English
Język Polski
Sztywność obrotowa podparcia sprężystego płatwi typu Z połączonej z poszyciem z blachy trapezowej z usztywnieniem pośrednim
DOI:
https://doi.org/10.24425/ace.2024.150974Abstrakt
Obudowa z blach trapezowych mocowanych bezpośrednio do płatwi z kształtownika typu Z profilowanych na zimno jest powszechnie stosowana w systemach dachowych hal magazynowych. Rozwój technologii profilowania blach stalowych spowodował wprowadzenie blach trapezowych o coraz bardziej skomplikowanych przekrojach, w których występują liczne podłużne usztywnienia pośrednie (profile drugiej generacji). Jednakże za tym rozwojem nie podążają przepisy normowe zawarte w Eurokodzie 3-1-3, zgodnie z którymi należy określić wartość sztywności obrotowej podparcia sprężystego płatwi CD. W przepisach tych nie tylko brakuje wytycznych dla blach trapezowych drugiej generacji, ale są one również bardzo ograniczone w przypadku blach bez dodatkowych usztywnień (blachy pierwszej generacji). Niestety prowadzi to do sytuacji, w których projektanci konstrukcji stalowych zmuszeni są ignorować ograniczenia opisanych w nich zasad, nie mając pewności, czy obliczona wartość nośności wyboczeniowej pasa swobodnego płatwi jest prawidłowa. Zgodnie z tymi zapisami sztywność CD można również wyznaczyć z bardzo prostego wzoru (130p), w którym wartość sztywności zależy tylko od parametru p, czyli liczby łączników blacha-płatew na metr długości płatwi. Ze względu na swoją prostotę wzór ten jest częściej stosowany w praktyce inżynierskiej, jednak daje wyniki zawsze po stronie niebezpiecznej (zawyżającej nośność płatwi), co pokazano we wcześniejszych badaniach przeprowadzonych przez Autora i dlatego należy go usunąć z Eurokodu 3-1-3. We wcześniejszych badaniach również zostało wykazane, że zastosowanie dwóch łączników blacha-płatew w co drugiej fałdzie blachy trapezowej skutkuje większymi wartościami sztywności obrotowej CD. Jednakże w badaniach tych wykorzystano wyłącznie blachy trapezowe pierwszej generacji, w których nie zastosowano podłużnych usztywnień pośrednich. W opisanych w niniejszej pracy badaniach eksperymentalnych zastosowano blachę trapezową drugiej generacji z żebrami usztywniającymi na środnikach i w dolinie fałdy.Bibliografia
[1] EN 1993-1-3 Eurocode 3 – Design of steel structures. Part 1-3: General rules – Supplementary rules for cold-formed members and sheeting. European Committee for Standardization, 2006.
[2] B. W. Schafer and T. Pekoz, “Computational modeling of cold-formed steel: characterizing geometric imperfections and residual stresses”, Journal of Constructional Steel Research, vol. 47, no. 3, pp. 193-210, 1998, doi: 10.1016/S0143-974X(98)00007-8.
[3] G. J. Hancock, “Design for distortional buckling of flexural members”, Thin-Walled Structures, vol. 27, no. 1, pp. 3-12, 1997, doi: 10.1016/0263-8231(96)00020-1.
[4] J. P. Papangelis, G. J. Hancock, and N. S. Trahair, “Computer design of cold-formed C- and Z-section purlins”, Journal of Constructional Steel Research, vol. 46, no. 1-3, pp. 169-171, 1998, doi: 10.1016/s0143-974x(98)00085-6.
[5] J. Bródka, M. Broniewicz, and M. Giżejowski, Kształtowniki gięte: poradnik projektanta. Arkady, 2006.
[6] ENV 1993-1-3 Eurocode 3 – Design of steel structures. Part 1-3: General rules – Supplementary rules for cold-formed members and sheeting. European Committee for Standardization, 1996.
[7] J. Lindner and T. Gregull, “Torsional restraint coefficients of profiled sheeting”, in Proc. Of International Association for Bridge and Structural Engineering, Colloquium Stockholm. Zürich, Switzerland, 1986, pp. 161-168.
[8] J. Lindner, “Stabilisierung von Trägern durch Trapezbleche”, Stahlbau, vol. 56, no. 1, pp. 9-15, 1987.
[9] J. Lindner and T. Gregull, “Drehbettungswerte für Dachdeckungen mit untergelegter Wärmedämmung”, Stahlbau, vol. 58, no. 6, pp. 173-179, 1989.
[10] J. Lindner and F. Groeschel, “Drehbettungswerte für die Profilblechbefestigung mit Setzbolzen bei unterschiedlich grossen Auflasten”, Stahlbau, vol. 65, no. 6, pp. 218-224, 1996.
[11] J. Lindner, “Restraint of beams by trapezoidally sheeting using different types of connection”, in Stability and Ductility of Steel Structures, T. Usami and Y. Itoh, Eds. Elsevier, 1998, pp. 27-36, doi: 10.1016/B978-008043320-2/50004-6.
[12] T. Vrany, “Rotační podepření tenkostênné ocelové vaznice krytinou”, Ph.D. Dissertation, Czech Technical University of Prague, Praha, 2002.
[13] T. Vrany, “Effect of loading on the rotational restraint of cold-formed purlins”, Thin-Walled Structures, vol. 44, no. 12, pp. 1287-1292, 2006, doi: 10.1016/j.tws.2007.01.004.
[14] M. Gajdzicki and J. Goczek, “Numerical Determination of Rotational Restraint of Cold-formed Z-purlin According to EC3”, International Journal of Steel Structures, vol. 15, no. 3, pp. 633-645, 2015, doi: 10.1007/s13296-015-9010-x.
[15] M. Gajdzicki and J. Goczek, “Influence of Sheet-to-purlin Fastener Properties on the Rotational Restraint of Cold-formed Z-purlins”, International Journal of Steel Structures, vol. 17, no. 2, pp. 711-721, 2017, doi: 10.1007/s13296-017-6025-5.
[16] F. Wang, H. Zhang, J. Yang, L. Bai, and C. Ren, “Numerical studies of the rotational stiffness of purlin-sheeting system”, International Journal of Steel Structures, vol. 18, no. 3, pp. 719-733, 2018, doi: 10.1007/s13296-018-0048-4.
[17] Y. Zhang, J. Xue, X. Song, and Q. Zhang, “Numerical Parametric Analysis of the Ultimate Loading-Capacity of Channel Purlins with Screw-Fastened Sheeting”, International Journal of Steel Structures, vol. 18, pp. 1801-1817, 2018, doi: 10.1007/s13296-018-0080-4.
[18] M. Gajdzicki, “Sheet-to-purlin fasteners arrangement and the value of rotational restraint of cold-formed Z-purlins”, Journal of Constructional Steel Research, vol. 151, pp. 185-193, 2018, doi: 10.1016/j.jcsr.2018.09.028.
[19] I. Balazs, J. Melcher, and A. Belica, “Experimental investigation of torsional restraint provided to thin walled purlins by sandwich panels under uplift load”, Procedia Engineering, vol. 161; pp. 818-824, 2016, doi: 10.1016/j.proeng.2016.08.718.
[20] K. Ciesielczyk and R. Studziński, “Experimental and numerical investigation of stabilization of thin-walled Z-beams by sandwich panels”, Journal of Constructional Steel Research, vol. 133, pp. 77-83, 2017, doi: 10.1016/j.jcsr.2017.02.016.
[21] H. Yang and F. Bai, “Buckling behavior of cold-formed C/Z-section purlins incorporating the effects of diaphragm and the screw location”, Advances in Structural Engineering, vol. 23, no. 6, pp. 1114-1128, 2020, doi: 10.1177/1369433219888739.
[22] C. Zhao, J. Yang, F. Wang, et al., “Rotational stiffness of cold-formed steel roof purlin-sheeting connections”, Engineering Structures, vol. 59, pp. 284-297, 2014, doi: 10.1016/j.engstruct.2013.10.024.
[23] Z. Nagy, B. Bács, A. Kelemen, A. Sánduly, Ö. Nagy, and B. Lörincz, “Rafter-purlin connection stiffness impact on the stress skin effect of corrugated sheet claddings”, Thin-Walled Structures, vol. 185, 2023, doi: 10.1016/j.tws.2023.110615.
[24] C. Ren, X. Zhao, and Y. Chen, “Buckling behavior of partially restrained cold-formed steel zed purlins subjected to transverse distributed uplift loading”, Engineering Structures, vol. 114, pp. 14-24, 2016, doi: 10.1016/j.engstruct.2016.01.048.
[25] K. Reszut, I. Szewczak, P. Różyło, and M. Guminiak, “Impact of numerical modelling of kinematic and static boundary conditions on stability of cold-formed sigma beam”, Archives of Civil Engineering, vol. 69, no. 2, pp. 311-323, 2023, doi: 10.24425/ace.2023.145269.
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
