SteelConstruction.info

Ez a cikk az Egyesült Királyságban a többszintes merevített keretekben használt névlegesen csapolt kötéseket (egyszerű kapcsolatok) vizsgálja. A merevített szerkezeteknek ezt a névlegesen csapozott kötésekkel rendelkező formáját “egyszerű szerkezetnek” nevezik.

A cikk felsorolja az Egyesült Királyságban leggyakrabban használt egyszerű kötések típusait. Bemutatja az Eurocode 3 szerinti tervezésükhöz szükséges eljárásokat, és megvitatja a gerenda végi csatlakozási típusok relatív előnyeit. Megvitatja a kapcsolatok szabványosításának előnyeit a gerenda-gerenda és gerenda-oszlop kapcsolatok esetében, az uszonylemezes és rugalmas véglemezes kapcsolatok alkalmazásával.

Az oszlopösszekötéseket, az oszlopalapokat és a merevítő kapcsolatokat is tárgyalja, és röviden kitér a különleges kapcsolatokra is.

Az egyszerű kapcsolatok típusai

Az egyszerű kapcsolatok névlegesen csapolt kapcsolatok, amelyekről feltételezzük, hogy csak a végnyírást továbbítják, és elhanyagolható forgásellenállással rendelkeznek. Ezért nem adnak át jelentős nyomatékot a végső határállapotban. Ez a meghatározás áll az Egyesült Királyságban az “egyszerű szerkezetként” tervezett többszintes merevített keretek tervezése mögött, amelyekben a gerendákat egyszerűen alátámasztottnak tervezik, az oszlopokat pedig a tengelyterhelésre és a gerendák végreakciói által indukált kis nyomatékokra tervezik. A keret stabilitását merevítések vagy a betonmag biztosítja.

Az Egyesült Királyságban az egyszerű kapcsolatok két elvi formáját (a jobb oldalon látható módon) használják, ezek:

• Rugalmas véglemezek és
• uszonylemezek.

A gyakran előforduló egyszerű kapcsolatok a következők:

• Gerenda-gerenda és gerenda-oszlop kapcsolatok:
  • részleges mélységű véglemezek
  • teljes mélységű véglemezek
  • uszonylemezek
• Oszlopkötések (csavarozott fedőlapok vagy véglemezek)
• oszlopalapok
• merevítő kapcsolatok (gusset lemezek).

Egyszerű kapcsolatokra lehet szükség ferde illesztéseknél, oszlopokhoz excentrikusan csatlakozó gerendáknál és oszlopgerendákhoz való csatlakozásnál is. Ezek speciális kapcsolatoknak minősülnek, és külön kezelendők.

Tervezési eljárások

Az egyszerű kapcsolatok tervezése a BS EN 1993-1-8 szabványon és a hozzá tartozó nemzeti mellékleten alapul. A csatlakozóelemek teherbírása a 3.6. pontban megadott szabályokon alapul. A kötőelemek távolsága megfelel a 3.5. pontnak, és követi a “Zöld könyvben” (SCI P358) bemutatott ajánlásokat.

Az ECCS 126. számú kiadványa szintén hasznos útmutatást nyújt az Eurocode 3 szerinti egyszerű kapcsolatok tervezéséhez.

Kötési szempontok

Kötésosztályozás

A BS EN 1993-1-8 szabvány szerint, névlegesen csapolt kötések:

• Képesnek kell lennie a belső erők átvitelére anélkül, hogy jelentős nyomatékot fejtene ki, amely hátrányosan befolyásolná a tagokat vagy a szerkezet egészét, és
• Képesnek kell lennie a kialakuló elfordulások felvételére a tervezési terhelések alatt

Az illesztésnek továbbá:

• biztosítania kell a tagok számára a tagok tervezése során feltételezett irányú visszatartást
• megfelelő szilárdsággal kell rendelkeznie a szerkezeti integritási követelmények (kötésállóság) teljesítéséhez.

BS EN 1993-1-8 előírja, hogy minden kötést osztályozni kell; merevség szerint, ami a rugalmas globális elemzéshez megfelelő, vagy szilárdság szerint, ami a merev-plasztikus globális elemzéshez megfelelő, vagy merevség és szilárdság szerint egyaránt, ami a rugalmas-plasztikus globális elemzéshez megfelelő.

A merevség szerinti osztályozás:

A kapcsolatnak a BS EN 1993-1-8 , 6.3.1. pont szerint számított kezdeti forgási merevségét összehasonlítják a BS EN 1993-1-8, 5.2.2. pontban megadott osztályozási határokkal.

Alternatívaként a kapcsolatok osztályozása történhet kísérleti bizonyítékok, hasonló esetekben tapasztalt korábbi kielégítő teljesítmény vagy vizsgálati bizonyítékon alapuló számítások alapján.

Szilárdság szerinti osztályozás:

Az alábbi két követelménynek kell teljesülnie ahhoz, hogy egy kötést szilárdsága alapján névlegesen csapoltnak lehessen minősíteni:

• A kötés tervezési nyomatékállósága nem haladja meg a teljes szilárdságú kötéshez előírt tervezési nyomatékállóság 25%-át
• A kötésnek képesnek kell lennie a tervezési terhekből eredő elfordulások felvételére.

A BS EN 1993-1-8 brit nemzeti melléklete kimondja, hogy a “Zöld könyv” (SCI P358) szerint tervezett kapcsolatok névlegesen csapolt kötéseknek minősíthetők.

A “Zöld könyvben” (SCI P358) megadott szabványos kapcsolatok a szilárdsági követelmények és a gyakorlatban alkalmazott részletekkel kapcsolatos széles körű tapasztalatok alapján névlegesen csapoltnak minősíthetők. A szabványos részletek módosítása előtt körültekintően kell eljárni, mivel az így kapott kapcsolat kívül eshet az Egyesült Királyság nemzeti mellékletének rendelkezésein. Különösen:

• A szabványos uszonylemez részletek forgathatóságát vizsgálatokkal bizonyították; a módosított részletek nem biztos, hogy képlékenyek
• A teljes mélységű véglemezek vastagságát úgy korlátozták, hogy a nyomatéki ellenállás a teljes szilárdságú kötés 25%-ánál kisebb legyen, és így névlegesen csapoltnak minősíthető.

Szerkezeti integritás

A brit építési előírások előírják, hogy minden épületet úgy kell tervezni, hogy elkerüljék az aránytalan összeomlást. Ezt általában úgy érik el, hogy az acélváz kötéseit (a gerenda-oszlop kapcsolatokat és az oszlopok illesztéseit) kötőerőkre tervezik. A kötőerők tervezési értékeire vonatkozó iránymutatást a BS EN 1991-1-7 szabvány A. melléklete és annak brit nemzeti melléklete tartalmazza. A követelmények az épületosztályra vonatkoznak, a vízszintes kötőerő tervezési értéke általában nem lehet kevesebb, mint 75 kN, és általában jelentősen magasabb. A teljes mélységű véglemez részleteket úgy fejlesztették ki, hogy a részleges mélységű véglemez részletekhez képest nagyobb kötésállóságot biztosítsanak. A szerkezeti szilárdsággal kapcsolatos további részleteket az SCI P391 tartalmazza .

A csatlakozási típusok kiválasztása

A gerenda végi csatlakozások kiválasztása gyakran igen bonyolult lehet. A három kapcsolási típus (részleges mélységű véglemezek, teljes mélységű véglemezek és uszonylemezek) relatív előnyeit az alábbi táblázat foglalja össze. A gerendák és a csatlakozások kiválasztása általában az acélszerkezeti kivitelező felelőssége, aki a gyártási munkamennyiségnek, a gazdaságosságnak és a felállítás alatti ideiglenes stabilitásnak megfelelően választja ki a csatlakozási típust.

.

Összetett padló

Tudott, hogy az összetett padlóval való kölcsönhatás befolyásolja az egyszerű kapcsolat viselkedését. Az általános gyakorlat szerint az ilyen kapcsolatokat úgy tervezik meg, hogy nem használják ki a betonfödémen keresztüli folytonosságból adódó előnyöket. Az SCI P213 szabvány azonban lehetővé teszi a megerősítés folytonosságának figyelembevételét viszonylag egyszerű, teljes mélységű, jelentős nyomatékállóságú véglemezkapcsolatok kialakításakor. Egy merevített keretben ez az ellenállás felhasználható a fesztávközépi nyomaték és lehajlás csökkentésére, ami megkönnyíti egy kisebb gerenda kiválasztását.

Költségek

Az egyszerű kapcsolatok gyártása mindig olcsóbb, mint a nyomatékálló kapcsolatoké, mivel sokkal kevesebb gyártási erőfeszítéssel jár, különösen a hegesztésnél.

A költségekről nehéz konkrét iránymutatást adni, mivel az acélszerkezeti vállalkozók munkadíjai jelentősen eltérhetnek, és függnek a gép- és berendezésberuházás mértékétől. A fő cél azonban a munkatartalom minimalizálása. A szerelvények és csavarok anyagköltsége csekély a kivitelezési költségekhez képest, amelyeket a hegesztési tartalom dominál. Egy tipikus gyártóműhelyben a csatlakozások gyártásának költsége a teljes gyártási költség 30-50%-át teheti ki.

Fenntarthatóság

A szabványosított csatlakozások gyártása hatékony. Az acélszerkezeti kivitelezők olyan speciális gépekkel szerelik fel műhelyeiket, amelyek növelik a gyártás sebességét, lehetővé téve számukra a szerelvények gyártását és a tagok sokkal gyorsabb előkészítését, mintha a csatlakozások konfigurációja minden alkalommal más lenne.

A szabványosított részletek miatt az acélszerkezetek felállítása egyszerű, ami biztonságosabb munkakörnyezetet biztosít az acélszerkezeti kivitelezők számára.

A legtöbb csavarkötés jellegéből adódóan a csatlakozások a szerkezet élettartamának végén leszerelhetők. Az acélszerkezetek szétszerelhetők, újrafelhasználhatók vagy újrahasznosíthatók, így csökkentve az építés környezeti hatását.

Szabványosított kapcsolatok

A szabványosítás előnyei

Egy tipikus merevített többszintes vázban a kapcsolatok a váz tömegének kevesebb mint 5%-át, a teljes költségnek pedig 30%-át vagy annál is többet tehetnek ki. A hatékony kapcsolatoknak ezért a legalacsonyabb a részletezés, a gyártás és a felállítás munkatartalma.

Beam-gerenda-gerenda és gerenda-oszlop kapcsolatok

Az alábbiakban megadott tervezési eljárások alkalmasak akár kézi számításhoz, akár számítógépes szoftver elkészítéséhez.

A kapcsolatok kézzel történő tervezése munkaigényes folyamat lehet, ezért a “Zöld Könyv” (SCI P358) tartalmaz egy teljes ellenállási táblázatot.

A névlegesen csapolt kötés szilárdságának ellenőrzése három lépést foglal magában:

1. Ezzel biztosítható, hogy a kötés úgy legyen részletezve, hogy csak olyan névleges nyomatékokat fejtsen ki, amelyek nem befolyásolják hátrányosan a tagokat vagy magát a kötést. A kötést úgy kell részletezni, hogy az képlékenyen viselkedjen.
2. A terhelés útjának meghatározása a kötésen keresztül, azaz a gerendától a tartóelemig.
3. Az egyes alkatrészek ellenállásának ellenőrzése.

A normál tervezéshez tíz tervezési eljárás ellenőrzése szükséges a gerenda-gerenda vagy gerenda-oszlop kötés minden részének függőleges nyírására.

A kötés kötési ellenállásának ellenőrzéséhez további hat ellenőrzés szükséges. A gerenda-oszlop kapcsolatoknak ellen kell állniuk az oldalirányú kötőerőknek, kivéve, ha ezeknek az erőknek a szerkezeten belül más eszközök, például a födémek ellenállnak.

Az alábbi táblázat összefoglalja a részleges mélységű véglemezek, a teljes mélységű véglemezek és az uszonylemezek esetében szükséges tervezési eljárási ellenőrzéseket. A tervezési eljárásokat a “Zöld könyv” (SCI P358) teljes körűen ismerteti.

Megjegyzések:A rovátkolt gerendaszelvény hajlítási, nyírási, helyi és oldalirányú csavarodási ellenállásának ellenőrzései szerepelnek ebben a táblázatban, mivel általában a részletezés szakaszában állapítják meg a rovátkolásra vonatkozó követelményt, majd ezt követően, ellenőrizni kell a csökkentett szelvényt

gerenda-gerenda kapcsolatok

gerenda-gerenda kapcsolatok

gerenda-gerenda kapcsolatok

.oszlopkapcsolatok

Rugalmas véglemezkapcsolatok

Típusos rugalmas véglemezkapcsolatok a jobb oldali ábrán láthatók. A véglemezt, amely lehet részleges vagy teljes mélységű, a műhelyben hegesztik a megtámasztott gerendához. A gerendát ezután a helyszínen a tartógerendához vagy oszlophoz csavarozzák.

Ez a típusú csatlakozás viszonylag olcsó, de hátránya, hogy kevés lehetőség van a helyszíni beállításra. A teljes gerendahosszúságot szűk határok között kell gyártani, bár a gyártási tűrések és a felállítási tűrések kompenzálására csomagokat lehet használni.

A véglemezek valószínűleg a legnépszerűbbek a jelenleg az Egyesült Királyságban használatos egyszerű gerendacsatlakozások közül. Ezek ferde gerendáknál is használhatók, és elviselik a gerenda-oszlop kötések mérsékelt eltolódásait.

Flowdrill, Hollo-Bolts, Blind csavarok vagy más speciális szerelvények az üreges szelvényű oszlopokhoz való csatlakozásokhoz használatosak.

A gerenda-gerenda és a gerenda-oszlop kapcsolatokra egyaránt alkalmazható, részleges mélységű és teljes mélységű véglemezes kapcsolatokra vonatkozó részletes követelményeket és tervezési ellenőrzéseket a “Zöld könyv” (SCI P358) részletesen tárgyalja. Ezek közé tartoznak eljárások, kidolgozott példák, részletezés és tervezési ellenállási táblázatok.

Egy véglemez tervező eszköz is rendelkezésre áll.

A szabványos rugalmas véglemezek részleteit (teljes mélységű és részleges mélységű véglemezek) az alábbi ábra mutatja, az ajánlott méretekkel és szerelvényekkel együtt.

.

ig.

Peremlemezek

A peremlemezes kapcsolatok gazdaságosan gyárthatók és egyszerűen felállíthatók. Ezek a kapcsolatok népszerűek, mivel ezek a leggyorsabban felállítható kapcsolatok, és kiküszöbölik a kétoldali kapcsolatokban a közös csavarok problémáját.

A lamellás kapcsolat egy műhelyben a tartóelemhez hegesztett lemezhosszból áll, amelyhez a helyszínen csavarozzák a megtámasztott gerendaszövetet, ahogy az alábbi ábrán látható. A megtámasztott gerenda vége és a tartóoszlop között kis hézag van.

A lamellás kapcsolatok

A lamellás kapcsolatok tervezésénél fontos a nyírás megfelelő hatásvonalának meghatározása. Két lehetőség van: a nyírás vagy az oszlop felületén hat, vagy az uszonylemezt és a gerendázatot összekötő csavarcsoport közepe mentén hat. Ezért mindkét kritikus szelvényt ellenőrizni kell a függőleges nyírónyomaték és az oszlop (vagy a gerendázat) felülete és a csavarcsoport középpontja közötti távolság szorzataként vett minimális nyomaték tekintetében. Ezután mindkét kritikus szelvényt a függőleges nyírással kombinált eredő nyomatékra kell ellenőrizni. Az uszonylemezre ható nyomaték bizonytalansága miatt az uszonylemez hegesztéseit teljes szilárdságra méretezik.

Az uszonylemez-csatlakozások síkbeli forgási kapacitásukat a csavarok nyírási alakváltozásából, a csapágyazott csavarfuratok torzulásából és az uszonylemez síkon kívüli hajlításából nyerik. Vegyük észre, hogy a hosszú nyúlványokkal rendelkező uszonylemezek hajlamosak a csavarodásra és az oldalirányú csavarodási csavarodással való meghibásodásra. Az uszonylemezek csatlakozásainak tervezési eljárásai tartalmaznak egy további ellenőrzést, amely figyelembe veszi ezt a viselkedést.

A “Zöld könyv” (SCI P358) tartalmazza az uszonylemezek tervezésére vonatkozó részletezési követelményeket, tervezési ellenőrzéseket és eljárásokat. Ebben a kiadványban kidolgozott példák és tervezési ellenállási táblázatok is találhatók.

Egy uszonylemez tervező eszköz is rendelkezésre áll.

Az S355 bordalemezek felhasználása iránti növekvő érdeklődés kérdéseket vetett fel az ilyen kötések merevségével kapcsolatban – névlegesen még mindig szegezettek? E kérdés megválaszolására a BCSA és a Steel for Life megbízta az SCI-t, hogy végezzen kutatást az S275-ös és az S355-ös uszonylemezekkel való uszonylemez-csatlakozások viselkedésének összehasonlítására. A tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy amennyiben a Zöld Könyvben bemutatott szabványos csatlakozási geometriát betartják, a 10 mm-es S355-ös bordáslemezek névlegesen csapágyazott kapcsolatoknak minősülnek, és az S275-ös lemezek alternatívájaként használhatók. További információ az NSC magazin 2018. májusi számában megjelent cikkben olvasható.

Oszlopkötések

A többszintes építményekben az oszlopkötéseknek szilárdságot és a merevség folytonosságát kell biztosítaniuk az oszlopok mindkét tengelye körül. A hengerelt I szelvényű és üreges szelvényű elemekhez használt tipikus csavarozott oszlopillesztések a jobb oldali ábrán láthatók.

Az illesztéseket jellemzően két vagy három emeletenként kell kialakítani, és általában körülbelül 600 mm-rel a padlószint felett helyezkednek el. Ez kényelmes hosszokat eredményez a gyártáshoz, szállításhoz és felállításhoz, és könnyű hozzáférést biztosít a szomszédos emeletről a helyszíni csavarozáshoz. Az egyes emeleti szinteken történő illesztés ritkán gazdaságos, mivel az oszlopok anyagában való megtakarítást általában messze felülmúlják az illesztés anyag-, gyártási és szerelési költségei.

I szelvények csavarozott fedőlap illesztései:

Az ilyen típusú csatlakozásnak két kategóriája van:

• csapágyas típus
• nem csapágyas típus.

A csapágyas típusú illesztésnél (lásd az alábbi ábrát) a terheléseket a felső tengelyről közvetlenül vagy egy osztólemezen keresztül közvetlenül csapágyazva adják át. A “csapágyas típusú” kötés az egyszerűbb kötés, általában kevesebb csavarral, mint a nem csapágyas kötés, ezért a gyakorlatban leggyakrabban alkalmazott.

Ha nincs nettó feszültség, a szabványos csatlakozás is használható, azonban a BS EN 1993-1-8 előírja, hogy az illesztési lemezeknek és csavaroknak az oszlopban fellépő maximális nyomóerő legalább 25%-át át kell adniuk.

A csapágyas típusú illesztéseknél valószínűleg a kötési ellenállás lesz a kritikus ellenőrzés.

A nem csapágyazott típusba sorolt illesztések (lásd az alábbi ábrát) a terheket a csavarokon és az illesztőlemezeken keresztül adják át. A tagok közötti közvetlen csapágyazást figyelmen kívül hagyják, a kapcsolatot néha a két tengely közötti fizikai réssel részletezik. A nem csapágyazott kötés tervezése bonyolultabb, mivel minden erőt és nyomatékot a csavarokon és kötőlapokon keresztül kell átvinni. A nem csapágyazott típusú illesztések esetében a BS EN 1993-1-8 szabványban szereplő minimumkövetelmények nagyon szigorúak, mivel inkább a tag teherbírásán, mint az alkalmazott erőn alapulnak.

Mivel az illesztéseket általában közvetlenül a padlószint felett helyezik el, a merevítő hatásból eredő nyomatékot jelentéktelennek tekintik. A más helyeken elhelyezett illesztésekben indukált nyomatékokat azonban figyelembe kell venni.

Az oszlopillesztéseknek a csatlakozó tagokat egy vonalban kell tartaniuk, és ahol lehetséges, a tagokat úgy kell elrendezni, hogy az illesztési anyag középponti tengelye egybeessen az illesztés feletti és alatti oszloprészek középponti tengelyével. Ha az oszlopszelvények eltolódnak (például az állandó külső vonal fenntartása érdekében), akkor az excentricitásból eredő nyomatékot figyelembe kell venni az illesztés tervezésénél.

A csavarozott fedőlapos oszlopillesztésekhez szükséges tervezési ellenőrzések, valamint eljárások, kidolgozott példák, részletezési követelmények és tervezési ellenállási táblázatok a “Zöld könyv” (SCI P358) 6. fejezetében találhatók.

Csavarozott “sapka és alap” vagy “zárólemez” kötések csöves és hengerelt I szelvényekhez

Ez a kötéstípus, Az alsó és felső oszlopok végeire hegesztett, majd a helyszínen egyszerűen összecsavarozott lemezekből áll, általában csőszerkezeteknél használják, de nyitott szelvényeknél is alkalmazható.

A csatlakozás legegyszerűbb formája a jobb oldali ábrán látható, és kielégítő, amennyiben az egyes tengelyek végeit ugyanúgy készítik elő, mint a csapágyas típusú illesztésnél. A felállítás alatti stabilitás és a kötési követelmények mellett a terhelés megfordításának lehetőségét is figyelembe kell venni.

A bár gyakran használják, nehéz bizonyítani, hogy a sapka- és alapillesztések megfelelnek a BS EN 1993-1-8 szabvány 6.2.7.1(14) pontjának. Ha ilyen típusú illesztéseket használnak, az általános gyakorlat az, hogy a lemezek vastagok legyenek, és a csavarok a karimákhoz közel helyezkedjenek el, hogy növeljék a kapcsolat merevségét. Használhatók meghosszabbított lemezek, amelyek csavarjai a szelvény profilján kívül helyezkednek el. Ha a sapka- és alaplemezek illesztései a rögzítési ponttól távol helyezkednek el, különös figyelmet kell fordítani a megfelelő merevség biztosítására, hogy a tag tervezése ne váljon érvénytelenné.

A “sapka és alap” vagy “véglemez” oszlopillesztésekkel a “Zöld könyv” 6. fejezete foglalkozik (SCI P358). Részletezési követelmények, tervezési eljárások, kidolgozott példák és tervezési ellenállási táblázatok szerepelnek.

Oszlopalapok

A jobb oldali ábrán látható tipikus oszlopalapok egyetlen, az oszlop végére hegesztett és az alaphoz négy rögzítő csavarral rögzített lemezből állnak. A csavarokat a betonalapba helyezett csövekbe vagy kúpokba öntik, és a kihúzás megakadályozására horgonylemezekkel látják el őket. A lemez alatti térbe nagy szilárdságú habarcsot öntenek (lásd az alábbi ábrát).

Az ilyen oszlopalapok gyakran csak axiális nyomó- és nyíró igénybevételnek vannak kitéve. A felhajtóerő és a vízszintes nyírás azonban tervezési eset lehet a merevített öblökben lévő oszlopalapok esetében.

Oszlopalap csatlakozás

Az egyszerű téglalap vagy négyzet alaplemez szinte általánosan használatos egyszerű szerkezetű oszlopoknál. Az alaplemeznek megfelelő méretűnek és szilárdságúnak kell lennie ahhoz, hogy a tengelyirányú nyomóerőt az ágyazóanyagon keresztül az oszlopból az alapba továbbítsa, anélkül, hogy az meghaladná az alapozás helyi teherbírását.

Az alaplemez tervezési eszköze elérhető.

Az oszlopalapokat általában úgy tervezik, hogy az erőt az oszlopból az alaplemezre közvetlen csapágyazással továbbítsák. A megtámasztó rendszereket úgy tervezik, hogy az oszlopot az építés során stabilizálják, és ellenálljanak a merevített öblökben fellépő felemelkedésnek. Egyes esetekben feltételezik, hogy a szerény vízszintes nyírást is a leszorítócsavarok viszik át.

Vízszintes nyíróerőátvitel

A vízszintes nyíróerők alapozásra való átvitelének módja nem jól kutatott. Egyes tervezők ellenőrzik a lefogó csavarok ellenállását, és gondoskodnak arról, hogy azok megfelelően injektálva legyenek. Ezt a gyakorlatot sikeresen alkalmazzák a portálvázas alapoknál, amelyek jelentős nyíróerőt hordoznak.

Az alátámasztott öblöknél viszonylag nagy nyíróerők jelentkezhetnek. A tervezők dönthetnek úgy, hogy az alaplemez alsó oldalához hegesztett nyírócsonkot biztosítanak, bár a mélyedés megnehezítheti az alapozás öntését, és különös figyelmet kell fordítani a fugázásra. Az ilyen típusú részletekre vonatkozó tervezési módszereket a “Zöld könyv” (SCI P398) tartalmazza.

Az oszlop vége és az alaplemez közötti nyírást az oszlop és az alaplemez közötti hegesztési varratok fogják továbbítani. A hegesztések csak a gerinchez, vagy a profil egyes részei köré is készülhetnek – általában úgy találják, hogy a hegesztési ellenállás több mint megfelelő a szerény nyíróerőkhöz.

Kihúzási kapcsolatok

A kihúzási elemek közé tartoznak a lapok, szögek, csatornák, I-profilok és üreges profilok. A merevítő elrendezések magukban foglalhatják, hogy a merevítő tagok csak húzóban, vagy húzóban és nyomóban is működnek. A legtöbb esetben a merevítőtagot csavarozással rögzítik egy kötőlemezhez, amely maga is a gerendához, az oszlophoz vagy gyakrabban a gerendához és annak végcsatlakozásához van hegesztve, ahogy a jobb oldali ábra mutatja.

A merevítőrendszereket általában úgy elemzik, hogy minden erő a tag középvonalakon metszi egymást. Ennek a feltételezésnek a megvalósítása a csatlakozási részletekben azonban egy nagyon nagy gyűrőlemezzel rendelkező csatlakozást eredményezhet, különösen, ha a merevítés sekély vagy meredek. Gyakran kényelmesebb a tagok metszéspontjait úgy elrendezni, hogy egy kompaktabb kötés jöjjön létre, és helyben ellenőrizni a bevezetett excentricitások hatásait.

A merevítő kapcsolatok általában nem előfeszített csavarokkal készülnek a szabadfuratokban. Ez legalábbis elméletben lehetővé tesz némi mozgást a csatlakozásban, de a gyakorlatban ezt az ortodox konstrukcióban figyelmen kívül hagyják. Bizonyos esetekben előfordulhat, hogy a megforduláskor fellépő mozgás elfogadhatatlan – ilyen körülmények között előfeszített kötéseket kell használni.

Az általános tervezési folyamat a következő:

• A terhelés útjának meghatározása a csatlakozáson keresztül
• A csatlakozás elrendezése annak érdekében, hogy a tagok tervezési szándéka megvalósuljon, pl. a gerendacsatlakozások névlegesen csapoltak maradnak
• A jelentős excentricitás hatásainak figyelembevétele
• A csatlakozásban lévő alkatrészek ellenőrzése.

Tüskés csatlakozás csőszerű merevítő elemhez

A zsalufogó lemez ellenállásának meghatározására vonatkozó tervezési szabályokat a “Zöld könyv” (SCI P358) tartalmazza.

Egy csomóponti lemez tervezési segédeszköz is rendelkezésre áll.

Különleges kapcsolatok

A fentebb bemutatott, egyszerű szerkezetű acélszerkezetű kapcsolatokkal általában a leggazdaságosabb acélvázat kapjuk. Az ezektől a kapcsolatoktól való eltérés elkerülhetetlenül az összköltség növekedését eredményezi. A részletrajzolási, gyártási és szerelési költségek növekedése több mint 100%-os lehet, ha a nem szabványos kapcsolatok alkotják az alkalmazott kapcsolatok többségét.

A különleges kapcsolatok szükségessége gyakran elkerülhető a tagméretek körültekintő megválasztásával. A minimális tömegű szerkezet valószínűleg nem a legköltséghatékonyabb. Ezért jó gazdasági gyakorlat annak biztosítása, hogy az acélszerkezetek a kialakult rácsok középpontjaival elhelyezhetők legyenek. A gerendák felső karimáinak lehetőség szerint állandó magasságban kell lenniük, de ez kevésbé kritikus a költségek szempontjából, mint az excentrikus kapcsolatok.

A különleges kapcsolatok tervezésekor lehetséges lehet a Zöld Könyvben megadott szabványos kapcsolatok valamelyikének módosított változatát használni, további tervezési ellenőrzések mellett. A Zöld Könyvben megadott tervezési elveket és alkatrész méretezési szabályokat a lehető legnagyobb mértékben be kell építeni a kapcsolatok tervezésébe.

A “Zöld könyv” (SCI P358) tipikus példákat mutat be olyan helyzetekre, amikor különleges kapcsolatokra van szükség.

További olvasmányok

• Steel Designers’ Manual 7. kiadás. Szerkesztők B Davison & G W Owens. The Steel Construction Institute 2012, Chapter 27
• Architectural Design in Steel – Trebilcock P and Lawson R M published by Spon, 2004

Források

• SCI P358 Joints in Steel Construction – Simple Joints to Eurocode 3, 2014
• SCI P213 Joints in Construction – Composite Connections, 1998
• SCI P391 Structural Robustness of Steel Framed Buildings, 2011
• SCI P398 Joints in steel construction: Moment-resisting joints to Eurocode 3, 2013
• National Structural Steelwork Specification (7th Edition), Publication No. 62/20, BCSA 2020
• Architectural Teaching Resource. Stúdió útmutató. SCI 2003

Connection design tools:

• alaplemez tervező
• véglemez tervező
• gerinclemez tervező
• gyűrűslemez tervező

Lásd még

• Multi-emeletes irodaházak
• Az acélszerkezetek költségei
• Fenntarthatóság
• Acélszerkezeti termékek
• Rácsos vázak
• Kompozit szerkezetek
• Tervezési szabályzatok és szabványok
• Modellezés és elemzés
• Momentumálló kapcsolatok
• Szerkezeti robusztusság
• Feldolgozás
• Hegesztés
• Az acélgyártás pontossága
• Konstrukció
• Előfeszített csavarozás