Zaprojektowanie połączenia rygla ze słupem
Spis treści
Połączenie spawane w stali między dwoma elementami nośnymi ramy stalowej, a mowa tutaj o ryglu stalowym połączonym ze słupem stalowym przy pomocy płytki centrującej. Obliczenie nośności spawu w konstrukcjach stalowych.
Połączenie spawane w stali
Przed rozpoczęciem obliczania odpowiedniego spawu należy zebrać wszystkie dane, które do tej pory obliczyliśmy i które są niezbędne do przeprowadzenia odpowiedniego zaprojektowania połączenia spawanego między ryglem oraz słupem. Poniżej szkic schematu połączenia.
Dane projektowe
Rygiel wykonany jest z dwuteownika HEB320
Słup wykonany jest z dwuteownika HEB 340
Płytka centrująca: grubość 12,00mm; długość 30,00mm;
Potrzebna szerokość płytki centrującej:
{h_p} > \frac{{{N_{ED}}}}{{h*{f_{yd}}}} = \frac{{119.53}}{{340*275}} = 1.29mm,\;Przyjęto hp = 40,00mm
Blacha pozioma: grubość 12,00mm, długość 340,00mm, szerokość 300,00mm
Żebro pionowe: długość 340,00mm, grubość 6,00mm, wysokość 120,00mm
Sprawdzenie nośności przekroju zastępczego
Wyznaczenie charakterystyk przekroju
A1 = 1200mm2;
A2 = 648mm2;
A3 = 720mm2
{S_{i,y}} = {A_1}*\left( {h + {t_b} + \frac{1}{2}*{t_p}} \right)\\
{S_{1,y}} = 1200*\left( {120 + 12 + \frac{1}{2}*40} \right) = 182400m{m^3}\\
{S_{2,y}} = 648*\left( {120 + \frac{1}{2}*12} \right) = 81648m{m^3}\\
{S_{3,y}} = 720*\frac{1}{2}*120 = 43200m{m^3}
A = 2568mm2
Sy = 307248mm3
z = Sy/A = 119,65mm
{J_{1yo}} = \frac{{{b_p}*t_p^3}}{{12}} + {A_1}*{\left( {h + {t_b} + \frac{{{t_p}}}{2} - z} \right)^2}\\
{V_{c,Rd}} = {V_{pl,Rd}} = \frac{{720*\left( {\frac{{275}}{{\sqrt 3 }}} \right)}}{1} = 114.32kNObciążenie równomierne zastępcze
q = \frac{{Ned}}{{{l_p}}} = \frac{{119.53*{{10}^3}}}{{300}} = 389.43N/mm\\
{M_{ED}} = \frac{{q*l_p^2}}{2} = \frac{{398.43*{{300}^2}}}{2} = 17.93kNm\\
{V_{ED}} = q*lp = 398.43*300 = 119.53\;kNSprawdzenie nośności spoin w przekroju zastępczym.
0.2*{t_p} = 0.2*40 = 8mm \le a \le 0.7*20 = 14mmPrzyjęto a = 10mm
{l_w} = 300mm \ge 30mm\\
{A_w} = 2*a*{l_w} = 2*10*300 = 6000m{m^2} = 60c{m^2}\\
\sigma = \frac{{0.25*{N_{ED}}}}{{{A_w}}} = \frac{{0.25*119530}}{{6000}} = 4.98\;N/m{m^2}{\sigma _{}} = {\tau _{}} = \frac{\sigma }{{\sqrt 2 }} = \frac{{4.98}}{{\sqrt 2 }} = 3.52N/m{m^2}{\tau _{||}} = \frac{{{N_{ED}}}}{{2*a}}*\frac{{{S_{1yo}}}}{{{J_{yo}}}} = \frac{{116950}}{{2*10}}*\frac{{38820}}{{4875579.98}} = 46.56N/m{m^2}\sqrt {{\sigma ^2} + 3*\left( {{\tau ^2} + \tau _{II}^2} \right)} \le \frac{{{f_u}}}{{{\beta _w}*{\gamma _m}}}\sigma \le \frac{{0.9*{f_u}}}{{\gamma {M_2}}}Nośność spoiny
80,95\frac{N}{{m{m^2}}} < 382,22\frac{N}{{m{m^2}}}\\Warunek jest spełniony!
\sigma = 3.52\;N/m{m^2} \le \frac{{0,9*{f_u}}}{{\gamma {M_2}}} = \frac{{0,90*430}}{{1,25}} = 309.6\;N/m{m^2}Warunek jest spełniony!
Sprawdzenie nośności przekroju efektywnego trzonu
\frac{{{N_{ED}}}}{{{N_{Rd}}}} = \frac{{119.53}}{{2013.55}} = 0.06 \le 1Warunek spełniony!
Sprawdzenie nośności spoin łączących blachę poziomą z trzonem słupa
0,20*{t_z} \le {a_1} = {a_2} \le 0,70*t\\
0,20*14,50 = 2,90mm \le {a_1} \le 0,70*8,50 = 5.98mmPrzyjęto a1 = a2 = 5,00mm
{A_w} = 2*{a_1}*l{w_1} + 2*{a_2}*l{w_2}\\
\\
{\sigma _{}} = {\tau _{}} = \frac{\sigma }{{\sqrt 2 }} = \frac{{8.56}}{{\sqrt 2 }} = 6.05N/m{m^2}\\
{\tau _{||}} = 0\;,00N/m{m^2}Sprawdzenie nośności spoiny
\sqrt {{\sigma ^2} + 3*\left( {{\tau ^2} + \tau _{II}^2} \right)} \le \frac{{{f_u}}}{{{\beta _w}*{\gamma _m}}}\sigma \le \frac{{0.9*{f_u}}}{{\gamma {M_2}}}\sqrt {{\sigma ^2} + 3*\left( {{\tau ^2} + \tau _{||}^2} \right)} = \sqrt {{{6.05}^2} + 3*\left( {{{6.05}^2} + {0^2}} \right)} = 12.1N/m{m^2}\frac{{{f_u}}}{{{\beta _w}*\gamma {M_2}}} = \frac{{430}}{{0.9*1.25}} = 382.22N/m{m^2} \sqrt {\sigma _{}^2 + 3*\left( {\tau _{}^2 + \tau _{||}^2} \right)} = 12.1\frac{N}{{m{m^2}}} \le \frac{{{f_u}}}{{{\beta _w}*\gamma {M_2}}} = 382.22\;N/m{m^2}Warunek spełniony!
\sigma = 6.05N/m{m^2} \le \frac{{0.9*{f_u}}}{{\gamma {M_2}}} = \frac{{0.9*430}}{{1.25}} = 309.6\;N/m{m^2}Warunek jest spełniony!
Śruby łączące głowicę słupa z pasem dolnym blachy mają spełnić funkcję mocującą w fazie montażu.
Przyjęto śruby M27, klasy 6.8.
Tym sposobem zostało zaprojektowane połączenie spawane w ramie stalowej między ryglem, a słupem. Kolejnym połączeniem, które zapewne będziecie musieli Państwo uwzględnić w swoich projektach to zaprojektowanie połączenia w kalenicy ramy, a więc pomiędzy ryglem, a ryglem. Tym razem połączenie to zaprojektujemy jako połączenie śrubowe, zapraszam do kolejnego poradnika o nazwie zaprojektowanie połączenia w kalenicy.
