Der findes forskellige typer af stålbjælkeforbindelser, der anvendes i konstruktioner. Stålbjælkeforbindelser kategoriseres i to grupper, nemlig indrammede og siddende forbindelser.
I de indrammede stålbjælkeforbindelser er bjælken forbundet til det bærende stålelement gennem beslag, mens bjælken i tilfælde af siddende forbindelser er placeret på et sæde svarende til det tilfælde, hvor bjælken er placeret på murede vægge.
I denne artikel behandles forskellige typer af stålbjælkeforbindelser.
Fig.1: Forskellige typer af stålbjælke-til-bjælke-forbindelser
Fig.2: Stålbjælke til bjælkeforbindelser
Typer af stålbjælkeforbindelser
Der er angivet forskellige typer af bjælkeforbindelser nedenfor:
- Boltede rammeforbindelser
- Boltede sædeforbindelser
- Svejste rammeforbindelser
- Svejste sædeforbindelser
- Endpladeforbindelser
- Særlige forbindelser
- Simpel, stive og halvstive forbindelser
Boltede rammede stålbjælkeforbindelser
I denne type forbindelse er stålbjælker forbundet til bærende elementer, uanset om det er stålbjælker eller søjler med en baneforbindelsesvinkel, som det ses i figur 3.
Fig.3: Bolted Framed Framed Steel Beam Connection
Sædvanligvis er forbindelsen designet på baggrund af belastningerne ved bjælkens ende. Det er nødvendigt at tage hensyn til styrke, type og størrelse af fastgørelseselementer og styrke af grundmaterialer, mens forbindelsen konstrueres.
Mindste længde af forbindelsesvinklen skal være mindst halvdelen af bjælkens frie dybde af bjælkevævet. Denne foranstaltning er specificeret for at sikre tilstrækkelig stivhed og stabilitet.
Der er forskellige standardstørrelser af boltede rammeforbindelser sammen med deres kapacitet, som er angivet i forskrifterne. Formålet med en sådan standardiseret forbindelse er at øge konstruktionshastigheden.
Det anbefales at anvende en minimumsforbindelse, der er tilstrækkelig til at modstå den påførte belastning, for at gøre konstruktionen så økonomisk som muligt.
Boltede sædeforbindelser af stålbjælker
Der findes to hovedtyper af boltede sædeforbindelser, herunder ustivede boltede sædeforbindelser og stivede boltede sædeforbindelser som illustreret i figur-4 og figur-5.
Fig.4: Uforstærket boltet sædeforbindelse
Figur.5: Stivnet boltet sædeforbindelse
Hvis reaktionerne i enden af bjælken er store, anbefales det at overveje stivnet sædeforbindelse, fordi den har tilstrækkelig kapacitet til at modstå store kræfter, mens kapaciteten af ustivnet sædeforbindelse er begrænset på grund af den begrænsede bøjningsevne af sædevinkelbenet, der stikker vandret ud.
Den mest fremtrædende fordel ved sædeforbindelse er, at bjælken kan fremstilles økonomisk, og at sædet vil give øjeblikkelig støtte under opførelsen.
Funktionen af den øverste vinkel, der anvendes i sædeforbindelsen, er at forhindre, at bjælken lider under utilsigtede rotationer.
Det er værd at nævne, at denne type forbindelse ikke kræver betydelig detailering i butikken. Bolteforbindelser er ønsket ud fra et miljømæssigt synspunkt, fordi konstruktionen kan afmonteres, og elementerne kan anvendes i andre projekter. Dertil kommer, at bolteforbindelser kan monteres med stor lethed.
Svejste rammede stålbjælkeforbindelser
Som de to andre typer bjælkeforbindelser findes der forskellige størrelser af svejste rammedeforbindelser med deres kapaciteter, som er fastsat i forskrifterne.
Forbindelsens svejsning er udsat for direkte forskydningsspænding og spændinger forårsaget af belastninger på bjælken, der påvirker svejsemønsteret. Så disse spændinger skal tages i betragtning.
Det er klart, at en del af svejsningen udføres i marken, hvilket er en udfordring, da det er vanskeligt at opnå svejsning af høj kvalitet på grund af bevægelser af stålelementer forårsaget af vind eller andre faktorer.
Svejste sæde stålbjælkeforbindelser
Det svarer til boltsædeforbindelse, men svejsning anvendes til fastgørelse i stedet for bolte. Belastningerne på bjælken påvirker svejsemønstret excentrisk og genererer spændinger. Så ligesom ved svejste rammeforbindelser skal sådanne spændinger tages i betragtning.
Typer af svejsede sædeforbindelser omfatter ustivet sæde og stivet sæde. Førstnævnte anvendes i tilfælde af små påførte belastninger, mens sidstnævnte er egnet i tilfælde af store belastninger.
Det anbefales at anvende bolte til at forbinde bjælkens bundflange med sædet. Disse bolte kan fjernes eller efterlades på deres plads, når svejseprocessen er afsluttet. Svejset forbindelse er ikke ønsket ud fra et miljømæssigt synspunkt og arbejdstager. Dette skyldes, at en sådan forbindelse hverken kan afmonteres eller opstilles let.
Endplade stålbjælkeforbindelse
Denne type forbindelse er muliggjort ved brug af svejsekunst. Endepladen er forbundet til bjælkevæven gennem svejsning, fordi dens kapacitet og størrelse er styret af forskydningskapaciteten af bjælkevæven, der støder op til svejsningen.
Den belastning, der påføres forbindelsen ved enden af elementet, har ikke excentriciteter. Der findes forskellige typer endepladeforbindelser, herunder fleksible, halvstive og stive endepladeforbindelser.
Det skal være kendt, at, fabrikationer og udskæringer skal udføres med den største omhu for at undgå fejl. F.eks. skal opskæring af bjælkerne i længden være så nøjagtig som muligt.
Endeligt er endepladeforbindelser ikke egnede til høje stålkonstruktioner.
Specielle stålbjælkeforbindelser
Denne type forbindelser anvendes til det tilfælde, hvor konstruktionselementets arrangementer er på en sådan måde, at standardforbindelser ikke kan anvendes.
For eksempel kan krydsningsvinkler være forskellige i en vis grad, og når bjælkecentre er forskudt fra søjlecentre.
Eksempler på specielle forbindelser omfatter bøjet pladeindramning, enkeltvævsplade, ensidig indramning, afbalanceret vævsplade og Z-type forbindelse.
Forbindelsernes evne til at overføre momenter til søjlerne er baseret på graden af fasthed af forbindelserne. Jo højere grad af fasthed i bjælkeforbindelsen, jo større er evnen til at overføre momenter til søjlerne.
Hvis forbindelsen er designet til at overføre momenter, skal den kunne modstå forskydningskræfter fra bjælken og overføre momenter til søjlerne.
Hvad er typerne af strukturelle stålrammesystemer?
Typer af gulvsystemer til konstruktion af stålkonstruktioner i flere etager
Konstruktion af stålrammekonstruktioner Fundamenter, søjler, bjælker og gulve
Egenskaber ved konstruktionsstål til design og konstruktion af stålkonstruktioner
- D G Brown, D C Iles, E Yandzio. Design af stålbygninger: Medium Rise Braced Frames: I overensstemmelse med Eurocodes og de britiske nationale bilag. The Steel Construction Institute. Berkshire, s. 72-75. 2009. (P365).
- Frederick S. Merritt, Jonathan T. Ricketts. Building Design and Construction Handbook. 6th. ed. New York: McGraw-Hill, 2001.
- Steel Framing. 2016. Citeret den 28. oktober 2017.