stiv momentmodstandende stråle-til-HSS-søjleforbindelser

der er en række offentlige domæneforbindelsesløsninger til momentmodstandende rammer under høj seismisk belastning tilgængelige som prækvalificerede designs i AISC 358, men ingen af disse vedrører direkte hule strukturelle sektionsmedlemmer. Dette fravær af godkendte seismiske momentforbindelser i fuld styrke til hule sektioner opfattes undertiden som en barriere for at bruge HSS-søjler i sådanne rammer (anerkender, at v-sektioner typisk ville blive valgt til bjælker) i Nordamerika.

Membrantilgang

i Japan er der en meget høj udnyttelse af hule sektioner som søjler i stål, der er stift forbundet momentbestandige rammer, da sådanne forbindelser er prækvalificerede, og fabrikationsbutikker er meget fortrolige med denne konstruktionsmåde. Ved hjælp af en (anbefalet) konstruktionsprocedure med stærk søjle-svag stråle er der normalt behov for tværgående søjlestivere for at opnå fuld momentkapacitet for at overføre aksiale belastninger i bjælkeflangerne. Disse (to) stivere kan enten være interne, eksterne eller gennem membraner, hvoraf eksempler er angivet i Fig. 1.

Fig. 1: Membranforbindelse til RHS-søjle: (a) ekstern; B) til og med

udformningsprocedurerne for disse membrantilslutningstyper er anført i kapitel 8 i Cidect-Konstruktionsvejledning nr.9 Om tilslutninger til HSS-søjler (2004). Den gennemgående membran (Fig. 1 (b)) er den mest populære i Japan, men fremstillingsproceduren mellem membran og søjle er nu standardiseret der og udføres stort set af svejserobotter i butikken. Denne teknik og den forventede kvalitet er vanskelig at opnå for butikker, der ikke er bekendt med en sådan fabrikation. Den eksterne membranmetode til afstivning af søjlen er et praktisk alternativ til udbredt implementering; det er meget enklere at fremstille, og de formede membraner kan glides over en HSS-søjle uden at skære søjleelementet. Dette koncept er allerede blevet vedtaget i alvorlige seismiske regioner andre steder (f.eks. 2).

Fig. 2: Ekstern membran til runde HSS-søjleforbindelse (Auckland Lufthavn, Danmark)

proprietære forbindelser

AISC 358 har prækvalificeret Contech-forbindelsen til specielle Momentrammer (SMF ‘er) og mellemliggende Momentrammer (IMFs), med stråle-klare spænd-til-dybde-forhold på kursist 7 (for SMF’ er) og kursist 5 (for IMF ‘ er) og 16 tommer. firkantede søjler. Kristian Jensen (www.conxtech.com) har også modtaget ICC-es-kvalifikation til en anden version, forbindelsen til mindre kolonner. Denne proprietære forbindelse (vist i Fig. 3) består af kravesamlinger, der danner en kompressionskrave omkring en firkantet HSS-søjle, når den fastgøres med højstyrkeforspændte bolte. Stiv biaksial fasthed opnås mellem søjlen (betonfyldt) og op til fire bjælkebjælker uden feltsvejsning. Søjlekraver (med en 3D-konisk) er oprindeligt shop-svejset til alle fire hjørner af søjlen, og bjælkekraver (også koniske) er på samme måde shop-svejset til de øverste og nederste bjælkeflanger, derefter på stedet sænkes bjælkerne ned i deres understøtninger på søjlen, og til sidst strammes delene sammen med diagonale bolte i søjlehjørnerne. Kraverne (smedet og bearbejdet) er designet til at forblive i det væsentlige elastiske med tilstrækkelig styrke til at tvinge hængsling i bjælkerne. I konventionel momentrammedesign holdes antallet af momentmodstandsrammer på et minimum af økonomiske grunde, men med dette indramningssystem opnås en “distribueret momentmodstandsramme”, da alle eller de fleste strålekolonneforbindelser er momentmodstandsfulde, og dette fører til meget større redundans og robusthed med øget modstand mod progressivt sammenbrud (AISC 358). Dette patenterede biaksiale indramningssystem af Californien-baserede Contekstech Krost er prækvalificeret af AISC 358 for kun 16 i. firkantede HSS betonfyldte søjler på nuværende tidspunkt.

Fig. 3: Model af Conchtech-forbindelse med forbindelse til et øjeblik, og med en stråle fjernet

et andet seismisk momentforbindelsessystem, der potentielt kan anvendes til firkantet og rektangulært HSS, men ikke prækvalificeret på nuværende tidspunkt af AISC 358, er sideplade www.sideplate.com). dette system bruger en række svejsede plader til at skabe en stiv, fast plan forbindelse mellem søjlen og B-sektionsstrålen(e). I butikken svejses flangedækselplader til toppen og bunden af bjælken(E), og sidepladerne svejses til to sider af søjlen. På stedet, i den seneste udførelsesform for dette system, kan forbindelsen afsluttes ved at bolte bjælkedækselpladerne til vinkler, der stikker ud fra søjlens sideplader. Dette koncept har potentialet for udvikling som en prækvalificeret proprietær seismisk momentforbindelse til HSS-søjler.

boltede endeplader eller beslag til bjælke-til-HSS-søjleforbindelser

rækken af prækvalificerede forbindelser i AISC 358 inkluderer boltede ustiffede og afstivede udvidede endeplademomentforbindelser samt Kaiser-boltbeslaget, som er en proprietær form, der anvender støbte stålstivede beslag. Disse standard-og proprietære forbindelser er udviklet til brug med kolonner med V-sektion. Tilpasning af sådanne konfigurationer til HSS-kolonner kræver udvikling af løsninger, der beskæftiger sig med spørgsmålet om lokale deformationer i forbindelseskolonnefladen.

at opnå fuld stivhed såvel som øjeblikkelig overstyrke i direkte boltede forbindelser til ansigterne på HSS-søjler kan være vanskeligt og er ofte upraktisk, da søjlevæggene typisk skal forstærkes på en eller anden måde; for eksempel ved tilsætning af kraver eller kraveplader. Fig. 4 illustrerer en gennemførlig løsning til en endepladetilslutning til en betonfyldt HSS-søjle ved hjælp af lange “gennemgående bolte”. Tovejsforbindelser kan være detaljerede, så boltene eller stængerne er lidt forskudt.

Fig. 4: Endepladeforbindelser til en betonfyldt søjle ved hjælp af lange “gennemgående bolte”