Analiza nośności doczołowego styku belki dwuteowej z wieloma szeregami śrub

Przedstawiono analizę porównawczą MES i metody składnikowej w przypadku

zginanego doczołowego połączenia z wieloma szeregami śrub. Analiza obejmuje

styk belki dwuteowej o przekroju W760x265x220 z jednym szeregiem śrub na

zewnątrz pasa i ośmioma szeregami śrub między pasami. Przyjęto gatunek stali

S355 i śruby M24 klasy 10.9. Obliczeniową nośność na zginanie obliczono

na podstawie PN-EN 1993-1-8, dla trzech styków z blachami czołowymi

o grubości 14 mm, 18 mm i 36 mm, jak dla połączeń sztywnych i podatnych

o niepełnej nośności. Te same stany graniczne nośności obliczeniowych

na zginanie były analizowane w trzech modelach MES dla połączeń sprężonych

i niesprężonych w programie ABAQUS. Właściwość modelowania MES została

sprawdzona w przypadku połączenia, które było badane eksperymentalnie. Jako

wyniki analizy przedstawiono rozkład sił na poszczególne szeregi śrub

w obliczeniowym stanie nośności połączenia na zginanie. Wyznaczono wartości

sił w śrubach, sił docisku blach i sił efektywnych przenoszących obciążenie

zewnętrzne. Odkształcenia plastyczne blach czołowych okazały się

niewystarczające dla wyrównania sił w poszczególnych szeregach śrub.

Największe wartości sił w śrubach w modelach MES (z wyjątkiem styku

niesprężonego z blachami czołowymi o grubości 14mm) były większe

od obliczeniowej nośności śrub na rozciąganie. Wykazano różnice między oceną

nośności styku metodą składnikową według PN-EN 1993-1-8/6.2.7.2.(9),

a nośnością wynikającą z rozkładu sił w szeregach śrub uzyskaną w wyniku

analizy MES.

Pełny tekst (pdf)

[1] PN-EN 1993-1-8:2006 Eurokod 3 Projektowanie konstrukcji stalowych Część 1-8

Projektowanie węzłów. PKN. 2006.

[2] PN-B-03200:1990 Konstrukcje stalowe Obliczenia statyczne i projektowanie

[3] NF P 22-460; 1979 Construction Métallique. Assemblages par boulons a serrage

controlé. Dispositions constructive et vérification des assemblages

[4] Joints in Steel Constructions. Moment Connections. The Steel Construction

Institute Publ. No. 207/95.

[5] Flush and Extended Multiple-Row Moment End-Plate Connections AISC 2002.

Steel Design Guide Series 16.

[6] Abel M., Murray T.: Multiple Row Extended Unstiffened End-Plate Connection

Tests. Research Report CE/VPI-ST-92/04 Department of Civil Engineering.

Virginia Polytechnic Institute and State University. Blacksburg VA. 1992.

[7] Augustyn J., Łaguna J., Śliwka W. Badania sprężonych połączeń doczołowych

stalowych belek dwuteowych. Inżynieria i Budownictwo Nr 11/12, 1982, s.293-296.

[8] Bond D., Murray T. Analytical and Experimental Investigation of a Flush Moment

End-Plate Connection with Six Bolts at the Tension Flange. Research Report

CE/VPI-ST-89/10 Department of Civil Engineering. Virginia Polytechnic Institute

and State University. Blacksburg VA. 1989.

[9] Borgsmiller J., Sumner E., Murray T. Tests of Extended Moment End-Plate

Connections Having Large Inner Pitch Distances. Research Report CE/VPI-ST-

95/01 Department of Civil Engineering. Virginia Polytechnic Institute and State

University. Blacksburg VA. 1995.

[10] Borgsmiller J. Simplified Method for Design of Moment End-Plate Connection.

Thesis submitted to the faculty of Virginia Polytechnic Institute of State

University, 1995.

[11] Douty R. T., Mc Guire W. High strength bolted moment connections. Journal of the

Structural Division A.S.C.E. vol 91 So ST 2 April 1965 s.l01-128.

[12] Hendrick D., Kukreti R., Murray T. Analytical and Experimental Investigation of

Stiffened Flush End-Plate Connections with Four Bolts at the Tension Flange.

Research Report FSEL/MBMA 86-01 Fears Structural Engineering Laboratory,

University of Oklahoma Norman OK. 1984.

[13] Katula L., Dunai L. Full scale tests on bolted beam-to-beam end-plate connections

under bending. Bauingenieur Band 84 März 2009 132-138.

[14] Morrison S., Astaneh-Asl A., Murray T. Analytical and Experimental

Investigation of the Multiple Row Extended Moment End-Plate Connection with

Eight Bolts at the Beam Tension Flange. Research Report FSEL/MBMA 84-04

Fears Structural Engineering Laboratory, University of Oklahoma Norman OK,

1986.

[15] Palme E. Schraubenkräfte in Kopfplattenstossen. Der Bauingenieur 49 /1974 H10 s.-

394—396.

[16] Rodkey R., Murray T. Eight-Bolt Extended Unstiffened End-Plate Connection

Test. Research Report CE/VPI-ST-93/10 Department of Civil Engineering.

Virginia Polytechnic Institute and State University. Blacksburg VA. 1993.

[17] Ryan J. Evaluation of Extended End-Plate Moment Connections Under Seismic

Loading Master of Science Civil Engineering Thesis. Virginia Polytechnic

Institute, 1999.

[18] SEI. Multiple Row Extended End-Plate Connection Tests. Research Report

Structural Engineers, Inc. Norman, OK, 1984.

[19] Srouji R., Kukreti R., Murray T. Yield-Line Analysis of End-Plate Connections

with Bolt Force Predictions. Research Report FSEL/MBMA 83-05 Fears

Structural Engineering Laboratory, University of Oklahoma, Norman OK. 1983. +

Addendum FSEL/MBMA 83-05 A – 1984.

[20] Sumner E., Murray T. Experimental Investigation of the MRE 1/2 End Plate

Connections Research Report No CE/VPI-ST-01/14 submitted to Metal Building

Manufactures Association Cleveland Ohio, 2001.

[21] Sumner E., Murray T. Experimental Investigation of the MRE 1/2 End Plate

Connections Research Report No CE/VPI-ST-01/15 submitted to Metal Building

Manufactures Association Cleveland Ohio, 2001.

[22] Sumner E. Unified Design of Extended End-Plate Moment Connections Subject to

Cyclic loading. Dissertation submitted to the Faculty of the Virginia Polytechnic

Institute, 2003.