Projektowanie i obliczanie połączeń i węzłów

konstrukcji stalowych tom 1

Niniejsza darmowa publikacja zawiera jedynie fragment pełnej

wersji całej publikacji.

Aby przeczytać ten tytuł w pełnej wersji kliknij tutaj.

Niniejsza publikacja może być kopiowana, oraz dowolnie rozprowadzana tylko i wyłącznie

w formie dostarczonej przez Wydawnictwo PWT. Zabronione są jakiekolwiek zmiany w

zawartości publikacji bez pisemnej zgody Wydawnictwa PWT - wydawcy niniejszej

publikacji. Zabrania się jej odsprzedaży.

Pełna wersja niniejszej publikacji jest do nabycia w

sklepie internetowym

http://witmir.pl

Projektowaniei obliczanie połączeń i węzłów konstrukcjistalowych

pod redakcją

Jana Bródki

i Aleksandra Kozłowskiego

tom 1

polskie wydawnictwo techniczne

bi

li

ot

ek

ap

ro

je

kt

an

ta

bProjektowaniei obliczanie połączeń i węzłów konstrukcjistalowych

pod redakcją

Jana Bródki

i Aleksandra Kozłowskiego

tom 1

Jan Bródka

Aleksander Kozłowski

Ireneusz Ligocki

Jan Łaguna

Lucjan Ślęczka

Przedmowa do drugiego wydania

Pierwsze wydanie ksiazki ukazało sie w trakcie publikowania polskich tłumaczen poszczegolnychczesci Eurokodow. Po wycofaniu w 2010 r. przez PKN pakietu Polskich Norm PN-B, proceswdrazania Norm Europejskich uległ przyspieszeniu. Normy PN-EN stały sie juz podstawowymzrodłem nauczania w srednich i wyzszych szkołach technicznych. Staja sie one rowniez corazczesciej wymaganiami inwestorow przy projektowaniu i wykonywaniu konstrukcji stalowych.Znaczne rozszerzenie zakresu wiedzy oraz skomplikowanie wzorow i procedur projektowaniaw Eurokodach stwarza wiele trudnosci przy ich przyswajaniu. Sygnały napływajace z całej Europydo CEN od uzytkownikow norm oraz z osrodkow naukowych spowodowały, ze rownoleglez wdrazaniem norm rozpoczeto proces ich weryfikacji i modyfikacji. Ma on na celu niezbednakorekte i uzupełnienie (rozszerzenie) tresci norm oraz wprowadzenie mozliwych do przyjeciauproszczen procedur obliczeniowych. Prace nad ciagłym uaktualnianiem Eurokodow prowa-dzone sa w Evolution Groups działajacych w ramach CEN-u, oraz rownolegle, w KomitetachTechnicznych (TC) ECCS (Europejskiej Konwencji Konstrukcji Stalowych). Zatwierdzone zmianydo norm sa w Polsce publikowane na stronie internetowej PKN-u (www.pkn.pl), skad moga bycbezpłatnie pobierane.Stosujac aktualne wersje Eurokodow projektanci staraja sie korzystac z programow komputerowych,ktore oprocz wymiarowania elementow oferuja rowniez projektowanie połaczen. Taka drogapostepowania nie jest w odniesieniu do projektowania połaczen konstrukcji stalowych drogabezpieczna, jesli korzysta sie z niej bez znajomosci zasad kształtowania i projektowania wezłow.Majac to na uwadze Autorzy zdecydowali sie na drugie wydanie ksiazki, poprawione i uzupełnionena podstawie aktualnego stanu wiedzy. Uwzgledniono wszystkie opublikowane oficjalnie przezPKN poprawki, a takze wprowadzono korekty wynikajace z zastepowania kolejnych polskichnorm normami europejskimi.

Autorzy

Przedmowa do pierwszego wydania

Przystapienie Polskiego Komitetu Normalizacyjnego do Comite Europeen de Normalisation (CEN)w roku 2004, ktory wowczas przygotowywał ostatnie fazy opracowania Eurokodow, w tym EC0,EC1 oraz EC3, wiazało sie z rownoczesnym zobowiazaniem do przyjecia tych norm jako normpolskich (PN-EN) [0.1�0.3]. Prace w CEN (a takze w PKN) nad poszczegolnymi czesciami tychnorm przebiegały w roznym tempie. Dzisiaj jest juz ich komplet. Dotychczasowe Polskie Normybeda wycofane do 31 marca 2010 roku. Ten termin oznacza, ze beda obowiazywac normyeuropejskie (EN) jako normy polskie (PN – EN). Jest wiec pozadane szczegołowe ich przed-stawienie w podrecznikach i monografiach, majacych jako cel nauczanie i wyjasnienie, umiesz-czonych w nich zalecen, wskazanie prawidłowej interpretacji i podstaw doswiadczalnychz rownoczesnym przypomnieniem podstaw teoretycznych.Minione lata transformacji ustrojowej i gospodarczej przyniosły w branzy konstrukcji stalowychogromne zmiany technologii wytwarzania. Z tymi zmianami wiaza sie nowe podejscia do projekto-wania konstrukcji stalowych, ich elementow i połaczen. Sa zarowno projektantom jak tezwykonawcom dostepne doskonałe materiały i wyroby. Ekonomiczne aspekty technologii wytwa-rzania i montazu elementow, jak tez zapewnienia ich bezpieczenstwa doprowadziły do nowegopodejscia do projektowania i obliczania połaczen i wezłow.Duzy zasob nagromadzonej wiedzy, wynikow badan eksperymentalnych i teoretycznych orazinformacji o zastosowaniach jest uzytkownikom znany z opracowan czastkowych i doniesien

technicznych, fragmentarycznie studentom ze skryptow i podrecznikow, dotyczacych podstawprojektowania konstrukcji stalowych, a pracownikom naukowym z raportow (zwykle nieopu-blikowanych) i referatow wygłaszanych na konferencjach naukowo-technicznych.Taki stan nagromadzonej wiedzy i dostepnych (ale rozsianych w roznego rodzaju publikacjach)informacji stawia dylemat, jakiego rodzaju publikacje przygotowac i jakim Czytelnikom jest onapotrzebna. Monografia naukowa w pełni satysfakcjonowałaby autorow, chociaz do jej publikacjibyłoby trudno obecnie znalezc wydawce. Uzytkownikami sa przede wszystkim projektanci-praktycy zarowno Ci, ktorzy pragna poszerzyc swoja znajomosc zagadnien i udoskonalicumiejetnosci, jak tez Ci, ktorzy poszukuja wyjasnien do nurtujacych ich akurat watpliwosci, czy tezchetnie widza wyjasnienie procedur normowych lub dobrze przedstawionego przykładu obliczenposzczegolnych kwestii. Jest oczywiste, ze monografia taka tez powinna zainteresowacstudentow, zwłaszcza dyplomantow, jak tez młodych pracownikow naukowych i dydaktycznych,bedac dla nich pomoca w ich kształceniu jako poradnik i przewodnik bez koniecznosciprzedzierania sie przez cała literature zwykle w jezykach obcych. Autorzy podjeli zatem decyzje,ze przygotuja ksiazke, w ktorej zaprezentuja praktyczne sposoby projektowania i zapewnieniabezpieczenstwa połaczen i wezłow konstrukcji stalowych, biorac jednak pod uwage tłodoswiadczalne i teoretyczne. Przy jej opracowaniu dokonali selekcji dokonan miedzynarodowychi polskich, aby przedstawic informacje najbardziej potrzebne krajowemu odbiorcy, jednakzachecajac go do bardziej dokładnego sledzenia tych wszystkich dokonan badawczych z minio-nych czterdziestu lat. Z tego wzgledu wystepuja w monografii zarowno przykłady obliczen, jak tezcytowania licznego pismiennictwa, co daje mozliwosc korzystania uzytkownikom i czytelnikomo roznych zainteresowaniach.Podobnemu celowi słuzyły dawno juz wyczerpane, lecz nadal bardzo pozyteczne ksiazki,publikowane około 20 lat temu pod kierunkiem prof. Jana Augustyna w serii Wydawnictwa„Arkady” pt. „Ekonomiczne konstrukcje stalowe. Projektowanie i realizacja” [0.4]�[0.6]. Od tegoczasu, na co wskazano na poczatku tego rozdziału, wiedza, normy i technologia poszerzyły sielub uległy udoskonaleniu, jednak koniecznosc biegłosci w zawodzie i kształcenia sie nadal saaktualne i potrzebne tym wszystkim, ktorzy chca osiagac sukcesy.Rodzaj wiedzy i umiejetnosci z roznych dziedzin, ktore słuza do prawidłowej oceny i realizacjibudynkow i budowli, nakazuje co pewien czas dokonywac rewizji podstaw zapewniajacychnauczanie i zdobywanie umiejetnosci w praktycznym działaniu. Rozwoj jest ciagły, ale rewizjaodbywa sie skokowo przez zmiane norm i publikacje monografii. Jeszcze do połowy ubiegłegostulecia ta rewizja nastepowała co około 50 lat. Obecne czasy przyniosły przyspieszenie i tenokres skurczył sie do 20� 30 lat.

Pismiennictwo

[0.1] PN-EN 1990 Podstawy projektowania konstrukcji.[0.2] PN-EN 1991 Oddziaływania na konstrukcje.[0.3] PN-EN 1993 Projektowanie konstrukcji stalowych.[0.4] Augustyn J., Łaguna J.: Racjonalne stosowanie stali. Arkady. Warszawa 1986.[0.5] Łaguna J., Łypacewicz K.: Połaczenia srubowe i nitowe. Arkady. Warszawa 1986.[0.6] Augustyn J.: Połaczenia spawane i zgrzewane. Arkady. Warszawa 1987.

Pamietajac o naszym znakomitym poprzedniku Profesorze Janie Augustynie, wybitnymprojektancie, dydaktyku i naukowcu, te ksiazke poswiecaja Mu Jego koledzy i uczniowie.

Autorzy

8 Przedmowa

Spis tresci

Przedmowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Pismiennictwo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1 Zagadnienia ogolne (Jan Brodka) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.1 Materiały i wyroby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.2 Systematyka połaczen i wezłow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351.3 Zasady projektowania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Pismiennictwo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

2 Połaczenia spawane (Aleksander Kozłowski, Lucjan Sleczka) . . . . . . . . . . . . 452.1 Wstep . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452.2 Charakterystyka procesu spawalniczego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

2.2.1 Zrodła ciepła spawania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472.2.2 Osłona jeziorka spawalniczego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482.2.3 Wtopienie i udział metalu rodzimego w spoinie . . . . . . . . . . . . . . 492.2.4 Rozprzestrzenianie sie ciepła w elemencie spawanym . . . . . . . . . 502.2.5 Zroznicowanie mechaniczne połaczenia spawanego . . . . . . . . . . 512.2.6 Podstawowe parametry spawania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542.2.7 Spawalnosc stali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

2.3 Rodzaje połaczen i spoin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612.3.1 Połaczenia warsztatowe i montazowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612.3.2 Klasyfikacja połaczen spawanych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

2.4 Elementy złacza i spoiny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622.4.1 Rodzaje spoin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622.4.2 Oznaczenia spoin na rysunkach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

2.5 Zagadnienia technologiczne spawania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 702.5.1 Typowe procesy spawania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

2.5.1.1 Spawanie łukowe reczne elektroda otulona . . . . . . . . . . . 712.5.1.2 Spawanie łukowe elektroda topliwa w osłonie gazowej

(obojetnej lub aktywnej) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 722.5.1.3 Spawanie łukiem krytym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 732.5.1.4 Spawanie łukowe drutem elektrodowym proszkowym . . . 742.5.1.5 Spawanie łukowe elektroda wolframowa . . . . . . . . . . . . . 742.5.1.6 Spawanie elektrozuzlowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 752.5.1.7 Spawanie gazowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 762.5.1.8 Spawanie laserowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 762.5.1.9 Spawanie plazmowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772.5.1.10 Łukowe przypawanie kołkow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

2.5.2 Plan spawania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 782.5.3 Przygotowanie brzegow elementow do spawania . . . . . . . . . . . . . 782.5.4 Pozycje spawania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792.5.5 Materiały dodatkowe do spawania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792.5.6 Technika spawania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 822.5.7 Wstepne podgrzewanie i obrobka cieplna po spawaniu . . . . . . . . 852.5.8 Wadliwosc połaczen spawanych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 852.5.9 Naprezenia i odkształcenia spawalnicze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

2.6 Zalecenia kształtowania spoin w złaczach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 932.6.1 Kształtowanie wytrzymałosciowe połaczen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 932.6.2 Kształtowanie technologiczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 992.6.3 Zagadnienia ekonomiczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

2.7 Nosnosc spoin i połaczen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1022.7.1 Załozenia i zasady obliczania spoin i połaczen . . . . . . . . . . . . . . 102

2.7.1.1 Nosnosc obliczeniowa spoin czołowych o pełnymprzetopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

2.7.1.2 Nosnosc obliczeniowa spoin pachwinowych . . . . . . . . . . 1042.7.1.3 Nosnosc obliczeniowa spoin czołowych o niepełnym

przetopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1062.7.1.4 Nosnosc obliczeniowa spoin pachwinowych obwodowych 1072.7.1.5 Nosnosc obliczeniowa spoin otworowych . . . . . . . . . . . . 107

2.7.2 Charakterystyki siła – wydłuzenie spoin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1072.7.3 Połaczenia zakładkowe obciazone osiowo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

2.7.3.1 Połaczenia zakładkowe ze spoinami pachwinowymipodłuznymi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

2.7.3.2 Połaczenia zakładkowe ze spoinami pachwinowymipoprzecznymi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

2.7.3.3 Połaczenia zakładkowe ze spoinami pachwinowymipoprzecznymi i podłuznymi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

2.7.4 Połaczenia zakładkowe długie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1132.7.5 Wymiarowanie złozonych połaczen ze spoinami pachwinowymi . . 1142.7.6 Kształtowniki mocowane jednym ramieniem . . . . . . . . . . . . . . . . 1212.7.7 Połaczenia doczołowe do nieusztywnionych połek . . . . . . . . . . . . 1232.7.8 Połaczenia rur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1242.7.9 Połaczenia ze spoinami czołowymi i pachwinowymi . . . . . . . . . . . 1252.7.10 Połaczenia hybrydowe (mieszane) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1262.7.11 Inne metody okreslania nosnosci połaczen spawanych . . . . . . . . 126

2.8 Wpływ spawania na zachowanie sie połaczen i elementow spawanych . . 1292.8.1 Naprezenia spawalnicze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1292.8.2 Przestrzenny stan naprezenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1312.8.3 Strefa wpływu ciepła . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

2.9 Wymagania stawiane jakosci połaczen spawanych . . . . . . . . . . . . . . . . . 1322.9.1 Klasa wykonania konstrukcji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

10 Spis tresci

2.9.2 Wymagania odnosnie spawania konstrukcji . . . . . . . . . . . . . . . . . 1332.9.3 Kontrola jakosci prac spawalniczych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1342.9.4 Metody badan połaczen spawanych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

2.10 Przykłady obliczen połaczen spawanych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1362.10.1 Połaczenia ze spoinami czołowymi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1362.10.2 Połaczenia ze spoinami pachwinowymi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

Pismiennictwo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

3 Połaczenia na łaczniki mechaniczne (Jan Łaguna) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1593.1 Wstep . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1593.2 Podstawowy asortyment łacznikow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

3.2.1 Informacje ogolne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1593.2.2 Sruby, nakretki i podkładki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1613.2.3 Nity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1673.2.4 Sworznie i zawleczki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1683.2.5 Sruby z iniekcja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1693.2.6 Sruby i sworznie z trzpieniem zrywanym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1703.2.7 Nakretki napinajace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

3.3 Własciwosci łacznikow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1733.3.1 Informacje ogolne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1733.3.2 Własciwosci srub i nakretek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1733.3.3 Własciwosci nitow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1803.3.4 Własciwosci sworzni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1803.3.5 Własciwosci sworzni dwustronnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1813.3.6 Własciwosci srub z iniekcja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1813.3.7 Własciwosci podkładek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1813.3.8 Kontrola jakosci i odbior łacznikow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

3.4 Osadzanie łacznikow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1823.4.1 Wykonywanie otworow przejsciowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1823.4.2 Osadzanie srub w połaczeniach niesprezanych i sworzni . . . . . . . 1833.4.3 Osadzanie srub w połaczeniach sprezanych . . . . . . . . . . . . . . . . 184

3.4.3.1 Metody dokrecania srub . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1843.4.3.2 Metoda kontrolowanego momentu dokrecania . . . . . . . . 1913.4.3.3 Zmodyfikowane metody sprezania według PN-EN 1993-1-8/

Ap2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1923.4.3.4 Metoda kombinowana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1943.4.3.5 Metoda bezposrednich wskaznikow napiecia . . . . . . . . . 1953.4.3.6 Metoda HRC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1963.4.3.7 Metoda napinania siłownikami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

3.4.4 Osadzanie srub z iniekcja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1963.4.5 Osadzanie nitow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1963.4.6 Kontrola osadzania srub . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

3.5 Rodzaje połaczen i kryteria oceny ich nosnosci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1993.5.1 Informacje ogolne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199

Spis tresci 11

3.5.2 Kategorie połaczen srubowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2003.6 Nosnosc pojedynczych srub i nitow w połaczeniach . . . . . . . . . . . . . . . . 203

3.6.1 Nosnosc obliczeniowa sruby na scinanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2033.6.2 Nosnosc obliczeniowa nitu na scinanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2043.6.3 Nosnosc obliczeniowa sruby na rozerwanie trzpienia . . . . . . . . . . 2043.6.4 Nosnosc obliczeniowa nitu na rozerwanie trzpienia . . . . . . . . . . . 2043.6.5 Nosnosc obliczeniowa trzpienia sruby na jednoczesne scinanie

i rozciaganie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2043.6.6 Nosnosc na przeciagniecie łba łacznika przez blache . . . . . . . . . . 2053.6.7 Obliczeniowa wartosc siły sprezenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2053.6.8 Zestawienie nosnosci obliczeniowych srub . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

3.7 Połaczenia zakładkowe typu dociskowego kategorii A . . . . . . . . . . . . . . 2063.7.1 Informacje ogolne i kryteria obliczeniowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2063.7.2 Rozkład sił i rozmieszczanie łacznikow w połaczeniach . . . . . . . . 2083.7.3 Nosnosc na docisk do scianki otworu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2133.7.4 Nosnosc przekroju osłabionego otworami . . . . . . . . . . . . . . . . . 2153.7.5 Nosnosc na rozerwanie blokowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2173.7.6 Wpływ mimosrodu siły prostopadłego do płaszczyzny styku na

nosnosc połaczenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2183.7.7 Połaczenia zaginane w płaszczyznie styku . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2203.7.8 Połaczenia nominalnie przegubowe belek . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

3.8 Połaczenia na sworznie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2303.8.1 Kryteria obliczeniowe sworzni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2303.8.2 Wymiarowanie czesci łaczonych sworzniami . . . . . . . . . . . . . . . . 2313.8.3 Połaczenia sworzniowe pretow stezen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

3.9 Połaczenia srubowe cierne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2353.9.1 Charakterystyka połaczen i kryteria obliczeniowe . . . . . . . . . . . . . 2353.9.2 Charakterystyka powierzchni styku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2373.9.3 Nosnosc obliczeniowa na poslizg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2373.9.4 Nosnosc na jednoczesne scinanie i rozciaganie . . . . . . . . . . . . . . 2383.9.5 Nosnosc przekroju elementow łaczonych . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2383.9.6 Nosnosc połaczen hybrydowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239

3.10 Połaczenia na sruby z iniekcja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2393.10.1 Informacje ogolne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2393.10.2 Nosnosc obliczeniowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239

3.11 Połaczenia doczołowe rozciagane kategorii D i E . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2403.11.1 Zasady kształtowania i kryteria obliczeniowe . . . . . . . . . . . . . . . . 2403.11.2 Nosnosc doczołowych kroccow rozciaganych . . . . . . . . . . . . . . . 2413.11.3 Rozkład sił wewnetrznych w połaczeniach złozonych . . . . . . . . . . 2523.11.4 Metoda obliczen według PN-90/B-03200 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2583.11.5 Obliczanie połaczen metoda składnikowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2593.11.6 Projektowanie połaczen sztywnych uproszczona metoda składnikowa 262

3.12 Połaczenia kołnierzowe scianek powłok w stanie liniowo-sprezystym . . . . 264

12 Spis tresci

3.12.1 Informacje ogolne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2643.12.2 Styk teowy w stanie liniowo-sprezystym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2663.12.3 Styk katowy niesprezany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2663.12.4 Styk katowy sprezany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

3.13 Przykłady obliczen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271Pismiennictwo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

4 Połaczenia elementow małej grubosci (Jan Brodka, Jan Łaguna) . . . . . . . . . . 2934.1 Informacje ogolne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2934.2 Połaczenia spawane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298

4.2.1 Zagadnienia ogolne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2984.2.2 Połaczenia ze spoinami czołowymi i pachwinowymi . . . . . . . . . . . 3004.2.3 Połaczenia ze spoinami punktowymi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3114.2.4 Połaczenia ze spoinami otworowymi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

4.3 Połaczenia zgrzewane punktowo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3154.4 Połaczenia na łaczniki mechaniczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318

4.4.1 Zagadnienia ogolne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3184.4.2 Połaczenia na sruby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3204.4.3 Połaczenia na wkrety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3274.4.4 Połaczenia na gwozdzie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3314.4.5 Połaczenia na nity jednostronne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3384.4.6 Połaczenia klejone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3404.4.7 Połaczenia specjalne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342

4.5 Badania doswiadczalne łacznikow mechanicznych . . . . . . . . . . . . . . . . . 3424.6 Przykłady obliczen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

Pismiennictwo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366

5 Wezły podatne (Jan Brodka) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3715.1 Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3715.2 Podstawy doswiadczalne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375

5.2.1 Informacje ogolne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3755.2.2 Wezły z jednostronna przykładka na srodniku rygla . . . . . . . . . . . 3775.2.3 Wezły z dwustronnymi przykładkami na srodniku rygla . . . . . . . . . 3795.2.4 Wezły z jednostronnymi nakładkami z katownikow na stopkach rygla 3815.2.5 Wezły ze stolikiem i przykładka na srodniku rygla . . . . . . . . . . . . 3825.2.6 Wezły z czołowa blacha głowicowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3855.2.7 Wezły z czołowymi blachami wpuszczonymi . . . . . . . . . . . . . . . . 3865.2.8 Wezły z nakładkami z odcinkow teowych na stopkach rygla . . . . . 3875.2.9 Wezły z czołowymi blachami wystajacymi . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3885.2.10 Wezły rygli ze słupami z zamknietych kształtownikow . . . . . . . . . . 3905.2.11 Wezły o duzej nosnosci, spawane z dwuteownikow amerykanskich 3975.2.12 Inne zagadnienia wynikajace z doswiadczen . . . . . . . . . . . . . . . . 398

5.3 Metody prognozowania charakterystyk M-u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4015.4 Klasyfikacja wezłow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413

Spis tresci 13

5.5 Zaleznosc momentu-obrotu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4205.5.1 Funkcje wielomianowe, opracowane przez Frye’a i Morrisa [5.136] 4205.5.2 Funkcje potegowe, opracowane przez Anga i Morrisa [5.145] . . . . 4225.5.3 Funkcje dwuodcinkowe opracowane przez Kozłowskiego [5.18] . . 4235.5.4 Szczegołowe dane prognozowania krzywych M-u . . . . . . . . . . . . 4245.5.5 Przykłady obliczen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433

5.6 Bezpieczenstwo wezłow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4495.7 Zdolnosc do obrotu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4555.8 Zachowanie sie wezłow w konstrukcji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468

Pismiennictwo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479

6 Wezły z kształtownikow zamknietych (Jan Brodka, Ireneusz Ligocki) . . . . . . . . 4896.1 Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4896.2 Kształtowanie wezłow spawanych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490

6.2.1 Wezły standardowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4906.2.1.1 Wezły kratownic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4906.2.1.2 Wezły belek bezprzekatniowych i ram . . . . . . . . . . . . . . 495

6.2.2 Wezły o technologicznym rozwiazaniu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4986.3 Kształtowanie połaczen srubowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504

6.3.1 Układy płaskie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5046.3.2 Układy przestrzenne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513

6.4 Przygotowanie kształtownikow do spawania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5176.5 Łaczniki mechaniczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5196.6 Nosnosc wezłow spawanych o standardowych kształtach według PN-EN

1993-1-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5216.6.1 Modele oceny nosnosci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5216.6.2 Spawane wezły pretow z rur okragłych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5296.6.3 Spawane wezły miedzy pretami o pasach z kształtownikow prosto-

katnych i pretow skratowania z kształtownikow okragłych lubprostokatnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5366.6.3.1 Wezły bez wzmocnien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5386.6.3.2 Wezły ze wzmocnieniami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546

6.6.4 Spawane wezły miedzy pasami z dwuteownikow a skratowaniamiz kształtownikow zamknietych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549

6.6.5 Spawane wezły miedzy pasami z ceownikow a skratowaniamiz kształtownikow zamknietych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553

6.7 Nosnosc spawanych wezłow specjalnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5556.8 Nosnosc spawanych wezłow standardowych według Wytycznych IIW . . . 559

6.8.1 Modele oceny nosnosci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5606.8.2 Spawane prety wezłow z rur okragłych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5636.8.3 Spawane wezły miedzy pretami o pasach z kształtownikow

prostokatnych i pretow skratowania z kształtownikow prostokatnychlub okragłych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568

14 Spis tresci

6.8.4 Spawane wezły miedzy pasami z dwuteownikow a skratowaniamiz kształtownikow zamknietych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577

6.9 Nosnosc połaczen spawanych w wezłach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5776.10 Nosnosc wezłow srubowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587

6.10.1 Styki rur rozciaganych na blachy czołowe . . . . . . . . . . . . . . . . . 5876.10.2 Styki zginane na blachy czołowe, łaczone srubami zakładanymi

jednostronnie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5936.11 Wytwarzanie elementow z kształtownikow zamknietych . . . . . . . . . . . . . . 5966.12 Przykłady obliczen wezłow i stykow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 610

Pismiennictwo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642

7 Wezły kratownic (Jan Brodka) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6497.1 Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6497.2 Wezły płaskich kratownic dachowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6567.3 Wezły przestrzennych kratownic dachowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6797.4 Wezły ram kratowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6947.5 Obliczanie wezłow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7077.6 Przykłady obliczen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 723

Pismiennictwo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 728

Skorowidz wazniejszych pojec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 733

Spis tresci 15

grupy szeregow srub przyjmuje sie wartoscP

leff rowna sumie długosci efektywnej leff, okre-slonej w odniesieniu do kazdego własciwego szeregu srub jako czesci grupy srub.Wystajaca poza pas czesc blachy czołowej i jej czesc miedzy pasami belki sa modelowane jakoblachy czołowe dwoch oddzielnych zastepczych kroccow teowych. Do wystajacej czesci blachyczołowej stosuje sie ex i mx zamiast e oraz m.

3.11.6 Projektowanie połaczen sztywnych uproszczona metoda składnikowa

Uproszczony sposob projektowania podany w [3.107], odnosi sie do połaczen nominalniesztywnych o pełnej lub niepełnej nosnosci spełniajacych warunki według PN-EN 1993-1-8/5.2.2.5[1.25], lub tez traktowanych jako sztywne w praktyce inzynierskiej. Te najczesciej stosowanepołaczenia moga byc projektowane według uproszczonej procedury obliczeniowej, przyzałozeniu odpowiednio grubych i usztywnionych blach czołowych. Nie ma przy tym potrzebyszczegołowego sprawdzania nosnosci wszystkich składnikow, co ma miejsce przy połaczeniachpodatnych i jest niezbedne w programach komputerowych. Jest jednak potrzebna znajomoscrozkładu sił wewnetrznych i przestrzeganie nastepujacych zasad kształtowania połaczen:. Usytuowanie, liczbe, srednice i klase wytrzymałosci srub w strefie rozciaganej ustala sie według

rozdz. 3.11.1.. Grubosc blach czołowych tp w połaczeniach sztywnych sprezanych srubami klasy 10.9

mozna przyjmowac na podstawie katalogu [3.99] przy dwoch szeregach srubprzylegajacych do pasa rozciaganego tp = 1,0d – gdy w szeregu sa dwie sruby oraz tp= 1,25d – gdy w szeregu sa cztery sruby. W połaczeniach w ktorych sruby usytuowane satylko miedzy pasami grubosc blach przyjmuje sie tp = 1,5d przy dwoch i czterech srubachw szeregu. W połaczeniach na sruby klasy nizszej niz 10.9, mozna przyjmowac grubosciblach czołowych tp wyznaczone z wzoru (3.57), decydujac sie na obnizenie sztywnoscipołaczen. W połaczeniach obciazonych wielokrotnie zmiennie grubosc blach czołowychprzyjmuje sie taka, aby w połaczeniu nie wystepował efekt dzwigni. Najmniejsza grubosc

Rys. 3.95 Schematy połaczen doczołowych pretow dwuteowych rozciaganych osiowo

262 Połaczenia na łaczniki mechaniczne

3

blachy czołowej zginanej jednokierunkowow kroccu teowym mozna wyznaczyc wtedy napodstawie wzoru (3.59) przy o=1,40.

. Gatunek stali blach czołowych przyjmuje sietaki sam jak w elementach łaczonych.

. Złacza spawane blachy czołowej z pasem roz-ciaganym i srodnikiem projektuje sie na pełnanosnosc przekroju. Grubosc dwustronnych spoinpachwinowych spełniajaca ten warunek wynosi0,5t przy łaczeniu stali S235 oraz 0,6t przyłaczeniu stali S355 (gdzie t grubosc pasa lubsrodnika. Na ogoł nie stosuje sie spoin pachwi-nowych grubszych niz 10 mm. Grubsze spoinypachwinowe zastepuje sie spoinami czołowymi,lub spoiny pachwinowe uzupełnia sie spoinamiczołowymi z niepełnym przetopem.

Schematy i oznaczenia usytuowania srub w poła-czeniach doczołowych pretow rozciaganych osiowoz dwoma lub czterema srubami w szeregupokazano na rys. 3.95 i rys. 3.96.

Nosnosc szeregu dwoch srub w połaczeniu przyjmuje sie jako wartosc mniejsza z obliczeniowejnosnosci srub na rozciaganie i nosnosci blachy czołowej na zginanie wyznaczonych z wzorowpodanych w tablicy 3.40 dla długosci efektywnych okreslonych według tablicy 3.42. Przykładowomodelem połaczenia rozciaganego na 8 srub z usztywnieniem blach czołowych dwoma zebramiwedług rys. 3.96a jest krociec krzyzowy „w” z blacha zginana dwukierunkowo i 2 krocce teowe „z”z blachami zginanymi w jednym kierunku. Grubosc blach czołowych przyjmuje sie w tymprzypadku tf = 1,25d.

Rys. 3.96 Schematy połaczen doczołowych ciegien z blach

Rys. 3.97 Oznaczenia odległosci srub w kroccu:a – grubosc spoiny pachwinowej, r –promien wyokraglenia

Połaczenia na łaczniki mechaniczne 263

3

3.12 Połaczenia kołnierzowe scianek powłok w stanie liniowo--sprezystym

3.12.1 Informacje ogolne

Niniejsze informacje dotycza połaczen kołnierzowych elementow o przekroju rurowym o małejkrzywiznie, przy ktorej sztywnosc gietna scianki moze byc wyznaczana jako płytowa.W połaczeniach kołnierzowych scianek trzonow rurowych kominow wiez i masztow wymaganejest zapewnienie wytrzymałosci na zmeczenie oraz szczelnosci i bezpieczenstwa przed od-krecaniem sie nakretek srub. Z tego powodu połaczenia te sa sprezane srubami i obliczanew stanie liniowo sprezystym. W styku powinien byc zapewniony docisk stali do stali. Połaczenieoblicza sie na najwieksza wartosc siły rozciagajacej, jaka moze wystapic w powłoce. Najczesciejstosuje sie połaczenia katowe z kołnierzami od strony zewnetrznej w kominach i od stronywewnetrznej w trzonach wiez i masztow, pokazane na rys. 3.98.Na rysunku 3.99 pokazano rozne rodzaje kołnierzy i ich połaczenia ze scianka powłoki. Naj-korzystniejszym sposobem połaczenia scianki powłoki z kołnierzem, zapobiegajacym jegorozwarstwieniu, jest połaczenie dwoma spoinami pachwinowymi (rys. 3.99a i b). Nosnosctych spoin powinna umozliwiac osiagniecie granicy plastycznosci w sciance powłoki. Kołnierzeze stykiem profilowanym (rys. 3.99b i d) maja ustalone połozenie stref docisku i siły efektu

Tablica 3.42 Długosci efektywne blachy czołowej leff1)

Szereg srub KrociecNumer

szeregu

Krociec wewnetrzny (w)

w styku na 4 lub na 2 sruby

w szeregu 2) Krociec teowy

zewnetrzny (z) w styku

na 4 sruby w szereguszereginr 1+2

lub nr 2

szeregi srubnr 1+2+3+i

lub nr 2+3+i

Na zewnatrz pasa (zebra)teowy

1

2 sruby w szeregu 0,5bp � 5d4 sruby w szeregu 0,25bp � 5d 0,25bp � 5d

krzyzowy � m 3) 0,5w2 + w3 � 5d

Od wewnatrz pasa (zebra)krzyzowy

2

� m 3) 0,5p + � m –

– (2m + 0,625e) 3) –

teowy – – 0,5w2 + w3 � 5d

Przy zebrze posrednim krzyzowy 3 –0,5p + �m –

– (2m+0,625e) 3) –

Pomiedzy dwoma zebrami dwuteowy 2 lub i – 2� m – 4m – 1,25e –

Posredniprzy srodniku teowy 3 lub i – p –

Skrajnyprzy srodniku teowy i – 0,5p + 2m + 0,625e –1) przyjeto e � 1,5d, 2d � m � 1,3d, w1 � 4d, w2 � 2,5d, 6d � p � 3d, w kroccach teowych leff � 5d, przy braku brzegu

swobodnego e = 1,25m. W innych przypadkach nalezy sprawdzic warunki według tablicy 3.41,2) � według rys. 3.94,3) – gdy m � 2d, n = min(e, 1,25m), e � 1,5d (w szeregu 2 srub), oraz e � 1,5d, w2 � 2,5d (w szeregu 4 srub) – mozna

przyjmowac FT,Rd(w) = 2Ft,Rd dla srub klasy 10.9 i blach ze stali S235 o grubosci tp � 1,25d, lub blach ze stali S355 o

grubosci tp � d.

– połaczenie zebra posredniego ze srodnikiem powinno miec nosnosc nie mniejsza niz wyznaczona dla długosci

leff = � m – (2m + 0,625e + 0,5p).

Oznaczenia pokazano na rys. 3.97.

264 Połaczenia na łaczniki mechaniczne

3

Rys. 3.98 Kołnierzowe styki katowe walcowychpowłok zginanych lub rozciaganych

Rys. 3.99 Przykłady kołnierzy katowych i ich połaczenz powłoka

Połaczenia na łaczniki mechaniczne 265

3

dzwigni, co zapewnia im dobra wytrzymałosc zmeczeniowa. Rozkład sił wewnetrznych w zgi-nanych połaczeniach kołnierzowych idealnych powłok rurowych jest zroznicowany i nieli-niowy. Ze wzgledu na potrzebna sztywnosc przyjmuje sie mała szerokosc kołnierzy m�1,5di e�1,5d.W połaczeniach rzeczywistych wystepuja nieuchronne zaburzenia rozkładu sił, wywołaneodchyłkami płaskosci stykow kołnierzowych i naprezeniami własnymi po spawaniu i po spreze-niu. Z tego powodu obliczeniowa ocena wytezenia scianek powłoki moze sie roznic bardzoznacznie od stanu rzeczywistego, nawet przy zachowaniu dopuszczalnych tolerancji wykonania.Trzeba sie zatem liczyc z mozliwoscia lokalnego wystapienia w sciance powłoki naprezen nawetna poziomie granicy plastycznosci.

3.12.2 Styk teowy w stanie liniowo-sprezystym

Stan graniczny nosnosci krocca teowego mozna okreslic jako jednoczesne osiagniecie nosnoscisprezystej srub i przekroju blachy kołnierza według wzoru (3.64). Długosc efektywna kołnierzamozna przyjmowac przez analogie do styku blachy czołowej ze srodnikiem z tablicy 3.41 jak dlasrub wewnetrznego szeregu. Wyznaczanie tej długosci według sztywnosci płytowej ze wzoruleff = 2m + d moze byc uzasadnione w przypadkach kołnierzy łaczonych do wiotkich scianek.Wartosc wspołczynnika efektu dzwigni moze byc przyjmowana według wzorow (3.53) i (3.54)jak dla stanu sprezysto-plastycznego.

Fp;Cdðm � 0; 5dÞ ¼leff t2t;r;minfy

6gM0, (3.64)

gdzie:Fp,Cd obliczeniowa wartosc siły sprezenia według wzoru (3.11a),

d srednica sruby.

Pozostałe oznaczenia jak we wzorze (3.53).Nosnosc srub w styku teowym sprawdza sie z wzoru:

Ft ¼Nwt

2b¼ leff twswt;max

2b� Ff,Rd, (3.65)

gdzie:tw grubosc scianki,

b wspołczynnik efektu dzwigni z wzoru (3.54),

swt,max najwieksze obliczeniowe naprezenia rozciagajace w sciance.

3.12.3 Styk katowy niesprezany

W styku katowym siły w srubach wyznacza sie zwykle z pominieciem wpływu sztywnosci sciankipowłoki, poniewaz stosunek sztywnosci scianki do sztywnosci blachy kołnierza jest bardzo małyi wpływ ten moze zanikac w strefach wystepowania odchyłek płaskosci kołnierza. W styku kato-wym niesprezanym wartosc siły w srubie przy schemacie rozkładu sił, jak na rys. 3.83b, obliczasie ze wzoru:

Nwtðmw þ eÞ � Fte ¼ 0,

Ft ¼ Nwtmw þ e

e� Ft;Rd, (3.66)

Nwt ¼ leff twswt;max,

266 Połaczenia na łaczniki mechaniczne

3

6 Wezły z kształtownikow zamknietych

6.1 Wprowadzenie

Konstrukcje stalowe z kształtownikow o przekrojach zamknietych (rurowych) odrozniaja sie odpodobnych konstrukcji z kształtownikow walcowanych na goraco o przekrojach otwartych tym,ze ich prety (np. kratownic, ram, słupow) sa wewnatrz puste. Ta cecha powoduje rozniceodnoszace sie do projektowania i kształtowania elementow, a zwłaszcza ich połaczen i wezłoworaz sposobow ich wykonania. Wynikajace z tego własciwosci powoduja powstanie licznych zaletwytrzymałosciowych i statecznosciowych pretow i elementow, ale rownoczesnie szeregniedogodnosci, gdy połaczenia i wezły projektuje sie według tradycyjnych pogladow, panujacychpodczas rutynowego stosowania kształtownikow o przekrojach otwartych.Kształtownik zamkniety wewnatrz pusty powoduje nie tylko utrudnienia, zwiazane z wykonaniempołaczen z powodu braku bezposredniego dostepu od strony wewnetrznej, ale rowniez to, zepodczas prostego kształtowania wezłow i ich wykonania uzyskuje sie rozwiazania, charaktery-zujace sie dosc duza podatnoscia. Wzorowanie sie na połaczeniach i wezłach o geometriitradycyjnego kształtowania prowadzi do tego, ze ich wykonanie jest nieekonomiczne ze wzgleduna pracochłonnosc i koszty robocizny. Z kolei podatnosc scianek cylindrycznych rur o profilukołowym oraz scianek płytowych rur o profilu prostokatnym i kwadratowym była zrodłem wieluwatpliwosci podczas oceny nosnosci wezłow.Rowniez ze wzgledu na wyzsza cene tych kształtownikow (np. w stosunku do katownikow) trady-cyjne i rutynowe kształtowanie elementow oraz ich połaczen i wezłow było zbyt mało opłacalne, abyzachecic projektantow do ich stosowania. Proste kształtowanie wezłow dawało obnizke kosztow,lecz rodziło obawy o bezpieczenstwo konstrukcji, zwłaszcza przy stosowaniu kształtownikowkwadratowych i prostokatnych. Aby zwiekszyc zainteresowanie kształtownikami o profilach za-mknietych i poprawic niezawodnosc ich wezłow, czołowi producenci rur na swiecie przeznaczali odokoło roku 1960 duze fundusze na badania eksperymentalne, majace doprowadzic do wyjasnieniabezpiecznego ich stosowania w konstrukcjach budowlanych roznego typu i przeznaczenia.Powstało stowarzyszenie producentow kształtownikow zamknietych CIDECT (Comite Internationalpour le Developpment et l’Etude de la Construction Tubulaire), ktore sfinansowało obszerne pracedoswiadczalne wezłow kratownic płaskich, a takze czesciowo kratownic przestrzennych i belekbezprzekatniowych, łaczonych za pomoca spawania. Zainteresowanie wezłami ram było znaczniemniejsze, ale prace eksperymentalne nad takimi zagadnieniami trwaja. Wyniki badan doswiad-czalnych i teoretycznych ujeto w licznych raportach wielu osrodkow naukowych, dotyczacychwezłow z rur o profilu kołowym (jak np. [6.1] do [6.10]) lub rur o przekroju prostokatnym (jak np.[6.11] do [6.18]), a takze z ich zastosowaniem, gdy pas wykonano z kształtownikow o przekrojuotwartym (jak np. [6.19] do [6.22]). Szczegołowe wyniki badan eksperymentalnych i teoretycznychbyły przedstawiane na sympozjach, majacych hasło „Tubular Structures”.Podsumowania tych licznych prac dokonał J. Wardenier w dysertacji [6.23], w ktorej rozpatrzyłpodstawowe zagadnienia obliczeniowe wezłow z kształtownikow zamknietych i ich modelew nawiazaniu do przeprowadzonych eksperymentow i ich analiz.W Polsce badania nad wezłami kratownic i ram z kształtownikow prostokatnych były prowadzonew Centralnym Osrodku Badawczo-Projektowym Konstrukcji Metalowych „Mostostal” (np. [6.24]do [6.37]) i w Politechnice Białostockiej (np. [5.111], [5.165], [5.167], [5.187], [6.38]).Wynikiem prac sfinansowanych przez CIDECT było ustalenie zasad kształtowania wezłowstandardowych i oceny ich nosnosci. Zostały one przedstawione w publikacjach [6.39] do [6.44].Te zasady i ocena nosnosci zostały ujete w rozdz. 7 PN-EN 1993-1-8 [1.25].

6

Wezły z kształtownikow zamknietych 489

Zagadnienia stosowania kształtownikow o przekrojach zamknietych w tym przede wszystkimprojektowania i obliczania połaczen i wezłow, stały sie przedmiotem kilku opracowanmonograficznych, krajowych [5.168], [6.45] do [6.48] i zagranicznych (np. [6.49] do [6.52]). Naszczegolna uwage zasługuje monografia [6.51], w ktorej przedstawiono tło eksperymentalne orazbardzo bogaty wykaz pismiennictwa swiatowego.

6.2 Kształtowanie wezłow spawanych

6.2.1 Wezły standardowe

6.2.1.1 Wezły kratownic

Standardowe wezły kratownic płaskich, spawane z kształtownikow zamknietych o przekrojukołowym, kwadratowym i prostokatnym kształtuje sie zwykle jako układy pretow, przedstawio-nych na rys. 6.1. Majac na uwadze prostote dalszych objasnien, geometrie tych wezłow okreslasie symbolami literowymi, wskazanymi na tym rysunku. Prety sa na ogoł obciazone przyłozonymiosiowo siłami podłuznymi. Ich wartosci moga powodowac sciskanie lub rozciaganie. W zalez-nosci od rozmieszczenia krzyzulcow lub krzyzulcow i słupkow w kratownicy zwroty sił podłuznychpowinny byc takie, aby wezeł pozostawał w rownowadze. Przyjmuje sie wiec, ze w obu pretachskratowania ich znaki sa rozne (oczywiscie z wyjatkiem wezła typu X).

Unowoczesnione rozwiazania konstrukcyjno-geometryczne, dogodne do prostego, technologicz-nego wykonania przedstawiono na rys. 6.2 do rys. 6.4 przy zastosowaniu kształtownikowzamknietych o sciankach płaskich lub walcowych. Te przykłady, ktore pokazano przy wykonaniuz rur kwadratowych, moga byc zaprojektowane rowniez z rur okragłych i odwrotnie. Wowczastylko wzajemne styki pasow i pretow skratowania maja inne, niz pokazano, linie przenikania sie,

Rys. 6.1 Rodzaje wezłow kratownic płaskich

490 Wezły z kształtownikow zamknietych

6

a wiec maja tez inna geometrie spoin. Z rysunku 6.4 łatwo wyciagnac wniosek, ze zastosowanierur o przekroju kołowym nie jest przy składaniu elementu kratowego w wytworni tak proste, jakjego wykonanie z rur kwadratowych (prostokatnych). Kształt walcowy kształtownikow okragłychpodczas ich stykowania w wezłach wymaga dostosowania koncow pretow skratowania doprzestrzennych krzywych przenikania sie, powstajacych w takich geometrycznych układach.Rozwiazania dogodne do prostego kształtowania koncow pretow skratowania, jak tez do łatwegoukładania spoin zwykle wymagaja stosowania w wezłach mimosrodow e, ktore moga byc

Rys. 6.2 Wezły typu Y i K z zamknietych kształtownikow prostokatnych

Rys. 6.3 Wezły typu T, N i KT z zamknietych kształtownikow prostokatnych

Wezły z kształtownikow zamknietych 491

6

Projektowanie i obliczanie połączeń i węzłów

konstrukcji stalowych tom 1

Niniejsza darmowa publikacja zawiera jedynie fragment pełnej

wersji całej publikacji.

Aby przeczytać ten tytuł w pełnej wersji kliknij tutaj.

Niniejsza publikacja może być kopiowana, oraz dowolnie rozprowadzana tylko i wyłącznie

w formie dostarczonej przez Wydawnictwo PWT. Zabronione są jakiekolwiek zmiany w

zawartości publikacji bez pisemnej zgody Wydawnictwa PWT - wydawcy niniejszej

publikacji. Zabrania się jej odsprzedaży.

Pełna wersja niniejszej publikacji jest do nabycia w

sklepie internetowym

http://witmir.pl