SteelConstruction.info

Acest articol analizează îmbinările cu știfturi nominale (conexiuni simple) care sunt utilizate în cadrele contravântuite cu mai multe etaje în Marea Britanie. Această formă de construcție cu contravântuiri, cu îmbinări nominal cu știfturi, se numește „construcție simplă”.

Articolul enumeră tipurile de îmbinări simple care sunt cel mai frecvent utilizate în Marea Britanie. El prezintă procedurile de proiectare a acestora conform Eurocodului 3 și discută meritele relative ale tipurilor de conexiuni la capetele grinzilor. Beneficiile standardizării conexiunilor sunt discutate pentru conexiunile dintre grinzi și grinzi și dintre grinzi și stâlpi folosind conexiuni cu plăci de aripioare și cu plăci de capăt flexibile.

Se discută, de asemenea, despre îmbinările coloanelor, bazele coloanelor și conexiunile de contravântuiri, împreună cu o scurtă mențiune despre conexiunile speciale.

Tipuri de conexiuni simple

Conexiunile simple sunt conexiuni nominal cu știfturi care se presupune că transmit numai forfecare la extremități și că au o rezistență neglijabilă la rotație. Prin urmare, nu transferă momente semnificative la starea limită ultimă. Această definiție stă la baza proiectării cadrelor cu contravântuiri cu mai multe etaje din Regatul Unit proiectate ca „construcții simple”, în care grinzile sunt proiectate ca fiind simplu susținute, iar stâlpii sunt proiectați pentru sarcina axială și pentru momentele mici induse de reacțiile de la capetele grinzilor. Stabilitatea este asigurată cadrului prin contravântuiri sau prin miezul de beton.

În Marea Britanie se folosesc două forme principale de legături simple (așa cum se arată în dreapta), acestea fiind:

• Plăci de capăt flexibile și
• Plăci de capăt.

Cele mai des întâlnite conexiuni simple includ:

• Îmbinări grindă la grindă și grindă la stâlp folosind:
  • Placi de capăt cu adâncime parțială
  • Placi de capăt cu adâncime totală
  • Placi de capăt
  • Placi de aripioare

Conexiuni simple pot fi, de asemenea, necesare pentru îmbinări înclinate, grinzi excentrice față de stâlpi și conexiuni cu nervurile stâlpilor. Acestea sunt clasificate ca legături speciale și sunt tratate separat.

Proceduri de proiectare

Procesele de proiectare a îmbinărilor simple se bazează pe BS EN 1993-1-8 și pe anexa națională care o însoțește. Capacitățile componentelor conexiunii se bazează pe regulile prezentate în clauza 3.6. Spațierea elementelor de fixare respectă clauza 3.5 și urmează recomandările prezentate în „Cartea verde” (SCI P358).

Publicația ECCS nr. 126 oferă, de asemenea, îndrumări utile privind proiectarea conexiunilor simple conform Eurocodului 3.

Considerații privind îmbinările

Clasificarea îmbinărilor

În conformitate cu BS EN 1993-1-8, îmbinări cu știfturi nominale:

• Ar trebui să fie capabile să transmită forțele interne, fără a dezvolta momente semnificative care ar putea afecta în mod negativ elementele sau structura în ansamblu și
• Să fie capabile să accepte rotațiile rezultate sub sarcinile de proiectare

În plus, îmbinarea trebuie:

• să asigure reținerea direcțională a elementelor care a fost presupusă în proiectarea elementelor
• să aibă o robustețe suficientă pentru a satisface cerințele de integritate structurală (rezistență la legare).

BS EN 1993-1-8 cere ca toate legăturile să fie clasificate; după rigiditate, care este adecvată pentru analiza globală elastică, sau după rezistență, care este adecvată pentru analiza globală plastică rigidă, sau atât după rigiditate cât și după rezistență, care este adecvată pentru analiza globală elasto-plastică.

Clasificarea în funcție de rigiditate:

Rigiditatea inițială de rotație a îmbinării, calculată în conformitate cu BS EN 1993-1-8 , 6.3.1, este comparată cu limitele de clasificare date în BS EN 1993-1-8, 5.2.2.

Alternativ, îmbinările pot fi clasificate pe baza dovezilor experimentale, a experienței de performanță anterioară satisfăcătoare în cazuri similare sau prin calcule bazate pe dovezi de încercare.

Clasificarea în funcție de rezistență:

Pentru a clasifica o îmbinare ca fiind nominal fixată cu știfturi, pe baza rezistenței sale, trebuie îndeplinite următoarele două cerințe:

• Rezistența la momentul de calcul a îmbinării nu depășește 25% din rezistența la momentul de calcul necesară pentru o îmbinare de rezistență totală
• Îmbinarea trebuie să fie capabilă să accepte rotațiile rezultate din sarcinile de calcul.

Anexa națională din Regatul Unit la BS EN 1993-1-8 prevede că îmbinările proiectate în conformitate cu „Cartea verde” (SCI P358) pot fi clasificate ca îmbinări cu știfturi nominale.

Toate îmbinările standard prezentate în „Cartea verde” (SCI P358) pot fi clasificate ca fiind nominal fixate cu știfturi, pe baza cerințelor de rezistență, împreună cu o vastă experiență a detaliilor utilizate în practică. Trebuie să se acorde atenție înainte de a modifica detaliile standard, deoarece conexiunea rezultată poate să nu se încadreze în prevederile anexei naționale din Regatul Unit. În special:

• Capacitatea de rotație a detaliilor standard ale plăcilor de aripioare a fost demonstrată prin încercări; este posibil ca detaliile modificate să nu fie ductile
• Grosimea plăcilor de capăt pe toată adâncimea a fost limitată pentru a se asigura că rezistența la moment este mai mică de 25% dintr-o îmbinare cu rezistență maximă și, astfel, poate fi clasificată ca fiind nominal fixată cu știfturi.

Integritate structurală

Reglementările britanice privind construcțiile prevăd că toate clădirile trebuie proiectate astfel încât să evite prăbușirea disproporționată. În mod obișnuit, acest lucru se realizează prin proiectarea îmbinărilor dintr-un cadru de oțel (legăturile dintre grinzi și coloane și îmbinările coloanelor) pentru forțe de legare. Îndrumări privind valorile de proiectare ale forțelor de legare sunt oferite în BS EN 1991-1-7 anexa A și în anexa națională a acesteia din Regatul Unit. Cerințele se referă la clasa clădirii, cu o valoare de proiectare a forței de legare orizontală care nu este, în general, mai mică de 75 kN și, de obicei, semnificativ mai mare. Detaliile plăcilor de capăt cu adâncime totală au fost dezvoltate pentru a asigura o rezistență sporită la legare în comparație cu detaliile plăcilor de capăt cu adâncime parțială. Detalii suplimentare privind robustețea structurală sunt prezentate în SCI P391 .

Selectarea tipurilor de conexiuni

Selectarea conexiunilor de capăt de grindă poate fi adesea destul de implicată. Meritele relative ale celor trei tipuri de conexiuni (plăci de capăt cu adâncime parțială, plăci de capăt cu adâncime totală și plăci cu aripioare) sunt rezumate în tabelul de mai jos. Selectarea grinzilor și a conexiunilor este, în general, responsabilitatea antreprenorului de construcții metalice, care va alege tipul de conexiune în funcție de volumul de muncă de fabricație, de economie și de stabilitatea temporară în timpul montajului.

.

.

Pardoseli compozite

Este recunoscut faptul că interacțiunea cu o podea compozită va afecta comportamentul unei conexiuni simple. Practica obișnuită este de a proiecta astfel de conexiuni fără a utiliza beneficiile continuității armăturii prin placa de beton. Cu toate acestea, SCI P213 permite să se țină seama de continuitatea armăturii pentru a asigura conexiuni relativ simple cu placa de capăt pe toată adâncimea, cu o rezistență substanțială la moment. Într-un cadru cu contravântuiri, această rezistență poate fi utilizată pentru a reduce momentul și deformarea la mijlocul deschiderii, facilitând alegerea unei grinzi mai mici.

Costuri

Conexiunile simple sunt invariabil mai ieftine de fabricat decât conexiunile cu rezistență la moment, deoarece implică un efort de fabricare mult mai mic, în special în ceea ce privește sudarea.

Este dificil să se dea indicații specifice privind costurile, deoarece tarifele de manoperă ale unui antreprenor de construcții metalice pot varia considerabil și depind de nivelul de investiții în instalații și utilaje. Cu toate acestea, obiectivul principal este de a minimiza conținutul de muncă. Costul materialelor pentru fitinguri și șuruburi este mic în comparație cu costurile de manoperă, care sunt dominate de conținutul de sudură. Într-un atelier de fabricare tipic, costul de fabricare a racordurilor poate reprezenta între 30% și 50% din costul total de fabricare.

Sustenabilitate

Racordurile standardizate sunt eficiente în producția lor. Antreprenorii de construcții metalice își echipează atelierele cu utilaje specializate care sporesc viteza de fabricare, permițându-le să producă fitinguri și să pregătească elementele mult mai rapid decât ar face-o dacă configurația conexiunilor ar fi diferită de fiecare dată.

Detalii standardizate înseamnă că structura metalică este simplu de montat, ceea ce oferă un mediu de lucru mai sigur pentru montatorii de oțel.

Datorită naturii majorității îmbinărilor cu șuruburi, conexiunile sunt demontabile la sfârșitul duratei de viață a structurii. Oțelăria poate fi demontată, reutilizată sau reciclată, reducând astfel impactul construcției asupra mediului.

Conexiuni standardizate

Beneficiile standardizării

Într-o structură tipică cu mai multe etaje cu contravântuiri, conexiunile pot reprezenta mai puțin de 5% din greutatea structurii și 30% sau mai mult din costul total. Prin urmare, conexiunile eficiente vor avea cel mai mic conținut de manoperă pentru detaliere, fabricare și montaj.

.

.

Beam-la grindă la grindă și de la grindă la stâlp

Procedurile de proiectare prezentate mai jos sunt adecvate fie pentru calcul manual, fie pentru pregătirea de programe informatice.

Proiectarea manuală a îmbinărilor poate fi un proces laborios și, prin urmare, un set complet de tabele de rezistență a fost inclus în „Cartea verde” (SCI P358).

Verificarea rezistenței unei îmbinări cu știfturi nominale implică trei etape:

1. Asigurarea faptului că îmbinarea este detaliată astfel încât să dezvolte numai momente nominale care să nu afecteze în mod negativ elementele sau îmbinarea însăși. Îmbinarea trebuie să fie detaliată astfel încât să se comporte într-o manieră ductilă.
2. Identificarea traseului sarcinii prin îmbinare, adică de la grindă la elementul de susținere.
3. Verificarea rezistenței fiecărei componente.

Pentru proiectarea normală, există zece verificări ale procedurii de proiectare pentru toate părțile unei îmbinări grindă-grindă sau grindă-stâlp pentru forfecare verticală.

Încă șase verificări sunt necesare pentru a verifica rezistența de legare a îmbinării. Îmbinările dintre grinzi și stâlpi trebuie să fie capabile să reziste la forțele de legare laterale, cu excepția cazului în care aceste forțe sunt rezistente prin alte mijloace din cadrul structurii, cum ar fi plăcile de pardoseală.

Tabelul de mai jos rezumă verificările procedurii de proiectare necesare pentru plăcile de capăt cu adâncime parțială, plăcile de capăt cu adâncime totală și plăcile cu aripioare. Procedurile de proiectare sunt descrise complet în „Cartea verde” (SCI P358).

.

.

.

.

.

Note:Verificările privind rezistența la încovoiere, la forfecare, la flambaj local și lateral a unei secțiuni de grindă crestată sunt incluse în acest tabel deoarece, de obicei, în etapa de detaliere se stabilește cerința pentru crestături, după care, trebuie să se facă o verificare a secțiunii reduse

Legături între grinzi

Legături între grinzistâlp

Conexiuni flexibile ale plăcii de capăt

Conexiunile tipice ale plăcii de capăt flexibile sunt prezentate în figura din dreapta. Placa de capăt, care poate fi de adâncime parțială sau totală, este sudată la grinda sprijinită în atelier. Grinda este apoi înșurubată la grinda sau stâlpul de susținere pe șantier.

Acest tip de conexiune este relativ ieftin, dar are dezavantajul că există puține posibilități de ajustare pe șantier. Lungimile totale ale grinzilor trebuie să fie fabricate în limite strânse, deși se pot folosi pachete pentru a compensa toleranțele de fabricație și toleranțele de montaj.

Placile de capăt sunt probabil cele mai populare dintre conexiunile simple ale grinzilor utilizate în prezent în Marea Britanie. Ele pot fi utilizate cu grinzi înclinate și pot tolera decalaje moderate în îmbinările dintre grindă și stâlp.

Flowdrill, Hollo-Bolts, șuruburi oarbe sau alte ansambluri speciale sunt utilizate pentru conexiunile cu stâlpii cu secțiune goală.

Cerințele de detaliere și verificările de proiectare pentru îmbinările cu plăci de capăt de adâncime parțială și de adâncime totală, care se aplică atât la îmbinările dintre grinzi, cât și la îmbinările dintre grinzi și stâlpi, sunt tratate în mod cuprinzător în „Cartea verde” (SCI P358). Acestea includ proceduri, exemple lucrate, detalii și tabele de rezistență la proiectare.

Este disponibil, de asemenea, un instrument de proiectare a plăcilor de capăt.

Detalii standard ale plăcilor de capăt flexibile (plăci de capăt cu adâncime totală și cu adâncime parțială) sunt prezentate în figura de mai jos, împreună cu dimensiunile și accesoriile recomandate.

.

.

Plăci de aripioare

Conexiunile cu plăci de aripioare sunt economice la fabricare și simplu de montat. Aceste conexiuni sunt populare, deoarece pot fi cele mai rapide de montat și depășesc problema șuruburilor comune în cazul conexiunilor cu două fețe.

O conexiune cu placă de aripioare constă într-o lungime de placă sudată în atelier la elementul de susținere, la care se înșurubează pe șantier osatura grinzii susținute, așa cum se arată în figura de mai jos. Există un mic spațiu liber între capătul grinzii sprijinite și stâlpul de susținere.

Conexiuni cu placă de aripioare

În proiectarea unei conexiuni cu placă de aripioare este important să se identifice linia de acțiune adecvată pentru forfecare. Există două posibilități: fie forfecarea acționează la fața stâlpului, fie acționează de-a lungul centrului grupului de șuruburi care leagă placa de aripioare de structura de rezistență a grinzii. Din acest motiv, ambele secțiuni critice ar trebui să fie verificate pentru un moment minim considerat ca fiind produsul dintre forfecarea verticală și distanța dintre fața stâlpului (sau a peretelui grinzii) și centrul grupului de șuruburi. Ambele secțiuni critice sunt apoi verificate pentru momentul rezultat combinat cu forfecarea verticală. Din cauza incertitudinii momentului aplicat plăcii de aripioare, sudurile plăcii de aripioare sunt dimensionate pentru a fi de rezistență maximă.

Alegările plăcii de aripioare își derivă capacitatea de rotație în plan din deformarea șurubului la forfecare, din deformarea găurilor șuruburilor în sprijin și din încovoierea în afara planului a plăcii de aripioare. Rețineți că plăcile cu aripioare cu proeminențe lungi au tendința de a se răsuci și de a ceda prin încovoiere prin torsiune laterală. O verificare suplimentară pentru a lua în considerare acest comportament este inclusă în procedurile de proiectare pentru conexiunile plăcilor cu aripioare.

Cartea verde” (SCI P358) acoperă cerințele de detaliere, verificările de proiectare și procedurile aplicabile la proiectarea plăcilor cu aripioare. În această publicație sunt oferite, de asemenea, exemple lucrate și tabele de rezistență la proiectare.

Este disponibil și un instrument de proiectare a plăcilor cu aripioare.

.

Interesul din ce în ce mai mare pentru utilizarea S355 pentru plăcile de aripioare a generat întrebări cu privire la rigiditatea unor astfel de conexiuni – sunt ele în continuare nominal fixate cu știfturi? Pentru a răspunde la această întrebare, BCSA și Steel for Life au comandat SCI să efectueze cercetări care să compare comportamentul conexiunilor plăcilor de aripioare cu plăci de aripioare S275 și S355. Studiul a concluzionat că, atâta timp cât este respectată geometria standardizată a conexiunilor prezentată în Cartea Verde, plăcile cu aripioare de 10 mm din S355 sunt clasificate drept conexiuni nominal fixate cu știfturi și pot fi utilizate ca alternativă la plăcile S275. Informații suplimentare sunt disponibile într-un articol publicat în numărul din mai 2018 al revistei NSC.

Îmbinări de coloane

Bucăturile de îmbinare a coloanelor în construcțiile cu mai multe etaje sunt necesare pentru a asigura rezistența și continuitatea rigidității în jurul ambelor axe ale coloanelor. Îmbinările tipice ale stâlpilor cu șuruburi utilizate pentru elementele laminate din secțiunea I și secțiunea goală sunt prezentate în figura din dreapta.

În mod obișnuit, îmbinările sunt prevăzute la fiecare două sau trei etaje și sunt situate de obicei la aproximativ 600 mm deasupra nivelului podelei. Astfel se obțin lungimi convenabile pentru fabricare, transport și montare și oferă acces ușor de la etajul adiacent pentru înșurubarea pe șantier. Prevederea îmbinărilor la fiecare nivel de etaj este rareori economică, deoarece economia de material pentru stâlp este, în general, compensată cu mult de costurile de material, de fabricare și de montare a îmbinării.

Îmbinări de plăci de acoperire cu șuruburi pentru secțiuni I:

Există două categorii pentru acest tip de îmbinare:

• de tip palier
• de tip fără palier.

În cazul îmbinării de tip palier (vezi figura de mai jos), sarcinile sunt transferate în palier direct de la arborele superior, fie direct, fie prin intermediul unei plăci de divizare. Îmbinarea de tip „cu rulmenți” este cea mai simplă conexiune, având de obicei mai puține șuruburi decât îmbinarea fără rulmenți și, prin urmare, este cea mai frecvent utilizată în practică.

Când nu este prezentă nici o tensiune netă, se poate folosi o conexiune standard, însă BS EN 1993-1-8 impune cerința ca plăcile de îmbinare și șuruburile să transmită cel puțin 25% din forța maximă de compresiune din stâlp.

Pentru îmbinările de tip rulment, rezistența de legare este probabil să fie verificarea critică.

Încheieturile clasificate ca fiind de tip neportant (a se vedea figura de mai jos) transferă sarcinile prin intermediul șuruburilor și al plăcilor de îmbinare. Orice sprijin direct între elemente este ignorat, conexiunea fiind uneori detaliată cu un spațiu fizic între cele două arbori. Proiectarea unei îmbinări neportante este mai complicată, deoarece toate forțele și momentele trebuie să fie transmise prin intermediul șuruburilor și al plăcilor de îmbinare. Pentru îmbinările de tip neportant, cerințele minime din BS EN 1993-1-8 sunt foarte oneroase, fiind bazate mai degrabă pe capacitatea elementului decât pe forța aplicată.

Ca urmare a faptului că îmbinările sunt prevăzute, în general, chiar deasupra nivelului podelei, momentul datorat acțiunii montanților este considerat nesemnificativ. Cu toate acestea, trebuie luate în considerare momentele induse în îmbinările plasate în alte poziții.

Joncțiunile de stâlp trebuie să mențină în linie elementele conectate și, ori de câte ori este posibil, elementele trebuie dispuse astfel încât axa centroidală a materialului de îmbinare să coincidă cu axa centroidală a secțiunilor de stâlp de deasupra și de dedesubtul îmbinării. În cazul în care secțiunile stâlpului sunt decalate (de exemplu, pentru a menține o linie exterioară constantă), momentul datorat excentricității ar trebui să fie luat în considerare în proiectarea îmbinării.

Controalele de proiectare necesare pentru îmbinările de stâlpi cu plăci de acoperire cu șuruburi, precum și procedurile, exemplele lucrate, cerințele de detaliere și tabelele de rezistență de proiectare sunt disponibile în capitolul 6 din „Cartea verde” (SCI P358).

Îmbinări cu șuruburi „capac și bază” sau „placă de capăt” pentru secțiuni I tubulare și laminate

Acest tip de îmbinare, constând din plăci care sunt sudate la capetele coloanelor inferioare și superioare și apoi pur și simplu îmbinate cu șuruburi pe șantier, este utilizat în mod obișnuit în construcțiile tubulare, dar poate fi utilizat și pentru secțiunile deschise.

Cea mai simplă formă de îmbinare este cea prezentată în figura din dreapta și este satisfăcătoare atâta timp cât capetele fiecărui arbore sunt pregătite în același mod ca pentru o îmbinare de tip rulment. Trebuie luată în considerare posibilitatea de inversare a sarcinii, în plus față de cerințele de stabilitate în timpul montajului și de legare.

Deși este utilizat în mod obișnuit, este dificil de demonstrat că îmbinările de capătul și baza îndeplinesc cerințele din BS EN 1993-1-8 clauza 6.2.7.1(14). În cazul în care se utilizează aceste tipuri de îmbinări, practica obișnuită este de a se asigura că plăcile sunt groase și că șuruburile sunt amplasate aproape de flanșe pentru a crește rigiditatea conexiunii. Se pot folosi plăci extinse, cu șuruburi în afara profilului secțiunii. În cazul în care îmbinările dintre capătul și placa de bază sunt amplasate departe de un punct de reținere, trebuie acordată o atenție specială asigurării unei rigidități adecvate, astfel încât să nu fie invalidat proiectul elementului.

Îmbinările de coloane „capătul și baza” sau „placa de capăt” sunt tratate în capitolul 6 din „Cartea verde” (SCI P358). Sunt prezentate cerințe de detaliere, proceduri de proiectare, exemple lucrate și tabele de rezistență de proiectare.

Baze de stâlp

Baze de stâlp tipice, așa cum se arată în figura din dreapta, constau dintr-o singură placă sudată la capătul stâlpului și fixată la fundație cu patru șuruburi de fixare. Bolțurile sunt turnate în baza de beton în tuburi sau conuri de amplasare și sunt prevăzute cu plăci de ancorare pentru a preveni smulgerea. În spațiul de sub placă se toarnă mortar de înaltă rezistență (a se vedea figura de mai jos).

Aceste baze de stâlpi sunt adesea supuse doar la compresie axială și forfecare. Cu toate acestea, ridicarea și forfecarea orizontală pot constitui un caz de proiectare pentru bazele stâlpilor din traveele contravântuite.

Conexiune bază de stâlp

O placă de bază simplă dreptunghiulară sau pătrată este aproape universal utilizată pentru coloane în construcții simple. Placa de bază ar trebui să fie de dimensiuni și rezistență suficiente pentru a transmite forța de compresiune axială de la stâlp la fundație prin materialul de așternere, fără a depăși rezistența locală a fundației.

Este disponibil un instrument de proiectare a plăcii de bază.

Bazele coloanelor sunt în general proiectate pentru a transfera forța de la stâlp la placa de bază în sprijin direct. Sistemele de susținere sunt proiectate pentru a stabiliza stâlpul în timpul construcției și pentru a rezista la orice înălțare în cadrul unor travee contravântuite. În unele cazuri se presupune că o forfecare orizontală modestă este, de asemenea, transportată de bolțurile de susținere.

Transferul forfecării orizontale

Modul în care forțele de forfecare orizontale sunt transferate la fundație nu este bine cercetat. Unii proiectanți verifică rezistența șuruburilor de susținere și se asigură că acestea sunt chituite corespunzător. Această practică a fost urmată cu succes pentru bazele cadrelor tip portal, care suportă o forfecare semnificativă.

Bazele cu cadre armate pot avea forțe de forfecare relativ mari. Proiectanții pot opta pentru a prevedea o adâncitură de forfecare sudată la partea inferioară a plăcii de bază, deși adâncitura poate complica turnarea fundației și trebuie acordată o atenție deosebită operațiunii de chituire. Metodele de proiectare care acoperă acest tip de detaliu sunt prezentate în „Cartea verde” (SCI P398).

Cezuratul dintre capătul stâlpului și placa de bază va fi transmis prin suduri între stâlp și placa de bază. Sudurile pot fi prevăzute numai la nivelul benzii sau în jurul unor părți ale profilului – în general se constată că rezistența sudurii este mai mult decât adecvată pentru forțe de forfecare modeste.

Conexiuni de contravântuiri

Elementele de contravântuiri includ plăci plate, unghiuri, canale, secțiuni în I și secțiuni goale. Aranjamentele de contravântuiri pot implica faptul că elementele de contravântuiri lucrează numai la întindere sau atât la întindere, cât și la compresie. În cele mai multe cazuri, elementul de contravântuire este fixat prin înșurubare la o placă de burduf, care este la rândul ei sudată la grindă, la stâlp sau, mai frecvent, sudată la grindă și la conexiunea de capăt a acesteia, așa cum se arată în figura din dreapta.

Sistemele de contravântuire sunt de obicei analizate presupunând că toate forțele se intersectează pe axele elementelor. Cu toate acestea, realizarea acestei ipoteze în detaliile conexiunii poate duce la o conexiune cu o placă de burduf foarte mare, în special dacă contravântuirea este puțin adâncă sau abruptă. Adesea este mai convenabil să se aranjeze intersecțiile elementelor pentru a realiza o îmbinare mai compactă și să se verifice local efectele excentricităților care sunt introduse.

În general, îmbinările de contravântuiri sunt realizate cu șuruburi fără preîncărcare în găuri de degajare. Cel puțin în teorie, acest lucru permite o anumită mișcare în conexiune, dar în practică acest lucru este ignorat în construcția ortodoxă. În unele cazuri, se poate ca mișcarea la inversare să fie inacceptabilă – în aceste circumstanțe ar trebui să se utilizeze conexiuni preîncărcate.

Procesul general de proiectare este:

• Identificați traseul sarcinii prin conexiune
• Aranjați conexiunea pentru a vă asigura că se realizează intenția de proiectare a elementelor, de exemplu, conexiunile grinzilor rămân nominal fixate cu știfturi
• Includeți efectele oricărei excentricități semnificative
• Verificați componentele din conexiune.

Conexiune cu știfturi pentru un element de contravântuiri tubulare

Reguli de proiectare pentru determinarea rezistenței plăcii de burduf sunt date în „Cartea verde” (SCI P358).

Este disponibil, de asemenea, un instrument de proiectare a plăcii de burduf.

Conexiuni speciale

Conexiunile metalice pentru construcții simple, ilustrate mai sus, vor produce, în general, cel mai economic cadru de oțel. O abatere de la aceste conexiuni va duce în mod inevitabil la o creștere a costului total. Creșterea costurilor de desenare a detaliilor, de fabricare și de montaj poate fi mai mare de 100% dacă conexiunile care nu sunt standard constituie majoritatea conexiunilor utilizate.

Nevoia de conexiuni speciale poate fi adesea evitată printr-o selecție judicioasă a dimensiunilor elementelor. Este puțin probabil ca o structură cu greutate minimă să fie cea mai rentabilă. Prin urmare, este o bună practică economică să se asigure că structurile metalice pot fi plasate cu axele pe grilele stabilite. Flanșele superioare ale grinzilor ar trebui, dacă este posibil, să fie la un nivel constant, dar acest lucru este mai puțin critic pentru costuri decât conexiunile excentrice.

Când se proiectează conexiuni speciale, poate fi posibil să se utilizeze o versiune modificată a uneia dintre conexiunile standardizate prezentate în Cartea Verde, sub rezerva unor verificări suplimentare de proiectare. Principiile de proiectare și regulile de dimensionare a componentelor date în Cartea Verde ar trebui să fie încorporate în proiectarea conexiunilor cât mai mult posibil.

Exemple tipice de situații în care sunt necesare conexiuni speciale sunt prezentate în „Cartea Verde” (SCI P358).

Lecturi suplimentare

• Steel Designers’ Manual 7th Edition. Redactori B Davison & G W Owens. The Steel Construction Institute 2012, Capitolul 27
• Architectural Design in Steel – Trebilcock P și Lawson R M publicat de Spon, 2004

Resurse

• SCI P358 Joints in Steel Construction – Simple Joints to Eurocode 3, 2014
• SCI P213 Îmbinări în construcții – Îmbinări compozite, 1998
• SCI P391 Robustețea structurală a clădirilor cu cadre de oțel, 2011
• SCI P398 Îmbinări în construcții metalice: Îmbinări rezistente la momente în conformitate cu Eurocod 3, 2013
• Specificație națională pentru structuri metalice (ediția a 7-a), Publicația nr. 62/20, BCSA 2020
• Resursă didactică în domeniul arhitecturii. Ghid de atelier. SCI 2003

Instrumente de proiectare a conexiunilor:

• Proiectant de plăci de bază
• Proiectant de plăci de capăt
• Proiectant de plăci de capăt
• Proiectant de plăci de burduf

Vezi și

• Multi-clădiri de birouri cu mai multe etaje
• Costul structurilor metalice de construcții
• Sustenabilitate
• Produse de construcții din oțel
• Cadri cu zăbrele
• Construcții compozite
• Coduri și standarde de proiectare
• Modelarea și analiză
• Conexiuni rezistente la moment
• Rezistență structurală
• Fabricare
• Sudare
• Precizia fabricării oțelului
• Construcție
• Buloane pretensionate

.