Guida Online

Návrh ohybově tuhého styčníku nosníku na sloup čelní deskou

Ohybová únosnost

Ohybová únosnost styčníku se stanoví z nejmenší únosnosti komponentů v tažené oblasti styčníku omezené únosností komponentů v tlačené části styčníku. Předpokládá se plastické rozdělení sil, výjimečně se používá pružné rozdělení. Řešení závisí na daném typu styčníku. Pružné rozdělení sil ve šroubech se odvozuje od nejvíce namáhaného šroubu pod horní pásnicí nosníku, výjimečně pružně po celé výšce průřezu tvořeného dříky šroubů a opřenou částí.

Při pružném řešení se smykové síly rozdělují na všechny šrouby rovnoměrně. Při plastickém rozdělení sil se smykové síly přisuzují pouze těm řadám šroubů, které nepřenášejí ohyb, nebo se únosnosti šroubů namáhaných tahem a smykem určí pomocí interakčního diagramu. Tahová síla ve šroubu musí v tomto případě zahrnovat zvětšení od páčení šroubů. Únosnost v prokluzu v případě předepjatých šroubů není ovlivněna tahovými silami ve šroubech, protože tření se realizuje v tlačené části. Na prokluz lze tedy posuzovat všechny šrouby.

Stanovení únosnosti styčníku, pružný (1), pružně-plastický (2) a plastický model (3), únosnost i-té řady v tahu Fti.Rd, nejmenší únosnost komponentů v tlaku Fc.Rd

Ohybovou únosnost šroubovaného přípoje při plastickém rozdělení vnitřních sil lze stanovit z výrazu

Bylo prokázáno, že osu tlačené části přípoje se lze uvažovat v ose tlačené pásnice. Pro jeden komponent tažený komponent lze rameno vnitřních sil určit jako vzdálenost os tlačených a tažených komponentů.

Rameno vnitřních sil pro šroubované styčníky s jednou řadou šroubů v tahu

Pro více komponentů (např. pro více řad šroubů) v tažené oblasti přípoje se dosazuje náhradní tuhost tažené oblasti k_eq, která zohledňuje jak tuhost několika komponentů v dané tažené řadě k_eff.i, tak i vliv ramene příslušné řady na výslednou tuhost tažené oblasti.

Rameno vnitřních sil pro několik řad šroubů a pro spřažený styčník se určuje buď přibližně, viz obrázek výše, nebo jej lze spočítat podle vzorce

Rameno vnitřních sil zi

kde z_i je vzdálenost tažené řady komponentů s tuhostí k_eff.i od středu tlačené oblasti.

Únosnost jedné řady šroubů v tahu F_t.Rd se uvažuje jako nejmenší z únosností:

• pásnice sloupu v ohybu F_t.fc.Rd
• stěny sloupu v tahu F_t.wc.Rd
• čelní desky v ohybu F_t.ep.Rd
• stěny nosníku v tahu F_t.wb.Rd

Výsledná únosnost tažené oblasti je omezena únosností tlačené oblasti a únosností stěny sloupu ve smyku, tj. únosnostmi:

• stěny sloupu ve smyku V_wpRd/β
• stěny sloupu v tlaku F_c.wc.Rd
• pásnice nosníku v tlaku F_c.fb.Rd

V případě dvou a více řad šroubů působících v tažené oblasti přípoje je třeba redukovat únosnost každé řady šroubů tak, aby nebyla překročena únosnost skupiny šroubů pro:

• pásnici sloupu v ohybu F_t.fc.Rd
• stěnu sloupu v tahu F_t.wc.Rd
• čelní desku v ohybu F_t.ep.Rd
• stěnu nosníku v tahu F_t.wb.Rd

Při návrhu styčníku čelní deskou je třeba věnovat pozornost zvětšení síly ve šroubech vlivem páčení vyvolaném deformací čelní desky. Páčení se v evropské koncepci převádí na posouzení náhradního T-profilu. Při předimenzování tloušťky čelní desky se páčení neprojeví, tvar porušení 3. V tomto případě, tvar porušení 3, je únosnost ovlivněna nevhodným křehkým porušením šroubů. Únosnost řady a každé nižší řady šroubů se redukuje na 1,9 B_t.Rd, kde B_t.Rd je únosnost šroubu v tahu. Ve styčnících, kde se požaduje formování plného plastického kloubu, může vliv zpevnění materiálu nepříznivě ovlivnit únosnost svarů. Svary se proto v tomto případě navrhují na zvýšenou únosnost styčníků, a to pro vyztužené rámy na 1,4 M_j.Rd a pro nevyztužené rámy na 1,7 M_j.Rd. Vliv více řad šroubů při výpočtu je dále zobrazen v následující tabulce pro přípoj čelní deskou a třemi řadami šroubů.

Postup stanovení únosnosti šroubovaného styčníku se třemi řadami šroubů v tahu: Nejprve se určí únosnosti první řady šroubů F_t1.Rd, řady dvě a tři se zanedbávají

Dále se určí únosnosti druhé řady šroubů F_t2.Rd, řada tři se zanedbává

Postup určení únosnosti třetí řady šroubů F_t3.Rd

Vliv interakce normálové síly a ohybového momentu na únosnost a tuhost styčníku se ve styčnících nosníku na sloup zanedbává až do hodnoty 0,1 návrhové únosnosti nosníku v tlaku (0,1 N_pl.Rd) (EN 1993-1-8). Pro větší sílu se vypracovává interakční diagram a únosnost je třeba případně redukovat obdobně jako u patek sloupů.

Ohybová tuhost

Sečná tuhost styčníku vyjadřuje závislost ohybového momentu na natočení ve styčníku

Metodou komponentů lze stanovit počáteční tuhost S_j.ini složením pružných deformací jednotlivých komponentů. Sečná tuhost S_j se určuje pro jednotlivé hodnoty ohybového momentu na nelineární části pracovního diagramu styčníku. Pružná deformace jednoho komponentu s využitím jeho tuhosti se vyjadřuje ve tvaru

Působí-li v přípoji síla F_i na rameni z, bude natočení v přípoji

Pomocí tohoto vztahu lze vyjádřit počáteční pružnou tuhost přípoje jako

Výraz lze upravit pro popis nelineární části křivky pomocí součinitele μ. Součinitel vyjadřuje poměr mezi počáteční a sečnou tuhostí. V její lineární části křivky je roven jedné a zvětšuje se se vzrůstající hodnotou ohybového momentu

Deformovatelné komponenty pro stanovení tuhosti styčníků s čelní deskou:

Poznámka: Značení odpovídá konvenci použité v EN 1993-1-8.