Terästyyppiliitosten suunnittelu
Puotunen, Mikael (2019)
Puotunen, Mikael
2019
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019051710339
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019051710339
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tavoitteena on kartoittaa teräsrakenteisten ruuvi- ja hitsiliitosten käyttäytymistä ja kestävyyttä erisuuntaisilla rasituksilla. Mitoituksen tavoitteena on saavuttaa liitokselle sitkeä murtotapa, jolla vältetään äkillinen kantokyvyn menetys.
Työssä käsitellään seuraavien liitoksien mitoitustarkastelut. Rakenneputken jatkosliitoksessa liitoslevy hitsataan suoraan rakenneputken sisäpintaan rakenneputkea loveamatta. Liitoslevyn toinen pää kiinnittyy ruuviliitoksen välityksellä tuettavaan/tukevaan rakenteeseen. Mitoitusta tarkastellaan normaalivoiman suuntaisilla rasituksilla.
Avoprofiilipalkin ripalevyliitos kiinnitetään hitsiliitoksen välityksellä pilariin, jossa profiilina on joko rakenneputki tai avoprofiili. Tämän liitoksen suunnittelun tavoite on että ruuvit pääsevät kiertymän yhteydessä siirtymään liitoslevyn ruuvirei’issä ilman ylimääräisiä leikkausvoimia. Liitoksen kiertymiskyky varmennetaan laskemalla ruuvivälysten perusteella mahdollinen maksimikiertymä, ja tarvittaessa käytetään pidennettyjä reikiä työssä esitetyllä tavalla. Liitosta kuormitetaan sekä palkin leikkausvoiman että palkin normaalivoiman suuntaisesti. Pidennettyjen reikien lisääminen samanaikaisen leikkausvoiman ja normaalivoiman tapaukseen aiheuttaa soveltamista vaativan tilanteen eurokoodipohjaiselle mitoitukselle.
Liitosten mitoitustarkastelut tehdään eurokoodien määrittämien laskentakaavojen ja reunaehtojen mukaisesti. Työn lopputuotteina ovat Introgroup Oy:lle tehtävät liitoskohtaiset Mathcad 15 -laskentapohjat. Työssä tehdään myös laskentapohjille vertailulaskelmat Idea Statica 9 -liitosten FEM-laskentaohjelmalla. The goal of this thesis was to gain information about bolted and welded connections and to become competent in designing them.
The connection types that discussed in this thesis are a splice connection for a structural pipe and a fin-plate connection.
Int the splice connection of a structural pipe the tongue plate is welded directly inside the structural pipe without cutting the pipe. The other side of the tongue plate connects to supported/supportive structure via a bolted connection.
In the simple beam to column connection in which the beam profile is an open section and the columns profile is either an open section or a structural pipe. The goal of this connection design is that the connection is truly hinged and the bolts will not receive any additional shear stresses from the rotation of the bolt line. The rotational ability of the connection is ensured by calculating the maximum rotation based on bolt clearances. Slotted holes are used to ensure rotational ability if needed. The connection is loaded with shear force from the beam and axial force from the beam. Adding slotted holes to this gives a unique situation to be calculated by the rules of eurocode.
The design of these connections were based in eurocodes. The end product of this thesis was to produce Mathcad 15 based design sheets and the written part of the thesis. The calculating accuracy was compared to Idea Statica 9 -FEM-design software results.
Työssä käsitellään seuraavien liitoksien mitoitustarkastelut. Rakenneputken jatkosliitoksessa liitoslevy hitsataan suoraan rakenneputken sisäpintaan rakenneputkea loveamatta. Liitoslevyn toinen pää kiinnittyy ruuviliitoksen välityksellä tuettavaan/tukevaan rakenteeseen. Mitoitusta tarkastellaan normaalivoiman suuntaisilla rasituksilla.
Avoprofiilipalkin ripalevyliitos kiinnitetään hitsiliitoksen välityksellä pilariin, jossa profiilina on joko rakenneputki tai avoprofiili. Tämän liitoksen suunnittelun tavoite on että ruuvit pääsevät kiertymän yhteydessä siirtymään liitoslevyn ruuvirei’issä ilman ylimääräisiä leikkausvoimia. Liitoksen kiertymiskyky varmennetaan laskemalla ruuvivälysten perusteella mahdollinen maksimikiertymä, ja tarvittaessa käytetään pidennettyjä reikiä työssä esitetyllä tavalla. Liitosta kuormitetaan sekä palkin leikkausvoiman että palkin normaalivoiman suuntaisesti. Pidennettyjen reikien lisääminen samanaikaisen leikkausvoiman ja normaalivoiman tapaukseen aiheuttaa soveltamista vaativan tilanteen eurokoodipohjaiselle mitoitukselle.
Liitosten mitoitustarkastelut tehdään eurokoodien määrittämien laskentakaavojen ja reunaehtojen mukaisesti. Työn lopputuotteina ovat Introgroup Oy:lle tehtävät liitoskohtaiset Mathcad 15 -laskentapohjat. Työssä tehdään myös laskentapohjille vertailulaskelmat Idea Statica 9 -liitosten FEM-laskentaohjelmalla.
The connection types that discussed in this thesis are a splice connection for a structural pipe and a fin-plate connection.
Int the splice connection of a structural pipe the tongue plate is welded directly inside the structural pipe without cutting the pipe. The other side of the tongue plate connects to supported/supportive structure via a bolted connection.
In the simple beam to column connection in which the beam profile is an open section and the columns profile is either an open section or a structural pipe. The goal of this connection design is that the connection is truly hinged and the bolts will not receive any additional shear stresses from the rotation of the bolt line. The rotational ability of the connection is ensured by calculating the maximum rotation based on bolt clearances. Slotted holes are used to ensure rotational ability if needed. The connection is loaded with shear force from the beam and axial force from the beam. Adding slotted holes to this gives a unique situation to be calculated by the rules of eurocode.
The design of these connections were based in eurocodes. The end product of this thesis was to produce Mathcad 15 based design sheets and the written part of the thesis. The calculating accuracy was compared to Idea Statica 9 -FEM-design software results.