| 1. LÉPÉS | Kiszámítjuk a csavarsorok effektív feszítési ellenállásait. Ez magában foglalja a csavarok, a véglemez, az oszlopkarima, a gerendaszövet és az oszlopszövet ellenállásának kiszámítását. Bármelyik sor tényleges ellenállása lehet a sorra önmagában vagy egy sorcsoport részeként vonatkozó ellenállás, vagy lehet a nyomóperem szintjéből kiinduló “háromszögeloszlás” által korlátozott.
Ez a szakasz egy sor feszültségellenállást eredményez, egy értéket minden egyes csavarsorra, és az összes csavarsor összegzését, hogy megkapjuk a feszültségzóna teljes ellenállását. |
| 2. LÉPÉS | Kiszámítjuk az oszlopszövet nyomási zónájának ellenállásait, figyelembe véve az oszlopszövetben lévő nyíróerőt, valamint a gerenda peremét. |
| 3. LÉPÉS | Számítsuk ki az oszlopszövet nyírási ellenállását. |
| 4. LÉPÉS | Ha a teljes húzóellenállás meghaladja a nyomóellenállást, (2. lépés) vagy az oszlopszövet nyírási ellenállását (3. lépés), számítsa ki a csavarsorok csökkentett effektív húzóellenállásait, ahol szükséges az egyensúly biztosítása érdekében.
Számítsa ki a nyomatékellenállást. Ez a csotsorok erejének és a megfelelő karnak a szorítóközéppontból számított szorzatának szorzata. |
| 5. LÉPÉS | Kalkulálja ki a csotsorok nyírási ellenállását. Az ellenállást az alsó csavarsor (vagy csavarsorok) teljes nyírási ellenállásának (amelyekről feltételezzük, hogy nem állnak ellen a húzásnak) és a húzó zónában lévő csavarok nyírási ellenállásának 28%-ának összegeként vesszük (konzervatív módon feltételezve, hogy a csavarok teljes mértékben kihasználják a húzást). |
| STEP 6 | Vizsgálja meg a konfigurációban lévő merevítések megfelelőségét. |
| STEP 7 | Vizsgálja meg a csatlakozásban lévő hegesztések megfelelőségét. (Megjegyzendő, hogy a hegesztési varratok mérete nem kritikus az előző Lépésekben).
A közvetlen csapágyazású, összenyomott alkatrészeknek csak névleges hegesztési varratra van szükségük, kivéve, ha a nyomaték megfordulását kell figyelembe venni. |
A hegesztett véglemezkapcsolat ellenállásának ellenőrzését a kapcsolatot alkotó egyes alkatrészek figyelembevételével a jobb oldali ábra és a hozzá tartozó táblázat mutatja.
| Zóna | Ref | komponens | eljárás |
|---|---|---|---|
| feszítés | a | Boltfeszítés | 1a lépés |
| b | Véglemez hajlítás | 1a lépés | |
| c | oszlop karimája. hajlítás | 1a. lépés | |
| d | gerendahajlítás | 1b. lépés | |
| e | oszlop-hajlítás | 1b. lépés | |
| f | Karima és véglemez hegesztése | 7. lépés | |
| g | Szöveg és véglemez hegesztése | 7. lépés | |
| Horizontal nyírás | h | Oszlopszárny lemez nyírás | 3. lépés |
| Nyomás | j | gerenda karimájának nyomása | 2. lépés |
| k | gerenda karimahegesztés | 7. lépés | |
| I | oszlopszövet | 2. lépés | |
| Vertikális nyírás | m | Szeg és véglemez hegesztése | 7. lépés |
| n | Boltnyírás | 5. lépés | |
| p | Bolt csapágyazás (lemez vagy perem) | 5. lépés |
A fenti tervezési lépéseknek megfelelő számításokat az SCI P398 2. szakasza részletesen ismerteti.5.
A megerősítés módszerei
A tagok gondos kiválasztása a tervezés során gyakran elkerülhetővé teszi a kötés megerősítésének szükségességét, és költséghatékonyabb szerkezetet eredményez. Néha azonban nincs alternatíva egy vagy több csatlakozási zóna megerősítésére. Az alábbi ábrákon látható az alkalmazható merevítések köre.
A megerősítés típusát úgy kell megválasztani, hogy az ne ütközzön más alkatrészekkel a csatlakozásnál. Ez gyakran problémát jelent a hagyományos merevítéseknél, amikor a másodlagos gerendák az oszlopszövetbe csatlakoznak.
Az egyes zónák megerősítésének általában több módja van, és ezek közül sokan hozzájárulhatnak egynél több terület hiányosságának leküzdéséhez, amint azt az alábbi táblázat mutatja.
| Az oszlopmerevítés típusa | Hiányosság | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Hálózat a… Húzás | A karima csapágyazva | Hálózat nyomva | Hálózat nyírva | |||||
|
– | – | – | – | ||||
| – | – | – | ||||||
| Kiegészítő weblemezek | – | – | – | – | ||||
| Diagonális merevítők (N & K) | – | – | – | |||||
| Morris merevítők | – | – | – | – | ||||
| Karimás alátétlemezek | – | |||||||
Hegesztett gerenda-oszlop-oszlop kapcsolatok
A műhelyben hegesztett kivitelezéssel az a szándék, hogy a fő gerenda-oszlop kapcsolatok gyári környezetben készüljenek, és teljes szilárdságú merev kötések legyenek. Ennek elérése érdekében, miközben a darabméretek elég kicsik maradnak a szállításhoz, a gerendaszelvény rövid csonkjait az oszlopokhoz hegesztik. A csonknak a gerenda többi részéhez való csatlakozása általában csavarozott fedőlapos illesztéssel történik. Megjegyezzük, hogy a csavarozott illesztésekhez előfeszített csavarszerelvényeket kell használni.
Az alábbi ábra egy többszintes épület tipikus elrendezését mutatja.
Egyedi hegesztett kapcsolatok
Egyedi hegesztett kapcsolatok, a jobb oldali ábrán látható módon az oszlop karimáira gyárilag ráhegesztett rövid keresztmetszetű gerendacsonkból és a másik tengelyen az oszlop belső profiljába hegesztett kúpos csonkból áll. A csonkokat csavarozásra vagy hegesztésre készítik elő fedőlemezekkel általában olyan helyen, ahol a hajlítónyomaték csökkent.
Ez a megközelítés előnyei a következők:
- Takarékos, teljes szilárdságú nyomatékkapcsolatok – az oszlophoz történő összes hegesztés ellenőrzött körülmények között történik
- A munkadarab elforgatható, hogy elkerüljék vagy minimalizálják a helyhez kötött hegesztést.
A hátrányok a következők:
- Több kötés és ezért magasabbak a gyártási költségek
- Az “oszlopfa” csonkjai megnehezítik az alkatrész kezelését és szállítását
- A gerendaillesztéseket a levegőben kell csavarozni vagy hegeszteni az oszloptól bizonyos távolságra
- A peremillesztési lemezek és csavarok zavarhatják a padlózat bizonyos típusait, például az előregyártott egységeket vagy a fém deszkázatot.
Gyakorlati megfontolások
A legtöbb kis és közepes méretű, legfeljebb 17 mm vastag karimájú gerenda esetében a folytonos hegesztés a szokásos választás. Sok acélszerkezeti vállalkozó azonban inkább áttér a részleges áthatolású tompahegesztésekre, egymásra helyezett hézagolással, vagy a teljes áthatolású tompahegesztésekre, minthogy 12 mm-nél nagyobb hézagoló hegesztéseket alkalmazzon.
A gyártás során a hegesztéshez való jó hozzáférés biztosítása érdekében az oszloptengelyeket speciális manipulátorokba lehet szerelni és elforgatni, hogy megkönnyítsék az egyes tuskókhoz való hegesztést kézzel lefelé irányuló helyzetben.
Tervezési módszer
Statikailag determinált keretekben a tervezési nyomatéknak megfelelő, részleges szilárdságú kapcsolat kielégítő.Ha a keret statikailag határozatlan, a kapcsolatoknak elegendő alakíthatósággal kell rendelkezniük ahhoz, hogy a tervezési nyomaték bármilyen pontatlanságát, például a keret tökéletlenségeiből vagy a támaszok elhelyezkedéséből adódóan, ki lehessen egyenlíteni. Ennek eléréséhez a kapcsolat hegesztési varratainak teljes szilárdságúnak kell lenniük.
| 1. LÉPÉS | Számítsuk ki a gerenda húzó- és nyomóperemében fellépő tervezési erőket. Ezen erők meghatározásakor a gerenda jelenléte elhanyagolható. |
| 2. LÉPÉS | Kiszámítja a húzó zóna ellenállásait és ellenőrzi azok megfelelőségét. Ha merevítetlen oszlop esetén az ellenállások nem megfelelőek, határozza meg a merevített oszlop ellenállását, és ellenőrizze annak megfelelőségét. Az oszlop peremének merevítésére általában szükség van. |
| 3. LÉPÉS | Számítsa ki az ellenállásokat a nyomási zónában, és ellenőrizze azok megfelelőségét. Ha merevítetlen oszlop esetén az ellenállások nem megfelelőek, határozzuk meg a merevített oszlop ellenállását, és ellenőrizzük annak megfelelőségét. |
| 4. LÉPÉS | Ellenőrizzük az oszloptábla megfelelőségét nyírásra. Ha a merevítetlen panel nem megfelelő, akkor meg lehet merevíteni, mint egy véglemez csatlakozásnál. |
| 5. LÉPÉS | Ellenőrizzük a karimák és a gerenda hegesztési varratainak megfelelőségét. |
A hegesztett gerenda-oszlop kapcsolat ellenállásának ellenőrzését a kapcsolatot alkotó egyes összetevők figyelembevételével a jobb oldali ábra szemlélteti és a mellékelt táblázat tartalmazza.
| Zóna | Ref | Komponens | Eljárás |
|---|---|---|---|
| Feszítés | a | gerenda karima | 2. lépés |
| b | oszlopszövet | 2. lépés | |
| Kompresszió | c | gerenda karimája | Szint 3 |
| d | oszlopszövet | Szint 3 | |
| d | oszlopszövet | Szint 3 | |
| Horizontális nyírás | e | Oszlopszövet panel nyírás | 4. lépés |
| Hegesztések | f, g | peremhegesztések | 5. lépés |
| h | szöveghegesztés | 5. lépés |
A fenti tervezési lépéseknek megfelelő számításokat az SCI P398 3. szakasza részletesen ismerteti.4.
Kötések
A hajlítónyomatéknak, tengelyerőnek és keresztirányú nyíróerőnek kitett H vagy I szelvények közötti gerenda- és oszlopkötések tervezése a következő kötéstípusokra terjed ki:
- Boltozott fedőlapkötések
- Boltozott véglapkötések
- Hegesztett kötések.
A túlnyomóan nyomóerőknek kitett csavarozott oszlopillesztések tervezésével az egyszerű kapcsolatok cikk és részletesebben az SCI P358 foglalkozik.
Csavarozott fedőlap illesztések
Kapcsolási részletek
Típusos csavarozott fedőlap illesztések elrendezését az ábra mutatja.
A gerendaillesztésnél a két gerenda vége között kis rés van. Kis gerendaszelvények esetén a karimák és a gerendaszövetek esetében egyetlen fedőlap is elegendő lehet. Szimmetrikus keresztmetszetek esetén általában a fedőlapok szimmetrikus elrendezését alkalmazzák, függetlenül a karimákban fellépő tervezési erők relatív nagyságától.
A pillérillesztések lehetnek csapágyas vagy nem csapágyas típusúak. A csapágyas típusú oszlopillesztésekre vonatkozó tervezési útmutatót az SCI P358 tartalmazza. A nem csapágyazott oszlopillesztések a gerendaillesztésekhez hasonlóan rendezhetők és tervezhetők.
Tervezési alap
A gerendaillesztés (vagy a nem csapágyazott oszlopillesztés) a gerendában együttesen fennálló tervezési nyomatéknak, tengelyerőnek és nyírásnak a peremfedő lemezekben fellépő húzó- és nyomóerők, valamint az alátétfedő lemezekben fellépő nyíró-, hajlító- és tengelyerő kombinációjával áll ellen.
A merev illesztési besorolás elérése érdekében a kapcsolatokat csúszásmentes kapcsolatoknak kell tervezni. Általában csak az SLS-nél kell csúszásmentességet biztosítani (B kategória a BS EN 1993-1-8, 3.4.1. szerint), bár ha az ULS-nél merev kapcsolatra van szükség, akkor az ULS-nél csúszásmentességet kell biztosítani (C kategóriájú kapcsolat).
Elasztikusan elemzett szerkezeteknél a csavarozott fedőlemez illesztéseknek nem kell biztosítaniuk a gerendaszelvény teljes szilárdságát, csak elegendő ellenállást kell biztosítaniuk a tervezési nyomatékokkal és erőkkel szemben az illesztés helyén. Megjegyzendő azonban, hogy ha az illesztések az oldalirányú visszatartás helyétől távol eső tagban helyezkednek el, akkor figyelembe kell venni a szelvény kis tengelye körüli tervezési hajlítónyomatékot, amely másodrendű hatásokat képvisel.
Merevség és folytonosság
Az illesztéseknek mindkét tengely körül megfelelő folytonossággal kell rendelkezniük. A peremlemezeknek ezért legalább hasonló szélességűnek és vastagságúnak kell lenniük, mint a gerenda karimái, és legalább a karimaszélességgel megegyező távolságra vagy 225 mm-re kell kiterjedniük az illesztés mindkét oldalán. A szilárdságra vonatkozó minimumkövetelményeket a BS EN 1993-1-8 szabvány 6.2.7.1. pontjának 13. és 14. alpontja tartalmazza. A tervezőknek figyelembe kell venniük az SCI AD393-as tanácsadói jegyzetét is.
Tervezési módszer
A gerendaillesztés tervezési folyamata magában foglalja a fedőlapok méretének és a csavarok konfigurációjának kiválasztását, amely biztosítja a kötés megfelelő tervezési ellenállását. A folyamatnak több különálló szakasza van, amelyeket az alábbiakban ismertetünk.
| 1. LÉPÉS | Kiszámítjuk a két karimában a hajlítónyomaték és a tengelyerő (ha van) miatt a két karimára ható tervezési húzó- és nyomóerőket az illesztés helyén. Ezek az erők meghatározhatók a gerendaszelvényben lévő rugalmas feszültségeloszlás alapján, vagy konzervatív módon, a gerenda hozzájárulásának figyelmen kívül hagyásával.
Számítsa ki a nyíróerőket, a tengelyerőket és a hajlítónyomatékot a gerenda fedőlapjaiban. A fedőlapokban a hajlítónyomaték a teljes szelvényre ható nyomatéknak az a része, amelyet a gerenda visel (függetlenül a karimákra történő konzervatív újraelosztástól – lásd BS EN 1993-1-8, 6.2.7.1.1(16)), plusz az illesztés középvonalától a nyírásnak ellenálló csavarcsoport excentricitásából eredő nyomaték. |
| 2. LÉPÉS | Meghatározza a csavarellenállásokat, és ellenőrizze azok megfelelőségét a peremekben és az ágyazatban. |
| 3. LÉPÉS | Ellenőrizze a húzóperem megfelelőségét a kötésnél és a fedőlapoknál. |
| 4. LÉPÉS | Ellenőrizze a nyomóperem megfelelőségét a kötésnél és a fedőlapoknál. |
| 5. LÉPÉS | Győződjön meg arról, hogy a gerenda folytonosságához minimális ellenállás áll rendelkezésre. |
A fenti lépések során a csavarozott illesztés 11 különböző összetevőjének ellenállási értékeit kell meghatározni, amint az a jobb oldali ábrán látható és az alábbi mellékelt táblázatban szerepel.
| Zóna | Ref | Komponens | lépés |
|---|---|---|---|
| Feszítés | a | Karima fedőlap(ok) | 3 |
| b | csavar nyíró | 2 | |
| c | Bolt csapágy | 2 | |
| d | karima | 3 | |
| összenyomás | e | karima | 4 |
| f | Karima fedőlap(ok) | 4 | |
| g | Boltnyírás | 2 | |
| h | Boltcsapágy | 2 | |
| Szár | j | Hálófedőlap(ok) | 1 |
| k | Boltnyírás | 1 | |
| l | Boltcsapágy | 1 |
A fenti tervezési lépéseknek megfelelő számításokat részletesen az SCI P398 4. szakasza ismerteti.2.
Csavarozott véglemez illesztések
Kapcsolási részletek
A csavarozott véglemez illesztések, illesztésekként vagy portálkeretekben csúcskapcsolatként, gyakorlatilag a gerenda-oszlop kapcsolatok gerenda oldala, tükrözve egy párt alkotnak. Ennek a csatlakozási formának az az előnye a fedőlap-típussal szemben, hogy nincs szükség előfeszített csavarokra (és az érintkező felületek ebből következően szükséges előkészítésére). Azonban kevésbé merevek, mint a fedőlapos kötés részletei.
A “portálcsúcs-nyílás” kötést rendszeresen használják egyszintes portálvázaknál, és általában “merevnek” feltételezik a rugalmas globális elemzés céljából.
Tervezési módszer
A tervezési módszer lényegében a gerenda-oszlop kapcsolatoknál leírt módszer, elhagyva az oszlopellenállások értékelését. A vonatkozó lépéseket és a megfelelő számításokat az SCI P398 4.3. szakasza ismerteti.
Gerendán átmenő gerenda nyomatéki kapcsolatok
Kapcsolási részletek
A gerendán átmenő gerenda kapcsolatok általában nem előfeszített csavarokkal ellátott véglemezes kapcsolatokkal készülnek; a tipikus részleteket az alábbi ábra mutatja. Előfeszítés nélküli csavarok használhatók, ha csak véglemezek vannak, de ha fedőlapot is használnak, előfeszített csavarokat kell használni, hogy megakadályozzák a csúszást az ULS-nél.
- Típusos gerendán keresztüli gerendaillesztések
-
-
-
Tervezési módszer
Ahol nincs fedlap, a véglemez illesztések tervezési módszere alkalmazható. Ahol fedőlapot használnak, azt úgy kell tervezni, mint a fedőlap illesztéseknél; konzervatív módon feltételezhető, hogy a véglemez csavarjai csak függőleges nyírást vesznek fel.
A fedőlap és a tartógerenda közötti kapcsolat általában csak névleges, mivel a tartógerendára csavarodáskor átadott nyomaték általában nagyon csekély.
A vonatkozó lépéseket és a megfelelő számításokat az SCI P398 4.4. szakasza ismerteti.
Hegesztett kötések
Kapcsolási részletek
A bolti hegesztett kötéseket gyakran alkalmazzák a gyárakból vagy a raktárból szállított rövidebb hosszak összekötésére. Ilyen körülmények között a hegesztési varratokat mindig “teljes szilárdsággal”, a peremek és a gerendázat tompahegesztésével végzik. A perem hegesztésének megkönnyítése érdekében a peremvázon kis lyukakat lehet kialakítani.
Ahol az összekötendő szakaszok nem ugyanabból a “hengerlésből” származnak, és ezért a hengerlési tűrések miatt kissé eltérő méretűek, a két szakasz között általában elválasztólemezt helyeznek el. Ha ezzel a módszerrel különböző sorozatméretű alkatrészeket kötnek össze, akkor a nagyobb szelvényben egy (a kisebb szelvény pereméhez igazodó) merevítésre van szükség, vagy a nagyobb szelvény mélységének megfelelő bütykössel lehet ellátni.
A helyszíni illesztés a tompahegesztett részlet alternatívájaként hézaghegesztett fedőlapokkal is elvégezhető. A felállítás közbeni ideiglenes csatlakozáshoz csavarok is elhelyezhetők a fedőlapokban.
Tervezési alap
A hegesztett illesztések általános tervezési alapja:
- Statikusan határozatlan szerkezetű kereteknél, akár plasztikusan, akár rugalmasan tervezték, teljes szilárdságú hegesztéseket kell készíteni a peremekhez és a vázhoz
- Statikusan határozott szerkezetű kereteknél az illesztéseket úgy lehet tervezni, hogy a tervezési pillanatnak ellenálljanak, amely kisebb, mint a tag nyomatékállósága, ebben az esetben:
- A karimahegesztéseket úgy kell kialakítani, hogy ellenálljanak a tervezési nyomatéknak a karimaközéppontok közötti távolsággal osztott erőnek.
- A hegesztési varratokat úgy kell kialakítani, hogy ellenálljanak a tervezési nyíróerőnek.
- Ha van tengelyirányú erő, akkor azt meg kell osztani a peremek között, és a varratokat a tervezési nyomatékból eredő erőn felül erre az erőre kell tervezni.
A határozatlan szilárdságra vonatkozó teljes szilárdsági követelményre azért van szükség, hogy a kötés elég erős legyen a tervezési nyomaték bármilyen pontatlanságához, amely például a keret hiányosságaiból, modellezési közelítésekből vagy a támaszok ülepedéséből ered.
Oszlopalapok
A bal oldali ábrán egy olyan oszlopalap példája látható, amely képes az acél tagok és a beton alépítmény között az oszlopok tövében a nyomaték és a tengelyerő átvitelére. A példa egy merevítetlen alaplemezzel ellátott oszlopalapot mutat. A merevített alaplemezkapcsolatok és a zsebekbe öntött oszlopalapok további lehetőségeket jelentenek. A merevített alaplapi kapcsolatokat azonban a kapcsolódó alapozási költségek miatt nem szokták alkalmazni.
Tervezési alap
Konstrukciós szempontból az oszlop alaplapi kapcsolat lényegében egy csavarozott véglemezes kapcsolat, bizonyos speciális jellemzőkkel:
- A tengelyirányú erők fontosabbak, mint általában a véglemezes kapcsolatoknál.
- A nyomóerőnél a tervezési erő az acél és a beton érintkezési felületén oszlik meg, amelyet a beton és a tömítőhabarcs vagy habarcs szilárdsága határoz meg.
- Húzáskor az erőt a beton alépítménybe horgonyzott lefogó csavarok közvetítik.
Ezek következtében a merevítetlen alaplemez általában nagyon vastag, összehasonlítva a gerenda-oszlop kapcsolatok véglemezével.
A legtöbbször a nyomaték mindkét irányba hathat, és szimmetrikus részleteket választanak. Lehetnek azonban olyan körülmények, pl. egyes portálkeretek, ahol aszimmetrikus részletek is megfelelőek lehetnek.
A kapcsolatnak általában vízszintes nyírást kell átvinnie, akár súrlódással, akár a csavarokon keresztül. Nem ésszerű, hogy a vízszintes nyírás egyenletesen oszlik el az alaplemezen lévő furatokon áthaladó összes csavarra, kivéve, ha a csavarok fölé a végső helyzetben alátétlemezeket hegesztenek. Ha a vízszintes nyírás nagy, az alaplemez aljára hegesztett nyírócsonk megfelelőbb lehet. Minden esetben az alap injektálása kritikus művelet, és különös figyelmet igényel.
Tervezési módszer
A tervezési folyamat iteratív megközelítést igényel, amelyben kiválasztják a próbalaplemez méretét és a csavarok konfigurációját, majd értékelik a kombinált axiális erő és nyomaték tartományával szembeni ellenállásokat.A vonatkozó lépéseket és a megfelelő számításokat az SCI P398 szabvány 5.5. szakasza ismerteti.
Az oszlop alapcsatlakozások osztályozása
Az alapcsatlakozás merevségének általában nagyobb jelentősége van a váz teljesítményére, mint a szerkezet többi csatlakozásának. A legtöbb merevítetlen alaplemez lényegesen merevebb, mint egy tipikus véglemez részlet. Az alaplemez vastagsága és az oszlopból származó előfeszítés hozzájárul ehhez.Azonban egyetlen alapcsatlakozás sem merevebb, mint az alapozás, és viszont a talaj, amelyre a nyomatékát továbbítja.Sok függhet ezen egyéb komponensek jellemzőitől, beleértve a kúszásra való hajlamot tartós terhelés alatt.Az alapcsatlakozás csak akkor tekinthető “merevnek”, ha a betonalap, amelyhez csatlakozik, maga is viszonylag merev. Ez gyakran szemrevételezéssel is nyilvánvalóvá válik.
További olvasmányok
- Steel Designers’ Manual 7th Edition. Szerkesztők: B Davison & G W Owens. The Steel Construction Institute 2012, Chapter 28
- Architectural Design in Steel – Trebilcock P and Lawson R M published by Spon, 2004
Források
- SCI P358 Joints in Steel Construction – Simple Joints to Eurocode 3, 2014
- SCI P398 Joints in Steel Construction – Moment-resisting Joints to Eurocode 3, 2013
- National Structural Steelwork Specification (6th Edition), Publication No. 57/17, BCSA 2017
- Acélszerkezetek Európában. Egyszintes acélépületek; 11. rész: Momentumos kapcsolatok.
- Hegesztett kötések tervezése – Celsius®355 és Hybox®355, 2013, Tata Steel
Lásd még
- Multi-emeletes irodaházak
- Folyamatos keretek
- Modellezés és elemzés
- Egyszerű kapcsolatok
- Portálkeretek
- Elkészítés
- Hegesztés
- Konstrukció
- Előfeszített csavarozás
Vélemény, hozzászólás?