Badania doświadczalne spawanych naroży ram stalowych

Abstrakt

Naroże ramy stalowej, nazywane również węzłem narożnym, bądź okapowym, jest miejscem połączenia słupa oraz rygla ramy. W praktyce inżynierskiej węzły tego typu można projektować jako śrubowe bądź spawane. Przy spełnieniu pewnych wymagań (dotyczących np. odporności na niestateczność płaskich, ścinanych ścianek), węzły tego typu można obliczać zalecaną przez EC3 metodą składnikową. Tematem niniejszej pracy jest przedstawienie metodyki badań naroży ram o smukłych, wrażliwych na wyboczenie środnikach, wraz z prezentacją otrzymanych wyników. Do badań przyjęto węzeł narożny, w którym pod kątem prostym połączono dwa dwuteowe króćce blachownicowe, zakończone grubymi blachami węzłowymi. W efekcie, zasadnicza część węzła przyjęła postać kwadratowego panelu środnika, którego wszystkie krawędzie są podparte pasami oraz żebrami usztywniającymi. W ramach przyjętego programu badań określono parametry mechaniczne materiału, z którego wykonano naroża. Na etapie prefabrykacji węzłów, z arkuszy blach pobrano próbki do badań materiału w statycznej próbie rozciągania. Ponadto, naroża poddano ocenie dokładności wykonania, ze szczególnym uwzględnieniem imperfekcji (odchyłek geometrycznych) względem płaszczyzny środkowej naroża. Pomiary wykonano metodą geometrycznej niwelacji precyzyjnej, określając położenie wybranych punktów wypoziomowanego naroża. Różnica rzędnych: podparcia naroża oraz danego punku, stanowiła poszukiwaną odchyłkę. Zasadnicze badania przeprowadzono na trzech jednakowych narożach spawanych, na specjalnie przygotowanym do tego celu stanowisku badawczym. Stanowisko to składało się z dwóch sztywnych ramion, które w górnej części połączono badanym węzłem narożnym. Scalone elementy osadzono na dwóch podporach: z lewej strony na podporze przegubowo nieprzesuwnej (w zasadniczej części badania z blokadą przesuwu poziomego), z prawej strony na podporze przegubowo przesuwnej. Obciążenie działające na badane naroże ramy uzyskano przy użyciu siłowników hydraulicznych, które wywierały siłę poziomą w miejscu podparcia prawego ramienia. Zapis danych podczas trwania badań odbywał się przy użyciu dwóch niezależnie działających systemów: SAD 256 z zestawem zintegrowanych czujników oraz Pontos/Aramis wraz z dwoma kamerami.