Există diferite tipuri de îmbinări ale grinzilor de oțel utilizate în structuri. Conexiunile grinzilor de oțel sunt clasificate în două grupe, și anume conexiuni cu cadru și conexiuni așezate.
În conexiunile grinzilor de oțel cu cadru, grinda este conectată la elementul de oțel de susținere prin intermediul unor fitinguri, în timp ce în cazul conexiunilor așezate, grinda este poziționată pe un scaun, similar cu cazul în care grinda este plasată pe pereții de zidărie.
În acest articol, sunt discutate diferite tipuri de conexiuni ale grinzilor de oțel.
Fig.1: Diferite tipuri de îmbinări între grinzi de oțel
Fig.2: Conexiuni între grinzi de oțel și grinzi
Tipuri de conexiuni între grinzi de oțel
Variantele tipuri de conexiuni între grinzi sunt prezentate mai jos:
- Conexiuni cu cadru cu șuruburi
- Conexiuni cu șezut cu șuruburi
- Conexiuni cu cadru sudate
- Conexiuni cu șezut sudate
- Conexiuni cu plăci de capăt
- Conexiuni speciale
- Simplu, rigide și semi-rigide
Conexiuni cu grinzi de oțel cu cadru cu șuruburi
În acest tip de conexiuni, grinzile de oțel sunt legate de elementele de susținere, fie că este vorba de grinzi de oțel sau de stâlpi, cu un unghi de conectare a benzii, așa cum se vede în figura 3.
Fig.3: Legătura grinzii de oțel cu cadru cu șuruburi
De obicei, legătura este proiectată pe baza sarcinilor la capătul grinzii. Este necesar să se ia în considerare rezistența, tipul și dimensiunea elementelor de fixare și rezistența materialelor de bază în timp ce se proiectează conexiunea.
Lungimea minimă a unghiului de conectare ar trebui să fie de cel puțin jumătate din adâncimea liberă a nervurii grinzii. Această măsură este specificată pentru a asigura o rigiditate și o stabilitate suficiente.
Există diverse dimensiuni standard ale conexiunilor cu cadru cu șuruburi, împreună cu capacitatea lor prevăzută de coduri. Scopul unei astfel de conexiuni standardizate este de a crește viteza de proiectare.
Se recomandă utilizarea unei conexiuni minime suficiente pentru a rezista la sarcina aplicată pentru ca proiectarea să fie cât mai economică posibil.
Conexiune cu grinzi de oțel cu scaun cu șuruburi
Există două tipuri majore de conexiuni cu scaun cu șuruburi, inclusiv conexiuni cu scaun cu șuruburi neîntărite și conexiuni cu scaun cu șuruburi întărite, așa cum sunt ilustrate în Figura-4 și Figura-5.
Fig.4: Îmbinare cu scaun cu șuruburi neîntărite
Fig.5: Racord de scaun rigidizat cu șuruburi
Dacă reacțiile la capătul grinzii sunt mari, atunci se recomandă să se ia în considerare racordurile de scaun rigidizate, deoarece au capacitatea adecvată de a rezista la forțe mari, în timp ce capacitatea racordului de scaun neinfluențat este restricționată din cauza capacității limitate de încovoiere a piciorului unghiular al scaunului care iese în afară pe orizontală.
Avantajul cel mai remarcabil al conexiunii cu scaun este că grinda poate fi fabricată în mod economic, iar scaunul ar oferi sprijin imediat în timpul montajului.
Funcția unghiului superior utilizat în conexiunea cu scaun este de a preveni ca grinda să sufere de rotații accidentale.
Este demn de menționat faptul că acest tip de conexiune nu are nevoie de detalii considerabile în atelier. Conexiunile cu șuruburi sunt dorite din punct de vedere al mediului deoarece structura poate fi demontată și elementele pot fi folosite în alte proiecte. În plus, conexiunile cu șuruburi pot fi montate cu mare ușurință.
Conexiuni sudate pentru grinzi de oțel cu cadru
Ca și celelalte două tipuri de conexiuni pentru grinzi, sunt disponibile și prevăzute de coduri diverse dimensiuni de conexiuni sudate cu cadru cu capacitățile lor.
Sudarea conexiunii este supusă la solicitări directe de forfecare și la solicitări cauzate de sarcinile de pe grindă care afectează modelul de sudură. Deci, este necesar să se ia în considerare aceste tensiuni.
Evident, o parte din sudură se realizează pe teren, ceea ce reprezintă o provocare, deoarece este dificil să se obțină o sudură de înaltă calitate din cauza mișcărilor elementelor de oțel cauzate de vânturi sau de alți factori.
Conexiuni de grinzi de oțel cu scaun sudat
Este similară cu conexiunea cu scaun cu șuruburi, dar sudarea este utilizată pentru fixare mai degrabă decât șuruburile. Sarcinile de pe grindă afectează modelul de sudură în mod excentric și generează tensiuni. Așadar, la fel ca și în cazul conexiunilor sudate cu cadru, astfel de tensiuni trebuie să fie luate în considerare.
Tipurile de conexiuni sudate cu scaun includ scaunul neînsuflețit și scaunul rigidizat. Primul este utilizat în cazul unor sarcini mici aplicate, în timp ce al doilea este potrivit pentru cazul unor sarcini mari.
Se recomandă utilizarea de șuruburi pentru a conecta flanșa inferioară a grinzii la scaun. Aceste șuruburi pot fi îndepărtate sau lăsate în poziția lor după terminarea procesului de sudare. Conexiunea sudată nu este dorită din punct de vedere al mediului și al lucrătorului. Acest lucru se datorează faptului că o astfel de conexiune nu poate fi nici demontată, nici montată cu ușurință.
Conexiunea grinzii de oțel cu placă de capăt
Acest tip de conexiune este posibilă prin utilizarea artei de sudură. Placa de capăt este conectată cu învelișul grinzii prin sudură deoarece capacitatea și dimensiunile sale sunt guvernate de capacitatea de forfecare a învelișului grinzii adiacente sudurii.
Încărcarea aplicată pe conexiunea de la capătul elementului nu are excentricități. Există diferite tipuri de conexiuni ale plăcilor de capăt, inclusiv conexiuni flexibile, semi-rigide și rigide ale plăcilor de capăt.
Ar trebui să se știe că, fabricațiile și tăierile trebuie efectuate cu cea mai mare atenție pentru a evita erorile. De exemplu, tăierea grinzilor la lungime trebuie să fie cât mai precisă posibil.
În cele din urmă, conexiunile cu placă de capăt nu sunt potrivite pentru structurile înalte din oțel.
Conexiuni speciale pentru grinzi de oțel
Acest tip de conexiuni este utilizat pentru cazul în care aranjamentele elementului structural sunt în așa fel încât nu pot fi utilizate conexiuni standard.
De exemplu, unghiurile de intersecție pot fi diferite cu un anumit grad și atunci când centrele grinzilor sunt decalate față de centrele stâlpilor.
Exemple de conexiuni speciale includ conexiuni cu placă încovoiată încadrată, cu o singură placă, cu o singură față încadrată, cu placă echilibrată și conexiune de tip Z.
Capacitatea conexiunilor de a transfera momente către stâlpi se bazează pe gradul de fixare a conexiunilor. Cu cât este mai mare gradul de fixare a conexiunii grinzii, cu atât este mai mare capacitatea de a transfera momente către stâlpi.
Dacă conexiunea este proiectată pentru a transfera momente, atunci ar trebui să fie capabilă să reziste la forțele de forfecare de la grindă și să transfere momente către stâlpi.
Care sunt tipurile de sisteme de armături structurale din oțel?
Tipuri de sisteme de planșee pentru construcția structurilor metalice cu mai multe etaje
Construcția fundațiilor, stâlpilor, grinzilor și planșeelor structurilor cu cadre metalice
Proprietăți ale oțelului structural pentru proiectarea și construcția structurilor metalice
- D G Brown, D C Iles, D C Iles, E Yandzio. Proiectarea clădirilor din oțel: Medium Rise Braced Frames: În conformitate cu Eurocodurile și anexele naționale din Marea Britanie. Institutul pentru construcții din oțel. Berkshire, p. 72-75. 2009. (P365).
- Frederick S. Merritt, Jonathan T. Ricketts. Manual de proiectare și construcție a clădirilor. Ed. a 6-a. New York: McGraw-Hill, 2001.
- Steel Framing. 2016. Citat la 28 octombrie 2017.