1

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

1

Połączenia belek i słupów

KONSTRUKCJE METALOWE

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

2

PLAN WYKŁADU

POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH

STYKI BELEK

STYKI SŁUPÓW

BIBLIOGRAFIA

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

3

POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH

Wybór rodzaju połączeń zależy od:
- schematu statycznego i działających obciążeń,
- charakteru obciążeń (statyczne czy dynamiczne),
- warunków montażu.

Połączenie powinno umożliwić regulację konstrukcji w trakcie montażu.

Motto:
„Dobrego inżyniera od konstrukcji stalowych poznaje się po tym jak
kształtuje połączenia”

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

4

RODZAJE POŁĄCZEŃ:

z uwagi na schemat statyczny:
- przegubowe,
- sztywne
- podatne

z uwagi na sposób połączenia (technologię wykonania)
- nitowane
- śrubowe (zakładkowe lub doczołowe)
- spawane (na spoiny czołowe lub pachwinowe)
- śrubowo-spawane

z uwagi na rodzaj łączonych elementów
- belka-belka
- belka-słup

POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

5

z uwagi na miejsce wykonania
- styki warsztatowe
- styki montażowe

Obecnie dąży się do wykonywanie styków warsztatowych jako
spawanych, natomiast styków montażowych jako śrubowych.

Obliczenia połączeń można wykonać z uwagi:
- „na siłę”
- „na przekrój”

POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

6

Styki poszczególnych części przekroju blachownicy (pasów,
środników) należy projektować w płaszczyznach prostopadłych do osi
łączonych elementów.

POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH

Źródło [2]

2

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

7

Przy połączeniach czołowych pasów zaleca się stosować płytki
wybiegowe.

POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH

Źródło [1]

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

8

Często stosuje się połączenia śrubowe aby scalić łączone elementy
przed spawaniem.

POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH

Źródło [2]

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

9

W połączeniu dwuteownika spawanego styk pasa rozciąganego przy
obciążeniach dynamicznych powinien być przesunięty względem
styku środnika.

W celu redukcji naprężeń
spawalniczych w styku należy
zespawać pas dolny ze
środnikiem na odcinki l

1

dopiero

po wykonaniu złącza czołowego
środnika.

POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH

Źródło [2]

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

10

STYKI MONTAŻOWY BLACHOWNICY

PRZESTAWIONY

UNIWERSALNY

POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH

Źródło [1]

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

11

Nie zaleca się stosować dodatkowej blachy w styku z uwagi na
możliwość jej rozwarstwienia.

POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH

Źródło [2]

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

12

Kształt nakładek wzmacniających powinien zapobiegać koncentracji
naprężeń. W przypadku nakładek na pasach nie należy stosować
spoin pachwinowych prostopadłych do podłużnej osi pasa, zwłaszcza
rozciąganego.

POŁĄCZENIA ELEMENTÓW STALOWYCH

Źródło [2]

3

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

13

ŚRUBOWE POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE BELKA-BELKA
(BELKI GERBEROWSKIE)

Źródło [2]

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

14

POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE ŚRUBOWE BELKA-BELKA
(POD KĄTEM 90

O

)

Źródło [2]

Źródło [1]

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

15

OSŁABIENIE PRZEKROJU OTWORAMI - POŁĄCZENIA BELEK

0, 6

v

Rj

d

nv

nt

n

F

F

f

A

A

n

⎛

⎞

≤

=

⋅

⋅

+

⋅

⎜

⎟

⎝

⎠

(81)

gdzie:
n – liczba śrub w połączeniu
n

v

– liczna śrub w ścinanej części

przekroju netto

A

nv

– pole ścinanej części przekroju netto

A

nt

– pole rozciąganej części przekroju netto

Źródło [1]

Wymagane jest również sprawdzenie
przekroju 1-1 z uwagi na zginanie ze
ścinaniem.

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

16

POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE ŚRUBOWE BELKA-BELKA
(POD KĄTEM 90

O

)

Źródło [2]

Źródło [10]

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

17

POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE ŚRUBOWE BELKA-BELKA
(POD KĄTEM 90

O

)

Źródło [2]

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

18

NOŚNOŚĆ ŚRODNIKA BLACHOWNICY POD OBBCIĄŻENIEM
SKUPIONYM

STYKI BELEK

Źródło [10]

4

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

19

2

,

R c

c

w

d

P

k t

f

= ⋅

⋅

(18)

NOŚNOŚĆ ŚRODNIKA BLACHOWNICY POD OBBCIĄŻENIEM
SKUPIONYM

gdzie:

h

w

, t

w

– wysokość i grubość środnika

t

f

– grubość półki

0

0

215

15 25

f

c

w

w

d

w

t

c

c

k

h

t

f

t

⎛

⎞

=

+

⋅

⋅

⋅

≤

⎜

⎟

⎝

⎠

(19)

STYKI BELEK

Źródło [10]

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

20

POŁĄCZENIA SZTYWNE ŚRUBOWE BELKA-BELKA
(BELKI CIĄGŁE)

Połączenie doczołowe

Połączenie zakładkowe

Źródło [2]

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

21

POŁĄCZENIA SZTYWNE ŚRUBOWE BELKA-BELKA
(POD KĄTEM 90

O

)

Źródło [2]

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

22

POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE ŚRUBOWE BELKA-SŁUP

Źródło [2]

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

23

POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE ŚRUBOWE BELKA-SŁUP

Źródło [2]

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

24

Źródło [2]

POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE ŚRUBOWE BELKA-SŁUP

STYKI BELEK

Wymiary płytki centrującej dobiera się z uwagi na docisk elementów
stalowych:

5

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

25

NAPRĘŻENIA DZIAŁAJĄCE NA PŁYTKĘ CENTRUJĄCĄ

STYKI BELEK

1, 25

db

d

R

f

f

a b

σ

=

≤

=

⋅

⋅

gdzie:
R – obciążenie (reakcja)
a, b – wymiary płytki centrującej

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

26

POŁĄCZENIA SZTYWNE ŚRUBOWE BELKA-SŁUP

Źródło [2]

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

27

Źródło [2]

Połączenia sztywne śrubowe belka-słup

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

28

Źródło [2]

SPAWANE POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE BELKA-BELKA
(BELKI GERBEROWSKIE)

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

29

Źródło [2]

POŁĄCZENIA SZTYWNE SPAWANE BELKA-BELKA (BELKI
CIĄGŁE)

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

30

Źródło [2]

POŁĄCZENIA SZTYWNE SPAWANE BELKA-BELKA
(POD KATEM 90

O

)

STYKI BELEK

6

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

31

Źródło [2]

POŁĄCZENIA PRZEGUBOWE SPAWANE BELKA-SŁUP

Uwaga: śruby mają charakter wyłącznie montażowy.

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

32

Źródło [2]

POŁĄCZENIA SZTYWNE SPAWANE BELKA-SŁUP

Uwaga: przy grubych półkach istnieje ryzyko rozwarstwienia blachy
w kierunku jej grubości.

STYKI BELEK

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

33

PRZYKŁADY

STYKI BELEK

Źródło [9]

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

34

PRZYKŁADY

STYKI BELEK

Źródło [9]

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

35

PRZYKŁADY

STYKI BELEK

Źródło [9]

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

36

PRZYKŁADY

STYKI BELEK

Źródło [9]

7

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

37

PRZYKŁADY

STYKI BELEK

Źródło [9]

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

38

STYKI SŁUPÓW

W połączeniach warsztatowych słupów należy spełnić następujące
warunki [2]:

- nośność styku na docisk powinna być większa lub równa nośności

przekroju słupa,

- momenty bezwładności przekroju styku powinny być większe lub

równe momentom bezwładności przekroju słupa,

-oś słupa powinna przechodzić przez środek ciężkości styku,

- w słupach wielogałęziowych należy zapewnić odpowiednie

współdziałanie gałęzi w miejscu styku za pomocą dodatkowej
przewiązki.

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

39

STYKI SŁUPÓW

W połączeniach montażowych konieczne jest dopasowanie blach lub
płaszczyzn stykowych górnej i dolnej części trzonu słupa.

Jeśli końce słupa są frezowane to spoiny łączące końce słupa z
blachami poziomymi można obliczać biorąc pod uwagę:

- dla styków umieszczonych w obrębie 1/4 wysokości słupa (mierzonej

od głowicy lub podstawy):

- dla styków umieszczonych w obrębie głowicy lub podstawy:

gdzie:
N - obliczeniowa siła osiowa w słupie

1

0,5

N

N

=

⋅

1

0, 25

N

N

=

⋅

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

40

STYKI SŁUPÓW

W przypadku nie frezowanego końca słupa na styku z blachą poziomą
spoiny oblicza się względem całej siły N.

Przy projektowaniu styków słupów należy uwzględnić wszystkie
składowe obciążenia oraz dodatkowo obciążenie momentem

∆M

i

:

1

1

i

i

i

W

M

N

A

ϕ

⎛

⎞

∆

= ⋅

− ⋅

⎜

⎟

⎝

⎠

(103)

gdzie:

∆M

i

,

ϕ

i

, W

i

– przyjmuje się stosownie do rozpatrywanej osi

wyboczenia; i=x,y

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

41

STYKI SŁUPÓW

Źródło [2]

POŁĄCZENIA WARSZTATOWE

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

42

STYKI SŁUPÓW

POŁĄCZENIA WARSZTATOWE ZE ZMIANĄ PRZEKROJU

Źródło [2]

8

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

43

Źródło [2]

STYKI SŁUPÓW

POŁĄCZENIA MONTAŻOWE

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

44

STYKI SŁUPÓW

POŁACZENIA MONTAŻOWE

Źródło [1]

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

45

STYKI SŁUPÓW

PRZYKŁADY

Źródło [9]

08-10-30

Konstrukcje metalowe - Wykład 15

46

BIBLIOGRAFIA

1. K. Rykaluk „Konstrukcje stalowe. Podstawy i elementy” Wydawnictwo DWE, Wrocław

2001

2. M. Łubiński, A. Filipowicz, W. Żółtowski „Konstrukcje metalowe. Część I” Wydawnictwo

Arkady, Warszawa 2006

3. W. Bogucki, M. Żyburtowicz „Tablice do projektowania konstrukcji metalowych”

Wydawnictwo Arkady, Warszawa 2007

4. A. Biegus „Stalowe budynki halowe” Wydawnictwo Arkady, Warszawa 2006
5. J. Bródka, M. Broniewicz „Projektowanie konstrukcji stalowych zgodnie z Eurokodem

3-1-1 wraz z przykładami obliczeń” Wydawnictwo Politechniki Białostockiej, Białystok
2001

6. S. Pałkowski „Konstrukcje stalowe. Wybrane zagadnienia obliczania i projektowania”

Wydawnictwo PWN, Warszawa 2001

7. PN-90/B-03200 „Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”
8. PN-B-03215:1998 „Konstrukcje stalowe. Połączenia z fundamentami. Projektowanie

i wykonanie”

9. Materiały dydaktyczne ESDEP.
10. J. Żmuda „Podstawy projektowania konstrukcji metalowych”, Wydawnictwo Arkady,

Warszawa 1997.