Istnieją różne rodzaje połączeń belek stalowych stosowanych w konstrukcjach. Połączenia belek stalowych są podzielone na dwie grupy, a mianowicie połączenia ramowe i połączenia osadzone.
W ramowych połączeniach belek stalowych, belka jest połączona z nośnym elementem stalowym za pomocą łączników, podczas gdy w przypadku połączeń osadzonych, belka jest umieszczona na siedzisku, podobnie jak w przypadku, gdy belka jest umieszczona na ścianach murowanych.
W tym artykule omówiono różne rodzaje połączeń belek stalowych.
Fig.1: Różne typy połączeń belek stalowych
Fig.2.Połączenia belek stalowych z belkami
Typy połączeń belek stalowych
Poniżej podano różne typy połączeń belek:
- Śrubowe połączenia ramowe
- Śrubowe połączenia osadzone
- Spawane połączenia ramowe
- Spawane połączenia osadzone
- Połączenia płyt czołowych
- Połączenia specjalne
- Proste, Połączenia sztywne i półsztywne
Śrubowe połączenia ramowe belek stalowych
W tym typie połączeń belki stalowe są połączone z elementami nośnymi, takimi jak dźwigary stalowe lub słupy, za pomocą kąta połączenia środnika, jak pokazano na rysunku 3.
Rys.3Połączenie śrubowe belki stalowej
Powszechnie połączenie projektuje się na podstawie obciążeń na końcu belki. Wymagane jest uwzględnienie wytrzymałości, typu i rozmiaru łączników oraz wytrzymałości materiałów podstawowych podczas projektowania połączenia.
Minimalna długość kąta połączenia powinna wynosić co najmniej połowę głębokości środnika w świetle belki. Ten środek jest określony w celu zapewnienia wystarczającej sztywności i stabilności.
Istnieją różne standardowe rozmiary śrubowych połączeń ramowych wraz z ich nośnością przewidziane przez kody. Celem takiego znormalizowanego połączenia jest zwiększenie szybkości projektowania.
Zaleca się stosowanie minimalnego połączenia wystarczającego do wytrzymania przyłożonego obciążenia, aby projekt był jak najbardziej ekonomiczny.
Śrubowe połączenia siedzące belek stalowych
Istnieją dwa główne typy połączeń śrubowych siedzących, w tym nieusztywnione połączenia śrubowe siedzące i usztywnione połączenia śrubowe siedzące, jak pokazano na rys. 4 i rys. 5.
Rys. 4.Nieusztywnione połączenie skręcane z siedziskiem
Rys.5Jeśli reakcje na końcu belki są duże, zaleca się rozważenie usztywnionych połączeń gniazda, ponieważ mają one odpowiednią nośność, aby wytrzymać duże siły, podczas gdy nośność nieusztywnionego połączenia gniazda jest ograniczona z powodu ograniczonej nośności na zginanie nogi kątownika gniazda, która wystaje poziomo.
Największą zaletą połączenia gniazdowego jest to, że belka może być produkowana ekonomicznie, a gniazdo zapewni natychmiastowe podparcie podczas montażu.
Funkcją górnego kąta stosowanego w połączeniu gniazdowym jest zapobieganie przypadkowym obrotom belki.
Warto wspomnieć, że ten typ połączenia nie wymaga znacznej ilości szczegółów warsztatowych. Połączenia śrubowe są pożądane z punktu widzenia ochrony środowiska, ponieważ konstrukcja może zostać zdemontowana, a jej elementy mogą zostać wykorzystane w innych projektach. Dodatkowo, połączenia śrubowe mogą być wznoszone z wielką łatwością.
Spawane połączenia ramowe belek stalowych
Podobnie jak inne dwa typy połączeń belek, różne rozmiary spawanych połączeń ramowych wraz z ich nośnościami są dostępne i przewidziane w kodeksach.
Spaw połączenia jest poddawany bezpośrednim naprężeniom ścinającym oraz naprężeniom spowodowanym przez obciążenia na belce, które wpływają na wzór spoiny. Część spawania jest wykonywana w terenie, co stanowi wyzwanie, ponieważ trudno jest uzyskać wysoką jakość spoiny ze względu na ruchy elementów stalowych spowodowane wiatrem lub innymi czynnikami.
Spawane połączenia belek stalowych z gniazdem
Jest to połączenie podobne do połączenia z gniazdem śrubowym, ale spawanie jest stosowane do mocowania, a nie śruby. Obciążenia na belce wpływają na wzór spoiny mimośrodowo i generują naprężenia. Tak więc, podobnie jak w przypadku spawanych połączeń ramowych, należy uwzględnić takie naprężenia.
Typy spawanych połączeń gniazdowych obejmują gniazdo nieusztywnione i gniazdo usztywnione. Pierwsze z nich jest stosowane w przypadku małych obciążeń użytkowych, natomiast drugie jest odpowiednie w przypadku dużych obciążeń.
Zaleca się stosowanie śrub do połączenia dolnego pasa belki z gniazdem. Śruby te mogą być usunięte lub pozostawione na swoim miejscu po zakończeniu procesu spawania. Połączenie spawane nie jest pożądane z punktu widzenia ochrony środowiska i pracownika. Dzieje się tak dlatego, że takie połączenie nie może być ani łatwo zdemontowane ani wzniesione.
End Plate Steel Beam Connection
Ten rodzaj połączenia jest możliwy dzięki zastosowaniu sztuki spawania. Płyta czołowa jest połączona ze środnikiem belki poprzez spoinę, ponieważ jej nośność i wielkość jest regulowana przez nośność środnika belki przylegającego do spoiny.
Obciążenie przyłożone do połączenia na końcu elementu konstrukcyjnego nie ma mimośrodów. Istnieją różne rodzaje połączeń płyt czołowych, w tym elastyczne, półsztywne i sztywne połączenia płyt czołowych.
Należy wiedzieć, że produkcja i cięcie powinny być przeprowadzane z najwyższą starannością w celu uniknięcia błędów. Na przykład, cięcie belek na długość musi być tak dokładne, jak to tylko możliwe.
Wreszcie, połączenia płytą czołową nie są odpowiednie dla wysokich konstrukcji stalowych.
Specjalne połączenia belek stalowych
Ten typ połączeń jest używany w przypadku, gdy układy elementu konstrukcyjnego są w taki sposób, że standardowe połączenia nie mogą być użyte.
Na przykład kąty przecięcia mogą różnić się o pewien stopień oraz gdy środki belek są przesunięte względem środków słupów.
Przykłady połączeń specjalnych obejmują połączenia ramowe z płytą zgiętą, z pojedynczą płytą środnika, z ramą jednostronną, z płytą zrównoważoną oraz połączenia typu Z.
Zdolność połączeń do przenoszenia momentów na słupy zależy od stopnia stałości połączeń. Im wyższy stopień utwierdzenia połączenia belki, tym większa zdolność do przenoszenia momentów na słupy.
Jeśli połączenie zaprojektowano w celu przenoszenia momentów, to powinno ono być w stanie wytrzymać siły ścinające z belki i przenosić momenty na słupy.
Jakie są typy systemów ramowych ze stali konstrukcyjnej?
Typy systemów stropowych w wielopiętrowych konstrukcjach stalowych
Konstrukcja fundamentów, słupów, belek i stropów stalowych konstrukcji ramowych
Właściwości stali konstrukcyjnej do projektowania i wykonywania konstrukcji stalowych
- D G Brown, D C Iles, E Yandzio. Steel Building Design: Medium Rise Braced Frames: In accordance with Eurocodes and the UK National Annexes. 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. Cited on 28 October 2017.
.