Temat:
Wymiarowanie węzła typu K w konstrukcjach z profili KHP zgodnie z EN 1993-1-8
Uwaga:
W spawanych konstrukcjach kratownicowych często stosuje się profile zamknięte jako przekroje prętów. Są one popularne zwłaszcza w przypadku dachów przeszklonych. W tym artykule opisano szczególne funkcje do wymiarowania połączeń między elementami z profili zamkniętych.
Opis:
Ogólne informacje
W architekturze popularne są smukłe konstrukcje kratownicowe wykonane z zamkniętych przekrojów. Dzięki komputerowemu tworzeniu przekrojów i geometrii połączeń możliwe są również złożone węzły przestrzenne. Ten artykuł techniczny dotyczy projektowania węzła K. W szczególności szczegółowo opisano definicję węzła i obliczenia.
Szczegóły modelu
Materiał: S355
Przekrój pasa: RO 108x6,3 | DIN 2448, DIN 2458
Przekrój poprzeczny: RO 60.3x4 | DIN 2448, DIN 2458
Wymiary panelu: patrz rysunek
Przypisywanie węzła do typu złącza
Typ połączenia dla węzła pustego w przekroju jest definiowany nie tylko przez geometrię, ale także przez orientację sił osiowych w prętach. W naszym przykładzie w obliczanym pręcie nr 35 (rozpórka 1) występuje siła rozciągająca, a na pręcie nr 28 (rozpórka 2) siła ściskająca. Ze względu na taki rozkład sił wewnętrznych i momentów przegubem jest węzeł K. Jeżeli w obu prętach występuje ściskanie lub rozciąganie, typem połączenia byłby węzeł Y.
Sprawdzanie granic ważności
Przestrzeganie limitów ważności ma kluczowe znaczenie dla każdego projektu. Ważny jest stosunek średnic podpór i pasów. Jeżeli nie mieści się ona w zakresie 0,2 ≤ di/do ≤ 1,0, nie można przeprowadzić obliczeń. Stosunek średnic di/do jest również nazywany β. Norma europejska EN 1993-1-8 [1] określa w tabeli 7.1 granice ważności dla krzyżulców, prętów pasów oraz ograniczenia ich nakładania się. Jeżeli ma być zachowany odstęp między rozpórkami, należy zachować minimalny wymiar g ≥ t-1 + t-2. t oznacza grubość ścianki rozpór. Elementy konstrukcyjne poddane ściskaniu również należy podzielić na klasy przekrojów 1 lub 2. Odpowiednie sprawdzenie jest przeprowadzane zgodnie z normą EN 1993-1 [2], rozdział 5.5.
Proces projektowania
W naszym przykładzie połączenie spełnia granice ważności zgodnie z tabelą 7.1. Z tego względu wystarczy przeprowadzić analizę pręta pasa zgodnie z EN 1993-1-8, rozdział 7.4.1 (2), pod kątem zniszczenia pasa i przebicia.
Uszkodzenie pasa pasa pod wpływem siły osiowej zgodnie z EN 1993-1-8, tabela 7.2, wiersz 3.2:
Określenie stosunku średnicy do ścianki γ
γ = 8,57
Określenie współczynnika kg
kg = 1,72
Wyznaczanie współczynnika rozciągania kp
fp jest rozciąganiem cięciwy wynikającym z początkowej siły osiowej Np i dodatkowym momentem wynikającym z mimośrodu. Ponieważ w pasie występuje ściskanie i rozciąganie, przyjmuje się, że Np = 0. Ponadto mimośród połączenia jest tak mały, że nie ma konieczności uwzględniania dodatkowego momentu wynikającego z połączenia mimośrodowego krzyżulców. Zatem pomocniczy współczynnik fp wynosi zero. Konwencja znaków dla sił ściskających i rozciągających w RFEM i RSTAB różni się od konwencji europejskiej EN 1993-1-8. W związku z tym dostosowano wzór na kp.
kp = 1,0
Określenie dopuszczalnej granicznej siły wewnętrznej N-Rd
N-1, Rd = N-2, Rd = 257,36 kN
N-1, Ed/N-1, Rd = 197,56/257,36 = 0,77