Nietypowa konstrukcja spawanego węzła w jednowarstwowej kratownicy przestrzennej

W artykule przedstawiono wielowątkową analizę niestandardowo ukształtowanych, rozgałęzionych węzłów konstrukcji kratowej o siatce trójkątnej. W konstrukcji tej pręty siatki utworzone z rur o przekroju kwadratowym spawano w węźle do tzw. rozety o kształcie foremnego graniastosłupa o podstawie sześciobocznej i wysokości w przybliżeniu równej bokowi podstawy, który był nieco większy od boku przekroju rury. Szczegółowej analizie poddano dwa warianty węzła. W pierwszym wariancie jeden z boków rury był zlicowany z jednym z denek rozety. W drugim występowało dodatkowe skręcenie pręta względem rozety, na skutek czego fragment rury wystawał ponad rozetę. Powodowało to konieczność wykonania niejednolitej konstrukcyjnie spoiny wzdłuż częściowo wystającej ścianki. Przeanalizowano sposób ukształtowania węzłów w odniesieniu do obowiązujących norm projektowania. Dokonano analitycznej oceny nośności połączenia spawanego. Prześledzono normowe uwarunkowania możliwości wykonania omawianych węzłów w klasie EXC3, zgodnie z klasyfikacją obowiązującą w normie wykonawczej dla konstrukcji stalowych EN-1090-2. W efekcie przeprowadzonych rozważań wnioskowano o technicznej możliwości wykonania takich złączy, przy spełnionych wymaganiach normowych w zakresie ich nośności i technologii wykonania. Oprócz analiz teoretycznych przedstawiono wyniki badań doświadczalnych elementów próbnych składających się z rozety i dwóch naprzemianlegle dołączonych do niej rur. Opisano stanowisko badawcze oraz elementy próbne wykorzystane w badaniach. Rozważania przedstawione w artykule uzupełniono o wybrane wyniki obliczeń numerycznych pierwszego z omówionych wariantów węzła, udostępnione przez współautora projektu konstrukcji.

Pełny tekst (pdf)

[1] Zamorowski J.: Obliczanie chłodni kominowej według teorii II rzędu. IX International Conference on Metal Structures, Kraków 1995, t. s. 85-94.

[2] Zamorowski J.: Ocena wpływu wybranych imperfekcji geometrycznych  na wytężenie prętów w mało wyniosłej  kratownicy przestrzennej, VIII MKN-T KM, Gdańsk 1989, t.2,  s. 209-216.

[3] Konsorcjum Zeman-Dachy-Fasady Sp. z o.o., Opal Spółka z o.o. Spółka komandytowa: Wybrane rysunki projektu wykonawczego podziemnej stacji i dworca multimodalnego Łódź Fabryczna: ZEMI 1-PW4-DWK-BB-CME-16027-0.2. Świętochłowice 06.2014 r.

[4] Rabijasz M.: Wyciąg z analizy numerycznej połączeń rur z rozetą dla projektu wykonawczego podziemnej stacji i dworca multimodalnego Łódź Fabryczna (niepublikowane).

[5] PN-EN 1090-1+A1:2012: Wykonanie konstrukcji stalowych i aluminiowych. Część 1: Zasady oceny zgodności elementów konstrukcyjnych.

[6] PN-EN 1090-2+A12012: Wykonanie konstrukcji stalowych i aluminiowych. Część 2: Wymagania techniczne dotyczące konstrukcji stalowych.

[7] PN-EN 1993-1-1: 2006 +AC: 2009 + Ap1: 2010+NA:2010+A1:2014.07: Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.

[8] PN-EN 1993-1-3: 2008+NA:2010: Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-3: Reguły ogólne. Reguły uzupełniające dla konstrukcji z kształtowników i blach profilowanych na zimno.

[9] PN-EN 1993-1-8:2006+NA:2010+NA:2011+ Ap1: 2010 + Ap2: 2011: Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych Część 1-8: Projektowanie węzłów.

[10] PN-EN 1011-1:2009 (tylko wersja angielska): Spawanie. Zalecenia dotyczące spawania metali. Część 1: Ogólne wytyczne dotyczące spawania łukowego.

[11] PN-EN 1011-2:2004/A1:2005: Spawanie. Wytyczne dotyczące spawania metali. Część 2: Spawanie łukowe stali ferrytycznych.

[12] PN-EN ISO 3834-1:2007 Wymagania jakości dotyczące spawania materiałów metalowych - Część 1: Kryteria wyboru odpowiedniego poziomu wymagań jakości.

[13] PN-EN ISO 3834-2:2007 Wymagania jakości dotyczące spawania materiałów metalowych - Część 2: Pełne wymagania jakości.

[14] PN-EN ISO 9018:2008: Badania niszczące spoin w metalach -- Badanie na rozciąganie złączy krzyżowych i zakładkowych.

[15] PN-EN ISO 9692-1:2014-02 (wersja angielska, jest wcześniejsza wersja polska): Spawanie i procesy pokrewne. Rodzaje przygotowania złączy. Część 1: Ręczne spawanie łukowe, spawanie łukowe elektrodą metalową w osłonie gazów, spawanie gazowe, spawanie metodą TIG i spawanie wiązką stali.

[16] PN-EN ISO 15609-1:2007: Specyfikacja i kwalifikowanie technologii spawania metali -- Instrukcja technologiczna spawania.  Część 1: Spawanie łukowe.

[17] PN-EN ISO 15613:2006: Specyfikacja i kwalifikowanie technologii spawania metali. Kwalifikowanie na podstawie przedprodukcyjnego badania spawania/zgrzewania.

[18] PN-EN ISO 15614-1:2008: Specyfikacja i kwalifikowanie technologii spawania metali - Badanie technologii spawania - Część 1: Spawanie łukowe i gazowe stali oraz spawanie łukowe niklu i stopów niklu.

[19] PN-EN ISO 6892-1: 2010: Metale-Próba rozciągania-Część 1: Metoda badania w temperaturze otoczenia.