Tartószerkezetek IV

Dr. Bukovics Ádám Ph.D.

Tartószerkezetek IV. TERVEZÉSI SEGÉDLET

V. RÁCSOS TARTÓ CSOMÓPONTJAINAK ÉS KAPCSOLATAINAK ELLENŐRZÉSE

Szakmailag lektorálta: Dr. habil Papp Ferenc Ph.D. Dr. Németh György Fekete Ferenc

Széchenyi István Egyetem 2014

Dr. Bukovics Ádám Ta rtós zerkezetek IV. – Tervezési segédlet – Rá csos ta rtó csomópontjainak és kapcsolatainak ellenőrzése

V.1 A rácsos tartó csomópontjainak méretezése V.1.1 Bevezetés Néhány évtizede a rácsos tartók szerkezeti kialakításában komoly változások történtek. Addig jellemzően szögacélból, csomólemezekkel készültek a rácsos tartók, míg napjainkban a rácsrudak jellemzően melegen hengerelt vagy hidegen alakított RHS, SHS vagy CHS szelvényből (téglalap-, négyzet- vagy kör alakú zártszelvény), míg az övrudak zártszelvényből vagy I-szelvényből (például HEA) készülnek. A szelvények kapcsolata gyári hegesztéssel történik. A változás elsődleges oka, hogy jelentősen nőtt a szelvényválaszték, így a nagy munkaigény miatt a „tradicionális” szerkezeti megoldások nem versenyképesek. Ugyanakkor a rácsos tartó csomópontjai bonyolult viselkedésűek, számos lehetséges tönkremeneteli móddal kell számolni. Zártszelvényű rácsrúd és zártszelvényű vagy I-szelvényű övrúd esetén az alábbi tönkremeneteli módok lehetnek mértékadóak (V.3 ábra): -

-

-

-

az övrúd övlemezének képlékeny tönkremenetele (csak zártszelvényű övrúd esetén lehet mértékadó), nyomott rácsrudak esetén a zártszelvényű övrúd oldalfalában vagy az Iszelvényű övrúd gerincében helyi folyások, horpadások (beroppanások) alakulnak ki, az övrúd nyírási tönkremenetele, a zártszelvényű övrúd övlemezében repedés alakul ki, elnyíródik és a rácsrudakkal együtt kiszakad az övből (csak zártszelvényű övrúd esetén lehet mértékadó), a rácsrudakban vagy a rácsrudakat bekötő varratokban repedések keletkezhetnek, és a húzott rácsrúd kiszakad (I-szelvényű öv esetén a húzott rácsrúd alatt deformálódhat a szelvény öve, ami miatt a varratok elszakadhatnak), a nyomott rudak helyi horpadása a csomópont környezetében.

Ezek vizsgálata összetett és munkaigényes, ezért az EC egyszerűsített csomópont méretezési formulákat dolgozott ki a napjainkban leggyakrabban alkalmazott geometriai kialakítás és szelvények esetére (EC3-1-8 7. fejezet: Hollow section joints). Az Eurocode definiálja azokat a geometriai kialakítások, amelyekre méretezési formulákat dolgoztak ki. A kidolgozott formulák alkalmazásával a csomópontban lehetséges tönkremeneteli módok száma leredukálható, néhány előírás betartása esetén egyes tönkremeneteli módok nem lehetnek mértékadóak. A leggyakrabban előforduló csomópont típusok a K, N, T és a KT (az elnevezés a csomópont geometriájára utal), ezek közül a feladat keretében egy K típusú csomópont tervezési ellenállását határozzuk meg (V.1 ábra). 2


V.1 ábra: K-típusú csomópont

A méretezési formulák csak abban az esetben használhatóak, ha az alábbi előírásokat betartjuk: - a zártszelvények vastagsága legyen nagyobb 2,5 mm-nél, de nem haladhatja meg a 25 mm-t, - a folyáshatár karakterisztikus értéke nem haladhatja meg a 460 N/mm 2-t, - ha a folyáshatár meghaladja a 355 N/mm2 értéket, akkor a csomópont tervezési ellenállását 10%-kal csökkenteni kell, - a nyomott rudakban alkalmazott szelvények legyenek 1. vagy 2. km -i osztályúak (hajlított elemekre vonatkozóan), - a rácsrudak és az övrudak, valamint a csomóponthoz csatlakozó rácsrudak közötti szögnek meg kell haladnia a 30°-ot, - hézagos kialakítású csomópont esetén a hézag mérete ( g ) érje el a becsatlakozó rácsrudak falvastagságának az összegét ( g  t1  t2 ). - átfedő csomópont esetén az átfedés mértéke ( öv ) 25% és 100 % közé kell hogy essen ( öv 

q  100% ) (q és p értelmezését lásd V.4 ábrán). p

Ezeken az előírásokon kívül a geometriára vonatkozó szabályokat is be kell tartani, amit az EC különböző öv- és rácsrúd szelvényekre vonatkozóan táblázatos formában közöl (V.5, V.6 és V.8 ábrák). A geometriai feltételeket tartalmazó táblázatokban és a csomóponti ellenállások képleteiben található jelölések jelentése a következő: Az alsó indexben a „0” index az övrúdra, az „1” index a nyomott rácsrúdra, míg a „2” index a húzott rácsrúdra utal. Ez alapján az övrúd méretei b 0, h0 és t0, a nyomott rácsrúd méretei b1, h1 és t1, a húzott rácsrúd méretei pedig b 2, h2 és t2. A féléves feladat keretében azt a csomópontot kell ellenőrizni, amelyikbe a legjobban igénybe vett rácsrudat bekötjük. Az adott kialakításnál minden esetben az oszlophoz legközelebb eső (húzott) rácsrúd lesz a mértékadó, ezért a V.2 ábrán jelölt csomópontot kell ellenőrizni.

V.2 ábra: Az ellenőrizendő csomópont

Természetesen mindegyik csomópontról be kellene bizonyítani, hogy egyik tönkremeneteli mód sem következhet be, de a feladat keretében elég a kijelölt csomópont vizsgálata. 3


V.3 ábra: Csomópontok tönkremeneteli módjai [2] 4


A csomópont hézagos vagy átfedő kialakítású lehet (V.4 ábra). A csomópontok geometriai adottságai (rácsrudak hajlásszöge és szelvényméretek) miatt központos bekötés esetén nem mindig alakul ki a szükséges hézag (g) vagy a szükséges mértékű átfedés ( öv ). Ennek biztosítása érdekében a bekötéseket időnként külpontosan kell kialakítani, ami hatással lehet a méretezésre. Ha a csomóponti külpontosságok nem haladnak meg egy határértéket (a feladat esetében:  0,55  h0  e  0,25  h0 ), akkor a csomópontok méretezése során a külpontosság hatását el lehet hanyagolni (húzott öv esetén). Az V.4 ábra a csomóponti külpontosság határát mutatja.

V.4 ábra: Csomóponti külpontosság határa SHS szelvényű övrúd esetén [1]

Rácsrudak és húzott övrudak méretezésekor a csomóponti külpontosságok hatására keletkező nyomatékot nem kell figyelembe venni.

5


V.1.2 Rácsos tartók csomópontjainak ellenállása SHS övrúd és SHS rácsrudak esetén SHS-szelvényű övrudakból és SHS-szelvényű rácsrudakból készülő rácsos tartó esetén a hegesztett K (és N) típusú csomópont ellenállásának számításához az V.5 és az V.6 ábrákon ismertetett geometriai feltételek betartása szükséges. Az V.7 ábrán bemutatott képletek alkalmazása csak abban az esetben lehetséges, ha az összes geometriai feltétel teljesül. Ha bármelyik geometriai feltétel nem teljesül, akkor az összes tönkremeneteli módot vizsgálni kell.

V.5 ábra: Geometriai feltételek RHS övekkel készült rácsos tartók hegesztett csomópontjaihoz [1]

V.6 ábra: Kiegészítő geometriai feltételek négyzetszelvényű övrudakkal készült rácsos tartókhoz [1] 6


V.7 ábra: RHS övekkel készült rácsos tartók hegesztett csomópontjainak ellenállása [2]

V.1.3 Rácsos tartók csomópontjainak ellenállása HEA övrúd és SHS rácsrudak esetén Abban az esetben, ha a rácsos tartó övrudai I- vagy H-szelvényből készülnek, és a rácsrúdak SHS-szelvényűek, akkor a hegesztett K (és N) típusú csomópont ellenállásának számításához az V.8 ábrán ismertetett geometriai feltételeket kell betartani. Ekkor az V.9 ábrán bemutatott képletekkel lehet meghatározni a csomópont ellenállását. Ha valamelyik geometriai feltétel nem teljesül, akkor az összes tönkremeneteli mód vizsgálatát el kell végezni.

7


V.8 ábra: Geometriai feltételek I- és H-szelvényű övrudakból készült rácsos tartókhoz [1]

V.9 ábra: I- és H-szelvényű övrudakból készült rácsos tartók csomóponti ellenállása [1][2] 8


V.1.4 A rácsrudakat bekötő varratok méretezése A rácsrudakat bekötő varratok méretezésével kapcsolatban az alábbi előírásokat kell betartani: a varrat gyökmérete ne legyen kisebb 3 mm-nél ( a  3mm ); a varrat gyökmérete ne legyen nagyobb, mint a szelvény falvastagsága; a rácsrudat bekötő varratnak a rácsrúd kerületének egységnyi hosszára jutó tervezési ellenállása nem lehet kisebb a rúdkeresztmetszet tervezési ellenállásának a kerület egységnyi hosszára eső értékénél.

-

A varrat tervezési nyírási szilárdsága: fvw,d 

fu

w   M 2  3

ahol: w : korrekciós tényező (S235 anyag esetén w  0,80 ) Egy sarokvarrat fajlagos tervezési ellenállása: Fw ,Rd  fvw,d  a

ahol: a: varrat gyökmérete A rácsrúd tervezési húzási ellenállása: Nt ,Rd  Npl ,Rd 

A  fy

 M2

ahol: A : a rácsrúd keresztmetszeti területe (szelvénytáblázatból) Nt,Rd K

A tervezési húzási ellenállás fajlagos értéke: ahol: K: a szelvény kerülete

A rácsrudat bekötő varrat mérete megfelelő, ha az alábbi feltétel telj esül: Fw ,Rd 

Nt ,Rd . K 9


V.1.5 Számítási példa (1) Az ábrán látható K csomópont egy rácsos tartó alsó övén van kialakítva és SHS szelvényű húzott övrúd és SHS szelvényű rácsrudak alkotják. Határozzuk meg a K csomópont tervezési ellenállását és ellenőrizzük a rácsrudakat bekötő varratok tervezési ellenállását. A csomópont tervezési ellenállását valamint a rácsrudakat bekötő varratok ellenállását két módon is meghatározzuk. Egyrészt a szabvány által javasolt méretezési formulák segítségével (V.1.5.1), másrészt pedig a ConSteel/Joint program alkalmazásával (V.1.5.2) V.1.5.1 A csomópont geometriájának kialakításánál bekötési külpontosságot alkalmaztunk annak érdekében, hogy a hézagos csomópontban a hézag mérete elérje a becsatlakozó rudak falvastagságának az összegét ( g  t1  t2 ) (V.10 ábra). Mivel a csomóponti külpontosság ( e  5 mm ) nem haladja meg a csomóponti külpontosság határát, ami a húzott övrúd szelvénymagasságának negyede, ezért a külpontosság hatása elhanyagolható (  0,55  h0  e  0,25  h0 ). N1,,Ed  228,9 kN N2,Ed  270,4 kN N0,Ed  415,8 kN

Alapanyag: S235, fy = 235 N/mm 2 fu = 360 N/mm 2 βw= 0.80

V.10 ábra: A csomópont geometriája

10


A csomópont geometriája: - övrúd:

SHS120∙6 b0  120 mm h0  120 mm t 0  6 mm r0  11,2 mm

- nyomott rácsrúd: SHS100∙4 b1  100 mm h1  100 mm t1  4 mm r  8 mm

- húzott rácsrúd:

SHS100∙4 b2  100 mm h2  100 mm t 2  4 mm r  8 mm

- a csomóponti hézag mérete a rácsrudak bekötésénél: g= 14 mm A szerkesztési szabályok ellenőrzése: (Erre azért van szükség, hogy eldöntsük, hogy az EC szabvány által javasolt méretezési módszer alkalmazható-e.) - nyomott rácsrúd: h1 100   25  35 → Megfelel. t1 4 b1 100   25  35 →Megfelel. t1 4 h1 100   1,0  0,5 → Megfelel. b1 100 h1 100   1,0  2,0 → Megfelel. b1 100 11


Keresztmetszet osztályba sorolása (a szelvénynek tiszta hajlításra 1. km-i osztályúnak kell lennie) cf  h1  2  r  2  t1  100  2  8  2  4  76 mm c f 76   19  72    72  1,00  72 t1 4

A szelvény 1. km-i osztályú → Megfelel. - húzott rácsrúd: h2 100   25  35 → Megfelel. t2 4 b2 100   25  35 →Megfelel. t2 4 h2 100   1,0  0,5 → Megfelel. b2 100 h2 100   1,0  2,0 → Megfelel. b2 100

- övrúd: h0 120   20  35 → Megfelel. t0 6 b0 120   20  35 → Megfelel. t0 6 b0 120   20  15 → Megfelel. t0 6 h0 120   1,0  0,5 → Megfelel. b0 120 h0 120   1,0  2,0 → Megfelel. b0 120

12


Keresztmetszet osztályba sorolása (a szelvénynek tiszta hajlításra 1. vagy 2. km-i osztályúnak kell lennie) cf  h0  2  r  2  t 0  120  2  11,2  2  6  85,6 mm cf 85,6   14,27  72    72  1,00  72 t0 6

A szelvény 1. km-i osztályú → OK - övrúd és nyomott rácsrúd: b1 100   0,83  0,35 → Megfelel. b0 120 b1 100 b 120   0,83  0,1  0,01 0  0,1  0,01  0,314 → Megfelel. b0 120 t0 5,6

övrúd és húzott rácsrúd: b2 100   0,83  0,35 → Megfelel. b0 120 b2 100 b 120   0,83  0,1  0,01 0  0,1  0,01  0,314 → Megfelel. b0 120 t0 5,6

- húzott és nyomott rácsrúd: b1  b2 100  100   1,00  0,6 → Megfelel. 2  b1 2  100 b1  b2 100  100   1,00  1,3 → Megfelel. 2  b1 2  100

- rácsrudak közti távolság: g 14   0,117  0,5  (1   )  0,5  (1  0,83)  0,085 → Megfelel. b0 120 g 14   0,117  1,5  (1   )  1,5  (1  0,83)  0,255 → Megfelel. b0 120

g  14mm  t1  t 2  4  4  8 mm → Megfelel. 13


b1  b2 100  100   0,83 2  b0 240



Mivel a K csomópont szelvényei az összes szerkesztési szabály szerint megfelelőek, ezért feltételezhetjük, hogy csak egy féle tönkremenetel következhet be (az övrúd felületének a törése). A többi tönkremeneteli módot a szerkesztési szabályok betartásával kizártuk. A kapcsolat tervezési ellenállása: - az övrúd felületének a törése: Ni ,Rd

8,9    kn  fyb  t02  b1  b2    /  M 5  sini  2  b0 

ahol:

 

b0 120   10,00 2  t0 2  6

kn  1,0 (húzott öv esetén)

1  36 (a nyomott rácsrúd hajlásszöge) 2  32 (a húzott rácsrúd hajlásszöge)  M 5  1,0 N1,Rd 

8,9  10  1,0  235  6 2  100  100    / 1,0  337,57 kN sin36  2  120 

N2,Rd 

8,9  10  1,0  235  6 2 sin32

 100  100    / 1,0  374,43 kN  2  120 

Ellenőrzés: N 1,Ed  228,9 kN

<

N 1,Rd  337,57 kN → Megfelel.

N 2,Ed  270,4 kN

<

N 2,Rd  374,43 kN → Megfelel.

14


A rácsrudakat bekötő varratok tervezési ellenállásának ellenőrzése: A varrat gyökmérete nem lehet nagyobb a szelvény vastagságánál ( a  t )! a  3 mm

A varrat tervezési nyírási szilárdsága: fvw,d 

fu

w   M 2  3



360 0,80  1,25  3

 207,84 N / mm2

Egy sarokvarrat fajlagos tervezési ellenállása: Fw ,Rd  fvw,d  a  207,84  3  623,52 N / mm

A rácsrúd húzási tervezési ellenállása: Nt ,Rd  N pl ,Rd 

A  fy

 M2



1495  235  281,06 kN 1,25

ahol: A  1495mm2 (szelvénytáblázatból)

A szelvény kerülete (V.11 ábra): K  2  (b2 

h2 100 )  2  (100  )  577,36 mm sin32 sin32

V.11 ábra: A csatlakozó rácsrúd kerülete 15


A húzási tervezési ellenállás fajlagos értéke: Nt ,Rd 281060   486,80 N / mm K 577,36

Fw ,Rd  623,52N / mm2 

Nt ,Rd  486,80 N / mm → Megfelel. K

V.1.5.2 Az alábbi számítási példa a rácsos tartó kiválasztott csomópontjának (lásd V.2 ábrán) tervezését és dokumentálását mutatja be a ConSteel/Joint modul alkalmazásával. (A ConSteel Joint alkalmazásával kapcsolatos információk az 1. mellékletben találhatóak.) Kiindulási paraméterek: Alkalmazott szelvények: övrúd: rácsrudak:

SHS120*6 SHS100*4

Varrat gyökmérete: a=4 mm Hézagos kialakítású csomópont. Külpontosság: 5 mm Tervezési igénybevételek:

16


Ellenőrzés: A gépi számítás eredményei az alábbi ábra mutatja:

17


V.1.6 Számítási példa (2) Az V.12 ábrán látható K csomópont egy rácsos tartó alsó övén van kialakítva és HEA szelvényű húzott övrúd valamint SHS szelvényű rácsrudak alkotják. Határozzuk meg a K csomópont tervezési ellenállását és ellenőrizzük a rácsrudakat bekötő varratok tervezési ellenállását. N1,,Ed  228,9 kN N2,Ed  270,4 kN N0,Ed  415,8 kN

Alapanyag: S235, fy = 235 N/mm 2 fu = 360 N/mm 2 βw= 0.80

V.12 ábra: A csomópont geometriája

A csomópont geometriája: - övrúd:

HEA140 b0  140 mm h0  133 mm

d 0  92 mm

t f  8,5 mm tw  5,5 mm r  12 mm A0  3142mm2

- nyomott rácsrúd: SHS100∙4 b1  100 mm h1  100 mm 18


t1  4 mm r  8 mm

- húzott rácsrúd:

SHS100∙4 b2  100 mm h2  100 mm t 2  4 mm r  8 mm

- a csomóponti hézag mérete a rácsrudak bekötésénél: g= 19 mm A szerkesztési szabályok ellenőrzése: (Erre azért van szükség, hogy eldöntsük, hogy az EC szabvány által javasolt méretezési módszer alkalmazható-e.) - nyomott rácsrúd: h1 100   25  35 → Megfelel. t1 4 b1 100   25  35 → Megfelel. t1 4 h1 100   1,0  0,5 → Megfelel. b1 100 h1 100   1,0  2,0 → Megfelel. b1 100

Keresztmetszet osztályba sorolása (a szelvénynek tiszta hajlításra 1. km-i osztályúnak kell lennie) cf  h1  2  r  2  t1  100  2  8  2  4  76 mm c f 76   19  72    72  1,00  72 t1 4

A szelvény 1. km-i osztályú

→ Megfelel.

19


- húzott rácsrúd: h2 100   25  35 → Megfelel. t2 4 b2 100   25  35 → Megfelel. t2 4 h2 100   1,0  0,5 → Megfelel. b2 100 h2 100   1,0  2,0 → Megfelel. b2 100

- övrúd: d 0  76 mm  400 mm → Megfelel.

Keresztmetszet osztályba sorolása (a szelvénynek tiszta hajlításra 1. vagy 2. km-i osztályúnak kell lennie) A HEA szelvénytáblázat tartalmaz a keresztmetszet osztályára vonatkozó információkat. A szelvény 1. km-i osztályú (szelvénytáblázatból kiolvasva) → Megfelel. - rácsrudak közti távolság: g  19 mm  t1  t 2  4  4  8 mm → Megfelel.

- A kapcsolat tervezési ellenállása: Hézagos K csomópont esetén az öv gerincének folyása, a rácsrúd elszakadása vagy az övrúd nyírási tönkremenetele következhet be, egyéb tönkremeneteli mód a szerkesztési szabályok betartása esetén nem lehet mértékadó. - az öv gerincének folyása: Ni ,Rd 

fy 0  tw  bw sin i   M 5



235  5,5  213  468372N  468,37 kN sin36  1,0

ahol: bw 

hi 100  5  (t f  r )   5  (8,5  12)  272,63 mm sin i sin36 20


bw  272,63 mm  2  tí  10  (t f  r )  2  4  10  (8,5  12)  213 mm → ez a feltétel nem teljesül, ezért bw  213 mm-t alkalmazunk.

- a rácsrúd elszakadása: Ni ,Rd 

2  fyi  t í  peff

 M5



2  235  4  89  167320N  167,32 kN 1,0

ahol: peff  tw  2  r 

7  t f  fy 0 fyi

 5,5  2  12 

7  8,5  235  89 mm 235

peff  89 mm  bi  hi  2  t i  100  100  2  4  208 mm → Megfelel.

- az övrúd nyírási tönkremenetele: -feltétel a rácsrúderőre: Ni ,Rd 

fy 0  AV 3  sin i   M 5



235  1441,15 3  sin36  1,0

 332658N  332,658 kN

AV  A0  (2   )  b0  t f  (tw  2  r )  t f   3142  (2  0,36)  140  8,5  (5,5  2  12)  8,5  1441,15 mm2



1 1   0,36 2 2 1  4  g / 3  tf 1  4  192 / 3  8,52

-feltétel az övrúderőre: N0,Rd  

( A0  AV )  fy 0  AV  fy 0  1  (VEd / Vpl ,Rd )2

 M5



(3142  1441,15)  235  1441,15  235  1  (143,12 / 86,56)2  értelmezhetetlen! 1,0

ahol: VEd : az egyik rácsrúderő függőleges komponense:

N2,Ed  sin32 270,4  sin32 143,12 VEd  max   max   max   143,12 kN 228,9  sin36 134,54 N1,Ed  sin36  21


Vpl ,Rd : az övrúd nyírási ellenállása:

Vpl ,Rd 

AV 0  fy 0 3   M0



638  235 3  1,0

 86562N  86,56 kN

AV 0 : az övrúd nyírt keresztmetszeti területe (közelítő képlet alapján): AV 0  hw  tw  (h0  2  tf )  tw  (133  2  8,5)  5,5  638mm2

Mivel

VEd 143,12   1,65  1,0 ,ezért N0,Rd képletébe behelyettesítve a négyzetgyök Vpl ,Rd 86,56

alatt negatív számot kapunk, ami értelmezhetetlen (hiszen az övrúd nyírásra tönkremegy). - Ellenőrzés: Ni ,Rd  min(468,37kN;167,32kN;332,658kN)  167,32 kN Ni ,Rd  167,32 kN  N2,Ed  270,4 kN → A rácsrúd nem felel meg. No,Rd  értelmezhetetlen  N0,Ed  415,8 kN

Látható, hogy a rácsrúd a 2. feltételnek nem felel meg, vagyis a rácsrúd elszakadása a mértékadó. Az övrúd pedig az előbb említett ok miatt nyírásra megy tönkre. Az övrúd nyírási ellenállásának a növelésére két megoldás lehetséges . Vagy cseréljük az öv szelvényét (pl: HEA140 helyett HEA 180), vagy pedig a korábbi szelvény gerincét vastagítjuk (pl: az eredeti HEA 140 szelvény + 2 db 80∙5-120 laposacél a gerincre hegesztve). A rácsrúd elszakadását pedig úgy tudjuk elkerülni, hogy az V.13 ábrán látható módon a HEA szelvényű övrúd gerincére merevítő bordákat hegesztünk.

V.13 ábra: HEA szelvényű öv merevítése [1] 22


Ha merevítjük a szelvényt, akkor a merevítések vastagsága haladja meg az öv gerincének vastagságát. Ennek a megoldásnak az a hátránya, hogy a merevítések elkészítése sok kézi munkát igényel, emiatt a költségek megnőhetnek. Amennyiben az övben merevítéseket helyezünk el, akkor a rácsrúd ellenállását az alábbi módon számoljuk: Ni ,Rd 

2  fyi  tí  (beff  beff ,s )

 M5



2  235  4  (89  72,5)  303,62kN 1,0

ahol: beff  t w  2  r 

de

7  t f  fy 0 fyi

 5,5  2  12 

7  8,5  235  89 mm 235

beff  bi  hi  2  t i  100  100  2  4  192 mm →Megfelel.

beff ,s  t s  2  a 

7  t f  fy 0 fyi

 10  3 

7  8,5  235  72,5 mm 235

A merevítő lemez vastagsága: t s  10 mm  tw  5,5 mm → Megfelel.

Alkalmazzunk egyoldali sarokvarratot ( a  3 mm ). Ekkor a képletben 2  a helyett a-t kell venni. de

beff  bi  hi  2  t i  100  100  2  4  192 mm →Megfelel.

és

beff  beff ,s  bi  hi  2  t i  100  100  2  4  192 mm

A kapcsolatra ható legnagyobb rácsruderő:

N2,Ed  270,4 kN

A kapcsolat ellenállása:

Ni ,Rd  303,62 kN

Ellenőrzés: Ni ,Rd  303,62 kN  N2,Ed  270,4 kN →Megfelel.

A rácsrudakat bekötő varratok tervezési ellenállásának ellenőrzése: A varratók tervezési ellenállásának ellenőrzése azonos módon történik mint a 5.1.5 mintapélda esetén. 23


V.2 A rácsos tartó helyszíni illesztése V.2.1 Bevezetés A gyártási és a szállítási lehetőségek korlátozottsága miatt a rácsos főtartót gyakran nem célszerű (sokszor nem is lehetséges) egy darabban elkészíteni. A féléves feladat keretében készülő rácsos tartó két gyártási egységből áll és a helyszínen kerül összeillesztésre. Az illesztést a rácsos tartó középső keresztmetszetében az alsó és a felső övnél célszerű kialakítani, ekkor két szimmetrikus tartórész gyártható. Az olyan illesztési helyeket, ahol egyes rácsrudak helyszíni bekötésére is szükség lenne célszerű kerülni. A helyszíni illesztés csav arozott kapcsolatokkal és helyszíni hegesztéssel egyaránt lehetséges, jelen feladatnál csavarozott kapcsolatos helyszíni illesztéseket alkalmazzunk. V.2.2 A felső öv helyszíni illesztése A felső nyomott öv helyszíni illesztését SHS szelvény és HEA szelvény alkalmazása esetén is homloklemezes kapcsolattal célszerű kialakítani (V.14 ábra és V.15 ábra).

V.14 ábra: Rácsos tartó felső övének helyszíni illesztése HEA szelvényű öv esetén

V.15 ábra: Rácsos tartó felső övének helyszíni illesztése SHS szelvényű öv esetén

A homloklemez méreteit úgy célszeű megválasztani, hogy a befoglaló méret minél kisebb legyen, de a homloklemez és az övlemez hegesztése megoldható legyen. A homloklemezek vastagsága 12 mm-re vehető, míg a csavarozott kapcsolat 4 db 5.6 minőségű M16-os csavarral történhet. 24


A csavarkép kialakításánál ügyelni kell arra, hogy az Eurocode által előírt minimális csavartávolságok be legyenek tartva. V.2.3 Az alsó öv helyszíni illesztése Az alsó húzott öv helyszíni illesztését hevederes nyírt kapcsolattal oldjuk meg. HEA szelvényű öv esetén övhevedereket és g erinchevedereket alkalmazunk (V.16 ábra). A kapcsolat hátránya, hogy a csavarlyukak gyengítést okoznak a HEA szelvényb en, ezért ennek hatását feltétlenül vizsgálni kell. Gerinchevedert a szelvény gerincének mindkét oldalára célszerű elhelyezni, míg a jellemzően kis szelvényméretek miatt az övlemez illesztésénél egyoldali acélhevedert alkalmazzunk. A hevederek méreteit úgy célszerű meghatározni, hogy együttes hasznos km-i területük nagyobb legyen a kapcsolt lemezekénél (külön-külön övheveder és gerincheveder esetén is). Mivel az övlemez illesztésénél egyoldali hevederezést alkalmazunk ezért a csavarok egyszer nyírtak lesznek, ami a csavar nyírási ellenállásának csökkenését okozza. A csökkenés ellensúlyozása miatt célszerű 8.8-as csavarminőséget választani.

V.16 ábra: Rácsos tartó alsó övének helyszíni illesztése HEA szelvényű öv esetén

A csavarok kiosztásakor és a hevederek méretének megállapításakor be kell tartani a szabványban előírt minimális csavartávolságokat (V.17 ábra) és a szelvény geometriai méreteit is figyelembe kell venni. Például a gerincheveder magassága nem haladhatja meg a HEA szelvény d értékét, vagyis a melegen hengerelt szelvények lekerekítési sugarára is tekintettel kell lenni. Erő irányában célszerű a csavarok egymástól és az elem szélétől való távolságát úgy megválasztani, hogy  b értéke maximális (vagy ahhoz közeli) legyen (  b  1 ).

25


V.17 ábra: Csavarkép minimális és maximális távolságai [1]

SHS szelvényű öv alkalmazása esetén a V.18 ábrán látható kialakítást javasoljuk. Ez a kialakítás nem túl esztétikus, de ha el akarjuk kerülni a helyszíni hegesztést akkor ez a leggyakrabban alkalmazott megoldás. A kapcsolat előnye, hogy a szelvényben nem okoz gyengítést. A zártszelvényű öv felső és alsó oldalára a gyártás során laposacélt hegesztenek, és a helyszínen hevederezett csavarozott kapcsolat készül. A csatlakozó zártszelvények végeit 6 mm-es lemezzel le kell zárni. A csavarkép kialakításánál ügyelni kell a minimális csavartávolságok betartására.

V.18 ábra: Rácsos tartó alsó övének helyszíni illesztése SHS szelvényű öv esetén

26


V.2.4 Számítási példa (3) Az alábbi számítási példa a rácsos tartó alsó övének csavarozott illesztését mutatja az R16-os számú rúdnál HEA szelvényű övrúd esetén. A kapcsolat tervezési ellenállását két módon is meghatározzuk. Egyrészt kézi számolással (V.2.4.1), másrészt pedig a ConSteel/Joint program alkalmazásával (V.2.4.2). V.2.4.1 Az alsó övrúd HEA160 szelvényből készült. (A szelvényváltás oka, hogy a csavarlyukak a keresztmetszetben gyengítést okoznak és HEA140-es szelvény alkalmazása esetén a nettó keresztmetszet képlékeny töréssel szembeni ellenállása kisebb lenne mint a tervezési húzóerő.) A vizsgált övrúdban ébredő tervezési erőt a IV.17. ábráról olvassuk le. NEd  646,3 kN

Alapanyag: S235, fy = 235 N/mm 2 fu = 360 N/mm 2 A HEA160 szelvény keresztmetszeti jellemzői (V.19 ábra): b  160 mm h  152 mm t f  9,0 mm tw  6,0 mm r  15 mm d  104 mm

A  3877mm2

V.19 ábra: HEA160 szelvény keresztmetszeti jellemzői

Csavarok: 8.8 fub  800 N / mm2

fyb  640 N / mm2

M16 (az övekben) → M12 (a gerincben) →

d 0  18 mm d 0  13 mm

A kapcsolat az V.15 ábrán látható kialakítással készül. A húzott rúd csavarozott illesztését az alábbiak szerint alakítjuk ki. 27


Mivel az alkalmazott HEA szelvény kisméretű, ezért az öveknél egyoldali, míg a gerincnél kétoldali acélhevederezést alkalmazunk. Az öveknél alkalmazott acélheveder mérete: 160∙12 (a heveder vastagsága legyen nagyobb, mint az öv vastagsága, míg a szélessége egyezzen meg az öv szélességével). A gerincnél alkalmazott acélhevederek méreténél figyelembe kell venni, hogy a heveder magassága nem haladhatja meg d értékét. A gerincnél alkalmazott acélhevederek mérete: 100∙6. Az öveknél M16-os csavarokat alkalmazunk. A HEA szelvények övlemezében elhelyezhető csavarok maximális mérete és helye a szelvénytáblázatból kiolvasható. A HEA160 szelvényben alkalmazható legnagyobb csavarátmérő: dmax  20 mm , tehát az alkalmazott M16-os csavar mérete megfelelő. HEA160 szelvény esetén az övekben a csavarok egymástól való minimális és maximális távolsága: p2,min  78 mm p2,max  84 mm

Erő irányára merőlegesen az övekben alkalmazott csavartávolság: p2  80 mm . e2 

b  p2 160  80   40 mm 2 2

Erő irányában a szabványban előírt minimális csavartávolságokat kell betartani. e1,min  1,2  d 0  1,2  18  21,6 mm p1,min  2,2  d 0  2,2  18  39,6 mm

→ e1  55 mm → p1  70 mm

A gerincben 2 db M12-es csavart alkalmazunk. A keresztmetszeten belül a csavarokat úgy helyezzük el, hogy figyelembe vesszük a szabványban előírt minimális csavartávolságokat (V.20 ábra). M12-es csavarok esetén: Erő irányára merőlegesen: e2,min  1,2  d 0  1,2  13  15,6 mm p2,min  2,4  d 0  2,4  13  31,2 mm

→ e2  25 mm → p2  50 mm

Erő irányában: e1,min  1,2  d 0  1,2  13  15,6 mm

→ e1  40 mm 28


p1,min  2,2  d 0  2,4  13  28,6 mm

→ p1  50 mm

V.20 ábra: A kapcsolat kialakítása (keresztmetszet)

A tervezési húzóerő: A tervezési erő szétosztása az övek és a gerinc között (a szétosztás a felületek arányában történik): Aöv  b  tf  160  9,0  1440mm2 (1 db öv)

Agerinc  A  2  Aöv  3877  2  1440  997 mm2

Egy övre jutó tervezési húzóerő: NEd,f 

Aöv  NEd 1440  646300   240,05 KN A 3877

A gerincre jutó tervezési húzóerő: NEd,w 

Agerinc  NEd A



997  646300  166,20 KN 3877

A HEA160 szelvény húzási ellenállása: A teljes keresztmetszet folyási ellenállása: N pl ,Rd 

A  fy

 M0



3877  235  911,10 kN 1,0

29


A csavarlyukakkal gyengített keresztmetszetben a nettó keresztmetszet képlékeny töréssel szembeni ellenállása: Nu,Rd 

0,9  Anet  fu

 M2



0,9  3073  360  796,52 kN 1,25

ahol: Anet  3877  2  6,0  13  4  9,0  18  3073mm2

A szelvény húzási ellenállása: Nt ,Rd  minN pl ,Rd ; Nu,Rd   min911,10kN;796,52kN  796,52 kN

Nt ,Rd  796,52 kN  NEd  646,3 kN → Megfelelő!

A csavarok tervezési ellenállása: Nyírási ellenállás (menet nélküli részen): M12-es csavarok nyírási ellenállása:

FV12,Rd  n 

0,6  fub  Ab

 M2

 2

122   4  86,86 kN 1,25

0,6  800 

M16-es csavarok nyírási ellenállása:

FV16,Rd

162   0,6  800  0,6  fub  Ab 4  n  1  77,21kN  M2 1,25

Palástnyomási ellenállás: M12-es csavarok palástnyomási ellenállása: p1  50 mm e1  40 mm

p2  50 mm e2  25 mm

30


k1 számítása: - erő irányára merőleges szélső csavar esetén e 25    1,7  3,68 2,8  2  1,7  2,8  k1  min d0 13   2,5   2,5

- erő irányára merőleges közbenső csavar esetén Ilyen csavar nincs a kapcsolatban.  b számítása:

- erő irányában szélső csavar esetén 40  e1   3  d  3  13  1,02 0    fub 800   b  min   2,22   1,00 360  fu  1,0    

- erő irányában közbenső csavar esetén 1 50 1  p1   3  d  4  3  13  4  1,03 0   fub 800    b  min   2,22   1,00 f 360 u   1,0    

A minimális palástnyomási ellenállás: Fb12,Rd 

k1   b  fu  d  t

 M2



2,5  1,0  360  12  6,0  51,84 kN 1,25

M16-es csavarok palástnyomási ellenállása: p1  70 mm e1  55 mm

e2  40 mm

31



- erő irányára merőleges közbenső csavar esetén Ilyen csavar nincs a kapcsolatban.

 b számítása:


- erő irányában közbenső csavar esetén 1 70 1  p1   3  d  4  3  18  4  1,04 0   fub 800    b  min   2,22   1,00 f 360 u   1,0    

A minimális palástnyomási ellenállás: Fb16,Rd 

k1   b  fu  d  t

 M2



2,5  1,0  360  16  9,0  103,68 kN 1,25

Az övben elhelyezendő M16-os csavarok esetén a nyírási ellenállás , míg a gerincben elhelyezendő M12 csavarok esetén a palástnyomási ellenállás a mértékadó.

32


A szükséges és alkalmazott csavarszám: Egy övbe: nsz,öv 

NEd,f 16 V ,Rd

F



240,05  3,11 db 77,21

→

nalk,öv  4 db (2∙2 db)



166,2  3,21 db 51,84

→

nalk,gerinc  4 db (2∙2 db)

A gerincbe: nsz,g 

NEd,w 12 b,Rd

F

A hevederek húzási ellenállása: Övhevederek: Anet ,hev  (160  2  18)  12  1488 mm2 Anet ,öv  (160  2  18)  9  1116 mm2 Anet ,hev  1488 mm2  Anet ,öv  1116 mm2

→ Az övheveder megfelel!

Gerinchevederek: Anet ,hev  (100  2  13)  6  2  888 mm2

Anet ,gerinc  3877  2  160  9  2  13  6  841 mm2 Anet ,hev  888 mm2  Anet ,gerinc  841 mm2

→ A gerincheveder megfelel!

33


A kapcsolat geometriája (V.21 ábra):

V.21 ábra: A kapcsolat geometriája

34


V.2.4.2 Az alábbi számítási példa a rácsos tartó alsó övének (HEA szelvény) csavarozott illesztését és annak dokumentálását mutatja be a ConSteel/Joint modul alkalmazásával. Kiindulási paraméterek: Alkalmazott szelvény:

HEA160

Tervezési normálerő:

Övön lévő hevederlemez:

35


Gerincen lévő hevederlemez:

Ellenőrzés: A gépi számítás eredményeit az alábbi ábra mutatja:

36


V.2.5. Számítási példa (4) Az alábbi számítási példa a rácsos tartó alsó övének csavarozott illesztését mutatja az R16-os számú rúdnál zártszelvényű övrúd esetén. Zártszelvényű övrúd alkalmazása esetén az illesztésre két példát mutatunk be. Az első példában hevederlemezes, nyírt csavaros kialakítást alkalmazunk és a kapcsolat geometriáját valamint a tervezési ellenállást kézi számítással határozzuk meg (V.2.5.1). A második példában homloklemezes, húzott csavaros kialakítást alkalmazunk, ahol a kapcsolat geometriáját és a tervezési ellenállást a ConSteel/Joint program alkalmazásával határozzuk meg (V.2.4.2). V.2.5.1 Az alsó övrúd SHS120∙6 szelvényből készült. A vizsgált övrúdban ébredő tervezési erőt a IV.17. ábráról olvassuk le. NEd  646,3 kN

Alapanyag: S235, fy = 235 N/mm 2 fu = 360 N/mm 2 Az SHS120∙8 szelvény keresztmetszeti jellemzői: böv  120 mm höv  120 mm t öv  6 mm Aöv  2680mm2


fyb  640 N / mm2

M16 →

d 0  18 mm

A kapcsolatban a keresztmetszet tervezett geometriája: Az SHS szelvényű húzott rúd csavarozott illesztését az V.22 ábrán látható módon alakítjuk ki.

37


V.22 ábra: A kapcsolat típusa

A hevederek szélességének megválasztásánál és a csavarok elhelyezésénél ügyeljünk a minimális csavartávolságok betartására. M16-os csavarok esetén: Erő irányára merőlegesen: e2,min  1,2  d 0  1,2  18  21,6 mm

→ e2  30 mm

Erő irányában: e1,min  1,2  d 0  1,2  18  21,6 mm

→ e1  50 mm

p1,min  2,2  d 0  2,2  18  39,6 mm

→ p1  70 mm

Az alkalmazott hevederlemezek méretét úgy választjuk meg, hogy a hevederlemezek együttes húzási tervezési ellenállása legyen nagyobb, mint az övrúd tervezési húzási ellenállása. Ez akkor teljesül, ha az alsó és a felső heveder nettó keresztmetszeti területe egyaránt nagyobb, mint a zártszelvényű övrúd keresztmetszeti területének a fele ( Ac,net 

Aöv ). 2

A heveder szélessége: hc  höv  4  e2  120  4  30  240 mm

38


A heveder vastagsága: tc 

Aöv 2680   6,57 mm 2  (hc  2  d 0 ) ) 2  (240  2  18)

→

t c,alk  8 mm

A hevederlemez mérete: 240∙8

A tervezési húzóerő: A tervezési erő szétosztása a hevederek között: Egy hevederlemezre jutó tervezési húzóerő: NEd,c 

NEd 646,3   323,15 kN 2 2

A hevederlemez húzási ellenállása: A teljes keresztmetszet folyási ellenállása: N pl ,Rd ,c 

A  fy

 M0



240  8  235  451,20 kN 1,0

A csavarlyukakkal gyengített keresztmetszetben a nettó keresztmetszet képlékeny töréssel szembeni ellenállása: Nu,Rd ,c 

0,9  Anet  fu

 M2



0,9  (240  2  18)  8  360  423,01kN 1,25

A hevederlemez húzási ellenállása: Nt ,Rd ,c  minN pl ,Rd ,c ; Nu,Rd ,c   min451,20kN;423,01kN  423,01kN

Nt ,Rd ,c  423,01kN  NEd,c  323,15 kN → Megfelelő!

39


A csavarok tervezési ellenállása: Nyírási ellenállás (menet nélküli részen): M16-es csavarok nyírási ellenállása:

Fv ,Rd  n 

0,6  fub  Ab

 M2

 1

162   4  77,21kN 1,25

0,6  800 

Palástnyomási ellenállás: M16-es csavarok palástnyomási ellenállása: p1  70 mm e1  50 mm

e2  30 mm




40


- erő irányában közbenső csavar esetén 1 70 1  p1   3  d  4  3  18  4  1,04 0   fub 800    b  min   2,22   1,00 fu 360   1,0    

A palástnyomási ellenállás erő irányában szélső csavar esetén: Fb,Rd ,sz 

k1   b  fu  d  t

 M2



2,5  0,92  360  16  8,0  84,78 kN 1,25

A palástnyomási ellenállás erő irányában közbenső csavar esetén: Fb16,Rd 

k1   b  fu  d  t

 M2



2,5  1,00  360  16  8,0  92,16 kN 1,25

A nyírási ellenállás a mértékadó erő irányában szélső és erő irányában közbenső csavar esetén egyaránt.

A szükséges és alkalmazott csavarszám: Egy hevederben: nsz,c 

NEd,c 323,15   4,18 db Fv ,Rd 77,21

nalk,c  6 db (3∙2 db)

→

A heveder hossza: l c  4  p1  4  e2  4  70  4  50  480 mm

41




(Megjegyzés: A zártszelvényű öv felső és alsó oldalára hegesztett laposacél hegesztési varratainak az ellenőrzését is el kell végezni.)

42


V.2.5.2 Az alábbi számítási példa a rácsos tartó alsó övének (SHS szelvény) homloklemezes kialakítású csavarozott illesztését és annak dokumentálását mutatja be a ConSteel/Joint modul alkalmazásával. Kiindulási paraméterek: Alkalmazott szelvény:

SHS120*8

Tervezési normálerő:

Az övrúd és a homloklemez kapcsolatát biztosító varrat mérete: a= 7 mm Homloklemez:

43


Ellenőrzés: A gépi számítás eredményeit az alábbi ábra mutatja:

44


V.3 Rácsos tartó-oszlop kapcsolat V.3.1 Felső övrúd-oszlop kapcsolat A feladat részeként a rácsos tartó és az oszlop kapcsolatát is meg kell tervezni. A felső és az alsó övet egyaránt kapcsoljuk az oszlophoz. A felső öv és az oszlop kapcsolatát nem feszített csavarokkal alakítjuk ki. Mivel a rácsos tartó rúdszelvényeinek súlyvonalai az oszlop és a rácsos tartó találkozásánál metszik egymást, ezért az oszlop külpontosan van terhelve (ez az oszlop méretezésénél lenne fontos), míg a kapcsolat tisztán nyírt. HEA szelvényű övrúd és HEB szelvényű oszlop kapcsolatát az V.24 ábra, míg SHS szelvényű övrúd és HEB szelvényű oszlop kapcsolatát az V.25 ábra szemlélteti.

V.24 ábra: A kapcsolat kialakítása HEA szelvényű övrúd és HEB szelvényű oszlop esetén

V.25 ábra: A kapcsolat kialakítása SHS szelvényű övrúd és HEB szelvényű oszlop esetén

Mindkét kialakítás esetén a rácsos tartó felső övrúdához az övrúd tengelyére közel merőlegesen (a geometriai kialakítás függvényében) homloklemezt hegesztünk, és a csavarozott kapcsolat a homloklemez és az oszlop övlemeze között jön létre. Az oszlop méretezése nem része a féléves feladatnak, a szelvényét közelítőleg HEB200-nak javasoltuk felvenni. A homloklemez szélessége egyezzen meg az oszlop övének szélességével (HEB200-as oszlop esetén b=200 mm). A homloklemez magasságának meghatározásakor ügyeljünk a szabványban előírt minimális csavartávolságok betartására. A homloklemez vastagsága legyen legalább akkora, mint az oszlop övvastagsága. A javasolt csavarminőség: 5.6. 45


HEA szelvényű övrúd esetén 6 db csavar elhelyezését javasoljuk, míg SHS szelvényű övrúd esetén 4 db csavar alkalmazása javasolt (az ábrákon látható kialakítással). A kapcsolatra ható erő a rácsos tartó támaszának reakcióereje. A mértékadó reakcióerő a korábban számított teherkombinációk alapján kapott reakcióerők közül a legnagyobb lesz. Ennek meghatározása a ConSteel program segítségével már a rácsos tartó rúderejeinek a számításakor megtörtént. A reakcióerőre a csavarokat nyírt csavarokként kell méretezni. V.3.2 Alsó övrúd-oszlop kapcsolat A rácsos tartó alsó övruda úgy kapcsolódik az oszlophoz, hogy a rúd tengelyével párhuzamos irányú erőt ne tudjon átadni. Amennyiben a rácsos tartó alsó öve SHS szelvényből készült, akkor a zártszelvény tengelyére merőlegesen véglemezt hegesztenek. Erre a lemezre merőlegesen ráhegesztenek egy laposacélt, amit hasítéklyukas csavarozott kapcsolattal rögzítenek az oszlophoz hegesztett megmunkált laposacélhoz (V.26 ábra).

V.26 ábra: A kapcsolat kialakítása SHS szelvényű övrúd esetén

Ha a rácsos tartó alsó öve HEA szelvényből készül, akkor az oszlophoz hegesztett oválfurattal készült laposacél közvetlenül a HEA szelvény gerinclemezében kialakított hasítéklyukon keresztül csatlakozik (V.27 ábra)

V.27 ábra: A kapcsolat kialakítása HEA szelvényű övrúd esetén

46


A hasítéklyuk kialakításánál az előírt szerkesztési szabályokat figyelembe kell venni (V.28 ábra).

V.28 ábra: Hasítéklyukak megengedett távolsága az elemek szélétől

V.3.3 Számítási példa (5) Az alábbi számítási példa a rácsos tartó felső öve és az oszlop csavarozott kapcsolatát mutatja. Az oszlop HEB200 szelvényű. A kapcsolatra ható mértékadó erő a támasz reakcióereje a 11. teherkombinációból. Rz  203,61 kN

Alapanyag: S235, fy = 235 N/mm 2 fu = 360 N/mm 2 Az oszlopot alkotó HEB200 szelvény szükséges keresztmetszeti jellemzői: b  200 mm t f  15 mm pmin  pmax  100 mm

max  27 mm


fyb  300 N / mm2

M18 →

d 0  20 mm

47


A kapcsolatban a keresztmetszet tervezett geometriája: A csavarozott kapcsolatot az V.29 ábrán látható módon alakítjuk ki.

V.29 ábra: A kapcsolat kialakítása

A homloklemez szélessége megegyezik az oszlop övének szélességével, míg a vastagságának el kell érnie az oszlop övlemezének a vastagságát. Az előírt minimális csavartávolságok M18-os csavarok esetén: Erő irányára merőlegesen: e2,min  1,2  d 0  1,2  20  24 mm

→ e2 

b  p 200  100   50 mm 2 2

Erő irányában: → e1  50 mm

e1,min  1,2  d 0  1,2  20  24 mm

A homloklemez mérete: 320∙200∙16 A csavarok tervezési ellenállása: Nyírási ellenállás (menet nélküli részen): M18-es csavarok nyírási ellenállása:

Fv ,Rd  n 

0,6  fub  Ab

 M2

 1

182   4  61,07 kN 1,25

0,6  500 

48


Palástnyomási ellenállás: M18-es csavarok palástnyomási ellenállása: e1  50 mm

e2  50 mm




A palástnyomási ellenállás: Fb,Rd ,sz 

k1   b  fu  d  t

 M2



2,5  0,83  360  18  15  161,35 kN 1,25

Mindegyik csavarnál a nyírási ellenállás a mértékadó. A szükséges és alkalmazott csavarszám: nsz 

Rz 203,61   3,33 db Fv ,Rd 61,07

nalk,c  4 db M18 (2∙2 db)

→

49




A jelölt ábrák az alábbi szakirodalomból lettek átvéve vagy átalakítva: [1]

Ádány Sándor-Dulácska Endre-Dunai László-Fernezelyi Sándor-Horváth László: Acélszerkezetek 2. Speciális eljárások Tervezés az Eurocode alapján

[2]

Eurocode 3: Design of steel structures. Part 1-8: Design of joints 7. Hollow section joints

50


1. melléklet Rácsos tartó csomópontjainak és kapcsolatainak tervezése a ConSteel program Joint moduljának alkalmazásával (alkalmazási segédlet) M1.1 A Joint modul indítása A ConSteel Joint csomópont tervező program indítása kétféle módon történhet. Egyik lehetőség, hogy a ConSteel programból indítjuk, de közvetlenül a csJoint.exe futtatásával is lehetséges. Amennyiben a ConSteel Joint programot a ConSteel programból indítjuk, akkor szerkezeti modell alapú és modelltől független indítás is lehetséges. M1.1.1 Indítás a ConSteel programból modelltől független tervezés esetén A ConSteel program indítása után válasszuk a Szerkezeti elemek [1] fül alatti Csomópont szerkesztő [2] opciót (M1.1 ábra).

M1.1 ábra: A ConSteel Joint csomópont tervező program indítása a ConSte el programból szerkezeti modell hiányában

Ha már van létrehozott csomóponti modellünk egy régi modellmappában, akkor a megjelenő listából [3] kiválaszthatjuk az alkalmazandó modellt. Új csomópont szerkesztése esetén válasszuk a Létrehozás gombot [4], majd adjuk meg az új csomóponti modell nevét, utána pedig a Szelvények betöltése gomb segítségével vegyük fel a csomópontot alkotó szelvényeket. A Tovább gomb megnyomása után kezdődhet a csomópont tervezése.

M1.2 ábra: Új csomóponti modell létrehozása

51


M1.1.2 Indítás a ConSteel programból modell alapú tervezés esetén Amennyiben egy megtervezett szerkezeti modell áll a rendelkezésünkre, akkor válasszuk a Szerkezeti elemek fül alatt a Csomópont felismerése [5] opciót, majd az egérrel mutassunk rá a megtervezendő csomópontra.

M1.3 ábra: Új csomóponti modell létrehozása a csomópont felismerő eszközzel

Ekkor a program felismeri a csomópont lehetséges típusait [6] valamint a csomópontot alkotó szelvényeket. Az M2.4 ábra egy csomópont lehetséges típusait mutatja meg. A felkínált lehetőségek közül válasszuk ki a megtervezni kívánt csomóponttípust majd nyomjuk meg a Tovább [7] gombot.

M1.4 ábra: Új csomópont létrehozása a csomópont felismerő eszközzel

M1.2 Rácsos tartó csomópontjának tervezése Első lépésként a ConSteel programmal töltsük be a Tervezési segédlet IV. fejezete alapján elkészített rácsos tartó szerkezeti modellt. Ezután válasszuk a Szerkezeti elemek fül alatt található Csomópont felismerése opciót, majd az egérrel mutassunk rá a szerkezeti modell megfelelő csomópontjára. Ez a tervezési feladat esetén a rácsos tartó oszlophoz legközelebb eső alsó csomópontja. Ekkor a Joint modul megjeleníti a felismert csomóponti típusokat (M1.5 ábra), amiből válasszuk ki a rácsos tartó csomópontjára vonatkozót [8]. Utána nyomjuk meg a Tovább gombot [9]. 52


M1.5 ábra: Rácsos tartó csomópont modell létrehozása a csomópont felismerő eszközzel

Ekkor megjelenik a rácsos tartó csomópontjának tervezési paramétereit állító panel (csomópont részletezése) (M1.6 ábra) és a rácsos tartó aktuális elrendezését mutató oldalnézeti rajz [10]. A rácsos tartó csomópontjának megfelelő kialakításához először az övrúd [11] valamint a két rácsrúd [12] [13] beállításait kell elvégezni. Amennyiben a csomópontot a Csomópont felismerése opció alkalmazásával hoztuk létre, akkor a rácsos tartó szerkezeti modellje alapján a program automatikusan generálja a rudak keresztmetszetét valamint a rácsrudak hajlásszögét. Szükség esetén lehetőség van a keresztmetszetek szelvényének [14] valamint a rácsrudak hajlásszögének [15] a módosítására.

M1.6 ábra: A rácsos t artó csomópontjának tervezési paramétereit állító panel

Következő lépésben válasszuk a Csomóponti terhek menüpontot [16] majd a csomóponti terhek adatai (M1.7 ábra) táblázatban válasszuk a csomóponti terhek 53


táblázatos (kézi) [19] megadása opciót. Ezután nyomjuk meg az Új [20] gombot, majd a megjelenő táblázatba írjuk be a mértékadó normálerőket [21]. A normálerők beírásánál vegyük figyelembe a táblázat alatt látható előjelszabályt [22]. A panel jobb oldali alsó táblázatában látható a csomópont aktuális paramétereihez tartozó ellenőrző számítás eredménye [23]. Amennyiben piros színű hibajelzés látható, akkor a külpontosság [17] valamint a varratméretek [18] módosításával lehet a csomópontot optimalizálni.

M1.7 ábra: Csomóponti terhek megadása

M1.3 Rácsos tartó alsó övének (HEA szelvényű) csavarozott illesztése Első lépésként indítsuk el a ConSteel Joint programot, majd válasszuk az Új modell létrehozása [24] ikont (M1.8 ábra). Adjunk nevet a modellnek majd nyomjuk meg a Rendben gombot.

M1.8 ábr a: Új modell létrehozása a ConSteel Joints programm al

54


A Létrehozás ikon megnyomása után adjunk nevet a csomópontnak [25] és válasszuk ki a szelvénytárból az alkalmazott szelvényt [26] (M1.9 és M1.10 ábrák).

M1.9 ábra: A létrehozás módjának kiválasztása

Klikkeljünk a Betölt [28] ikonra majd zárjuk be az ablakot [29]. A Tovább [27] gomb megnyomása után felugró ablak segítségével lehet kiválasztani a vizsgálandó csomópont típusát (M1.11 és M1.12 ábrák).

M1.10 ábr a: Szelvény betöltése szelvénykönyvtárból

M1.11 ábr a: Csomópont típusának kiválaszt ása

55


M1.12 ábr a: Gerendaillesztés kialakítási lehetőségei

Itt válasszuk a Gerendaillesztés csomópont [30] ikonját majd a Heveder lemezes gerendatoldás [31] ikont. A Létrehozás [32] gomb megnyomása után megjelenik a csomóponttervező ablak, ahol a program által generált kezdeti megoldás térbeli modelljét látjuk. Itt először a csomóponti terheket kell megadni. Válasszuk a csomóponti terhek táblázatos (kézi) megadása opciót [33]. Ezután nyomjuk meg az Új gombot [34], majd a megjelenő táblázatba írjuk be az illesztendő alsó övrúdban keletkező mértékadó normálerőt [35]. A normálerő beírásánál vegyük figyelembe a táblázat alatt látható előjelszabályt (M1.13 ábra).

M1.13 ábr a: Csomóponti terhek megadása

Utána az övön lévő hevederlemez beállításai következnek (M1.14 ábra). Itt tudjuk megadni az alkalmazott csavarok méretét és anyagminőségét [36], a hevederlemez méreteit [37] valamint a csavarok vízszintes és függőleges elhelyezését [38]. Külső és belső hevederlemezt egyaránt alkalmazzunk.

56


M1.14 ábr a: Hevederlemez beállításai

Hasonló módon végezzük el a gerincen lévő hevederlemez beállításait is (M1.15 ábra). A bal és a jobb oldali gerenda szelvényének a program automatikusan a már korábban betöltött HEA szelvényt alkalmazza. A panel jobb oldali alsó táblázatában látható a csomópont aktuális paramétereihez tartozó ellenőrző számítás eredménye. Amennyiben piros színű hibajelzés látható, akkor a csavarméretek, a csavarok darabszáma és a csavarkiosztás módosításával lehet optimalizálni a csomópontot. M1.4 Rácsos tartó alsó övének (SHS szelvényű) csavarozott illesztése Indítsuk el a ConSteel Joint programot, majd válasszuk az Új modell létrehozása [24] ikont (M1.8 ábra). Miután elneveztük a modellt nyomjuk meg a Rendben gombot. A Létrehozás ikon megnyomása után adjunk nevet a csomópontnak [25] és válasszuk ki a szelvénytárból az alkalmazott szelvényt [26] (M1.9 és M1.10 ábrák). Klikkeljünk a Betölt [28] ikonra majd zárjuk be az ablakot [29]. A Tovább [27] gomb megnyomása után felugró ablak segítségével lehet kiválasztani a vizsgálandó csomópont típusát (M1.15 és M1.16 ábrák).

M1.15 ábr a: Csomópont típusának kíválaszt ása

57


M1.16 ábr a: Gerendaillesztés kialakítási lehetőségei

Itt válasszuk a Rácsos tartó csomópont [39] ikonját majd a Húzott övrúd illesztés [40] ikont. A Létrehozás [41] gomb megnyomása után megjelenik a csomóponttervező ablak ahol a program által generált kezdeti megoldás térbeli modelljét látjuk. Először a csomóponti terheket kell megadni. Válasszuk a csomóponti terhek táblázatos (kézi) megadása opciót [42]. Ezután nyomjuk meg az Új gombot [43], majd a megjelenő táblázatba írjuk be az illesztendő alsó övrúdban keletkező mértékadó normálerőt [44]. A normálerő beírásánál vegyük figyelembe a táblázat alatt látható előjelszabályt [45] (M1.17 ábra).

M1.17 ábr a: Csomóponti terhek megadása

Utána a zártszelvény méretét [46] kell ellenőrizni és az alkalmazott varratméretet [47] kell megadni (M1.18 ábra). Végül a homloklemez méreteit [48], az alkalmazott csavarok méretét és anyagminőségét [49] valamint a csavarok geometriai elhelyezését [50] kell megadni (M1.19 ábra). Mivel húzott csavarokat alkalmazunk ezért nagyszilárdságú (8.8 vagy 10.9) csavarokat célszerű alkalmazni. A csomópont aktuális paramétereihez tartozó ellenőrző számítás eredménye a panel jobb oldali alsó táblázatában található [51]. Amennyiben piros színű hibajelzés 58


látható, akkor a csavarméretek, a csavarkiosztás valamint a homloklemez vastagságának módosításával történhet a csomópont optimálása.

M1.18 ábr a: Övrúd szelvényének és a varratméretek megadása

M1.19 ábr a: Alkalmazott homloklemez és a csavarok beállításai

59

Tartószerkezetek IV

Recommend Documents