49 (309)

JL

H* =

1 - <x;l H,=H₀+H_a,

(3.16)

^Ed - sumaryczne, obliczeniowe obciążenia pionowe u dołu kondygnacji,

H - amplifikowane oddziaływanie poziome.

Powiększone (amplifikowane) oddziaływanie poziome konstrukcji wynosi: (3.15) w którym: gdzie:

H₀ - siły poziome (fikcyjne) od imperfekcji przechyłu kondygnacji,

H_Ed - obliczeniowe obciążenie poziome (np. od wiatru lub inne) u dołu kondygnacji.

Mnożnik or_c, można wyznaczyć z następującego wzoru przybliżonego:

^a,,)

' ^VEó '

gdzie:

h - wysokość kondygnacji,

6_HEd - przemieszczenie poziome góry kondygnacji względem dołu kondygnacji, w'ywołane wszystkimi zewnętrznymi i fikcyjnymi obciążeniami poziomymi, przyłożonymi do układu ramowego.

3.4.5. Podatność uuęzłóuu i połączeń ustrojów prętowych

Na u'ytężenia i przemieszczenia konstrukcji pod obciążeniem mają wpływ m.in. charakterystyki sztywno-ściowe węzłów M-<j> (gdzie .W - moment przenoszony przez węzeł, tf> - lokalny kąt obrotu węzła). W tradycyjnym projektowaniu konstrukcji stalowych (którego zasady opracowano jeszcze w XIX wieku) i stosowanym do tej pory, węzły' i połączenia elementów konstrukcji modelowane są jako albo w pełni sztywne, albo też w' pełni przegubowe. Stosowane w praktyce połączenia nie zaweze spełniają w sposób ścisły wymagania określone w odniesieniu do węzłów idealnie sztywnych i idealnie przegubowych, a ich właściwości przybliżają się do tych ekstremalnych wymagań.

Uzyskanie na przykład nośności i sztywności połączenia sztywnego wymaga zastosowania w styku dodatkowych żeber, odpowiednio grubych blach czołowych, nakładek środników itp. W poszukiwaniu dróg obniżenia kosztów wykonania i montażu konstrukcji często rezygnuje się z tych wzmocnień węzłów, co w znaczący sposób obniża koszty realizacji obiektu. Między innymi dlatego rzeczywiste w^ręzły i styki mogą być często połączeniami podatnymi. Stosowanie węzłów podatnych (odkształcalnych), odbiegających od skrajnego przypadku połączenia sztywnego, wynika więc z dążenia do uproszczeń technologicznych (eliminowanie żeber, usztywnień, zastępowanie węzłów spawanych połączeniami na śruby). Równocześnie świadome stosowanie połączeń podatnych w miejsce węzłów sztywnych, może wpływać na korzystniejszą redystrybucję sił wewnętrznych w ustroju [3-3j, [3-4].

Konstruowane w prętowych ustrojach nośnych przeguby techniczne wykazują pewien stopień zamocowania pręta w węźle. Uwzględnienie w analizie nawet niewielkiej sztywności zamocowania prętów zwiększa często nośność graniczną ustroju w stosunku do modelu o idealnych połączeniach przegubowych.

Na rys. 3.1 pokazano wyniki badań doświadczalnych zależności M - <p styków montażowych belki ze słupem, o różnych sztywnościach: doczołowego sztywnego i doczołowego podatnego oraz nakładkowego przegubowego. Przedstawione na rys. 3.1 przykłady charakterystyk M-(f> połączeń należy traktować umownie, gdyż o podatności węzłów decyduje nie tylko rodzaj styku, ale liczba śrub, użebrowania, grubości elementów przylgowych złącza. Należy zwrócić uwagę, iż ścieżka równowagi statycznej połączenia podatnego M-<j> jest w szerokim zakresie wytężeń nieliniowa.

Zagadnienie podatności węzłów i połączeń prętowych konstrukcji stalowych zostało ujęte w PN-EN 1993-1-1 oraz PN-EN 1993-1-8.

Na potrzeby analizy globalnej, ze względu na modele połączeń i ich klasy w aspekcie zginania rozróżnia się (PN-EN 1993-1-8/5.1.1) modele węzłów:

•    prosty (przegubowy), gdy można przyjąć, że węzeł nie przenosi momentów zginających (rys. 3.1 lc),

•    o pełnej ciągłości (sztywny), gdy można przyjąć, że zachowanie się węzła nie wpływa na analizę (rys. 3.1 la),

•    o niepełnej ciągłości (podatny), gdy zachowanie się węzła trzeba w analizie brać pod uwagę (rys. 3.1 lb).

Wpływ zachowania się węzłów na rozkład sił wewnętrznych i deformacji konstrukcji zazwyczaj może być pominięty. Lecz jeśli wpływ ten jest istotny (jak to ma miejsce w ustrojach z węzłami podatnymi), to powinien być uwzględniony.

W obliczeniach konstrukcji niepełnociągłych, węzły podatne należy modelować jako węzły o skończonej sztywności. Ich obliczanie i projektowanie ujęto w PN -EN 1993-1-8.

Znajomość ścieżek równowagi statycznej połączeń umożliwia uwzględnienie w przyjmowanych schematach obliczeniowych wyznaczania sił wewnętrznych, precyzyjniejszych modeli opisujących sztywności i przemieszczenia węzłów i styków. Badania doświadczalne izolowanych węzłów ram umożliwiają: sporządzenie ścieżek równowagi statycznej w postaci krzywych M- <p, określenie nośności granicznej na zginanie M_u, sztywności S = M/<j> oraz zdolności do obrotu ip_tl połączeń oraz identyfikację zachowania się części składowych węzłów' w granicznym stanie w'ytężenia (mechanizmów zniszczenia). Takie badania są jednak bardzo kosztowne. Dlatego też na podstawie wykonanych badań, w analizach teoretycznych są stosow-ane modele aproksymujące krzywe M - <j>, prognozujące podatności węzłów.

Charakterystykę standardowego modelu węzła podatnego konstrukcji stalowych wg PN-EN 1993-1-8 przedstawiono na rys. 3.17.

Rzeczywiste charakterystyki węzłów podatnych M- <p są nieliniowe (gdyż ich sztywności są funkcją ak-

56 EUROKODY - ZESZYTY EDUKACYJNE Buildera - PROJEKTOWANIE KONSTRUKCJI STALOWYCH

styczeń 2011