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2024-07-15

Wpływ usztywnień w pasach dźwigara w przypadku połączeń sztywnych ram

W jaki sposób usztywnienia na zewnętrznych krawędziach pasów sztywnej belki łączącej ramy wpływają na maksymalny moment wyboczeniowy oraz sztywność obrotową i towarzyszące przemieszczenia na konstrukcji ramy?


Odpowiedź:

Umieszczenie usztywnienia w sztywnym połączeniu ramy początkowo wpływa na nośność połączenia.
Aby to zilustrować, poniższy rysunek przedstawia porównanie 5 połączeń, które są zasadniczo takie same konstrukcyjnie i różnią się tylko usztywnieniami na pasach dźwigara.
Dabei wird der erste betrachtete Anschluss ohne Steifen an den Flanschaußenkanten ausgeführt und die folgenden mit Steifen von 5; 8; 20 und 30 mm Dicke.
Dabei lässt sich eine Steigerung des maximal aufnehmbaren Momentes von 12-33 % feststellen.
Ab einer Blechdicke von 20 mm ergibt sich keine weitere Erhöhung des maximal aufnehmbaren Momentes, da die maximalen Grenzdehnungen stets im angeschlossenen Träger überschritten werden.

Ponadto usztywnienia mają wpływ na sztywność obrotową połączenia i związany z tym wpływ na odkształcenia całej konstrukcji.
Zur Veranschaulichung des Einflusses der Steifen auf die Verformung des Gesamttragwerks wurden 3 Anschlusskonfigurationen erstellt, welche hinsichtlich der Schrauben-; Stirnplatten- und Trägergeometrien sowie deren Materialien identisch sind, jedoch als Ausführung ohne Steifen, mit Steifen von 5 mm Dicke sowie mit Steifen von 30 mm Dicke.
Vereinfacht wurden die ermittelten Rotationssteifigkeiten einer Anschlusskonfiguration an allen Knoten eines Rahmentragwerks gleich angesetzt (Bei exakter Betrachtung wäre diese auch bei baugleichen Anschlüssen abweichend, da die Rotationsteifigkeit vom Verhältnis des maximal am Anschluss wirkenden Momentes zum maximal aufnehmbaren Moment des Anschlusses abhängt).
Połączenie bez usztywnień ma sztywność obrotową równą 138 [MNm/rad].
Für den Anschluss mit 5 mm dicken Steifen eine Rotationssteifigkeit von 181[MNm/rad], sowie 217 [MNm/rad] für die Anschlusskonfiguration mit 30 mm dicken Steifen. Jako kolejny model porównawczy, zamodelowano całą konstrukcję za pomocą całkowicie połączonych sztywno belek.
Wie in untenstehender Abbildung zu sehen ist, schwanken die maximalen horizontalen Verschiebungen dabei zwischen 57 mm für den Anschluss ohne Steifen; 55 mm bei einer Steife von 5 mm; 54 mm bei einer Steife von 30 mm sowie 48 mm bei Vernachlässigung der Rotationssteifigkeit (vollständig biegesteif).


Autor

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