50 (294)

| tualnego stanu wytężenia). Określenie rozkładu sil wewnętrznych w konstrukcji z węzłami podatnymi jest | więc zagadnieniem skomplikowanym, wymagającym zaawansowanych modeli analizy ustroju. Kierując się potrzebami praktyki inżynierskiej rzeczywistą nieliniową charakterystykę M - tp węzła podatnego najczęściej ustala się wykorzystując liniową charakterystykę zastępczą (oznaczoną linią przerywaną na rys. 3.17), w której stosuje się moduł sieczny:

c=iiM-dl_aju <Mm, (3.18) '    7    '• r]_K

gdzie:

Sj - sztywność początkowa węzła, opisana styczną do krzywej M-<f> w początku układu współrzędnych,

Mj _Rd - nośność graniczna węzła, rj - współczynnik umożliwiający odwzorowanie wpływu rzeczywistej charakterystyki węzła na rozkład sił wewnętrznych,

rj_R - współczynnik do określenia zakresu ważności charakterystyki zastępczej.

Tabl. 3.2. Klasyfikacja węzłów ze względu na sztywność wg PN-EN 1993-1-8 IBM
Rodzaj węzła	Rodzaj ramy
	niestężone (jeśli dla każdej kondygnacji spełniony jest warunek Kt!K, iO.tj		stężone (takie, w których uktad stężeń redukuje poziomy przechyt cc najmniej c 80%)
Sztywny	s >?^5E~!a V i.		L,
Podatny	0,5ET 25EIj, h ^S*^u~ L*		VI oty"' V W f ^w_i. —‘ o
Przegubowy	ty™- ty
ty - rozpiętość i moment bezwładności przekroju belki, Kk - średnia wartość ty'ty wszystkich belek górnych rozpatrywanej kondygnacji, K,    - średnia wartość iji., wszystkich slupów rozpatrywanej kondygnacji, L, „!, - wysokość kondygnacji i moment bezwładności przekroju słupa.
M idealnie sztywny		sztywny ^H / / podatny |- j_______________ty " przegubowy |~
		idealnie przegubowy 0

EUROKODY - ZESZYTY EDUKACYJNE Buildera - PROJEKTOWANIE KONSTRUKCJI STALOWYCH 57

Rys. 3.17. Charakterystyka M-<j> węzła podatnego wg PN-EN 1993-1-8

Projektowanie konstrukcji z węzłami podatnymi wymaga znajomości dwóch parametrów charakterystyki węzła (M_jRd, S_jM) oraz dwóch współczynników (r?,^).

Zagadnienie oceny granic, które umożliwiają zakwalifikowanie badanych węzłów do sztywnych, podatnych lub przegubowych zostało wystarczająco dobrze rozpoznane. W PN-EN 1993-1-8 podano zasady zarówno odnośnie modelowania, jak i klasyfikacji sztywności (tabl. 3.2) i nośności węzłów podatnych. Prezentacje graficzną tej klasyfikacji sztywności węzłów pokazano na rysunku w tabl. 3.2.

W tym aspekcie rozróżnia się konstrukcje stężone i niestężone, gdyż inne jest zachowanie się węzłów podatnych w jednych i drugich typach konstrukcji.

Układ konstrukcyjny uważa się za stężony, jeśli sztywność ustroju stężającego (stężeń) w' płaszczyźnie obciążeń poziomych jest dostatecznie duża, tj. gdy tężnik redukuje jego przemieszczenia poziome co najmniej o 80%.

Aby zidentyfikować do jakiej kategorii zaliczyć dany wyzeł analizowanej konstrukcji, należy obliczyć jego sztywność S_JM, a następnie porównać z wartościami granicznymi, które zamieszczono w tabl. 3.2.

Można zauważyć, że w celu zakwalifikowania węzła ramy niestężonej do połączeń sztywnych wymagana jest znacznie większa sztywność niż sztywność węzła w' przypadku ramy stężonej. Wynika z lego, że ramy niestężone o węzłach podatnych są bardzo wrażliwe na efekty wpływu przemieszczeń ustroju na jego wytężenie.

Według PN-EN 1993-1-8, połączenia nominalnie przegubowe (w rzeczywistości są tzw. przeguby techniczne) powinny być tak zaprojektowane, aby nie przenosiły znacznych momentów zginających, które mogłyby niekorzystnie oddziaływać na elementy konstrukcji. Zdolność do obrotu takich połączeń powinna być wystarczająca do powstania (w warunkach obciążeń obliczeniowych) wszystkich, uwzględnianych w analizie stanu granicznego ustroju, przegubów plastycznych. Nośność połączenia nominalnie przegubowego M_jRtl powinna spełniać warunek M_jK(t < 0,25 M_p, (M_p, - nośność plastyczna łączonego elementu).

Połączenia sztywne powinny być tak zaprojektowane, aby ich odkształcenia nie miały istotnego wpływu na rozkład sił wewnętrznych w konstrukcji ani na jej globalne odkształcenia. Ich nośność M_fU definiuje się jako M_jm - 1,2 M_p„ co w granicznym stanie wytężenia zapewnia utworzenie się przegubu plastycznego poza węzłem.

Połączenia nie spełniające wymagań dotyczących sztywnych lub nominalnie przegubowych należy traktować jako podatne. Nośność obliczeniowa M_Jgt połączeń podatnych powinna być nie mniejsza od wyznaczonych sił wewnętrznych, jednak nie mniejsza niż nośność łączonych elementów M_pt. Zdolność do obrotu połączenia o niepełnej nośności, występującego w miejscu potencjalnego przegubu plastycznego, powinna być wystarczająca do powstania w warunkach granicznych obciążeń niezbędnego przegubu plastycznego.

styczeń 2011

i