sztywne, odporne na moment połączenia belki z kolumną HSS

istnieje wiele rozwiązań połączeń domeny publicznej dla RAM chwilowych pod obciążeniem sejsmicznym dostępnych jako wstępnie kwalifikowane projekty w AISC 358, jednak żadne z nich nie dotyczy bezpośrednio pustych elementów konstrukcyjnych. Ten brak potwierdzonych połączeń sejsmicznych o pełnej wytrzymałości dla profili pustych jest czasami postrzegany jako bariera dla stosowania kolumn HSS w takich ramach (uznając, że sekcje W byłyby zwykle wybierane dla belek) w Ameryce Północnej.

podejście membranowe

w Japonii istnieje bardzo wysokie wykorzystanie kształtowników pustych jako kolumn w stalowych sztywno połączonych ramach odpornych na moment, ponieważ takie połączenia są wstępnie kwalifikowane, a sklepy produkcyjne są bardzo zaznajomione z tym sposobem budowy. Stosując (zalecaną) procedurę projektowania silnej kolumny-słabej belki, w celu osiągnięcia pełnej pojemności momentu poprzeczne usztywnienia kolumn są zwykle potrzebne do przenoszenia obciążeń osiowych w kołnierzach belki. Te (dwa) usztywnienia mogą być wewnętrzne, zewnętrzne lub przez membrany, których przykłady podano na Fig. 1.

rys. 1: Połączenie membranowe z kolumną RHS: (a) zewnętrzne; B) poprzez

procedury projektowe dla tych typów połączeń membranowych podano w rozdziale 8 przewodnika projektowania CIDECT nr 9 dotyczącego połączeń z kolumnami HSS (2004). Przepona przelotowa (rys. 1 (b)) jest najpopularniejszy w Japonii, ale procedura wytwarzania membrany do kolumny jest teraz standaryzowana i w dużej mierze wykonywana przez roboty spawalnicze w sklepie. Ta technika, a wynikająca z niej oczekiwana jakość, jest trudna do osiągnięcia dla sklepów nieznających takiej produkcji. Metoda usztywniania kolumny z membraną zewnętrzną jest praktyczną alternatywą dla szerokiego zastosowania; jest to znacznie prostsze do wykonania, a ukształtowane membrany można wsunąć na kolumnę HSS bez przecinania członu kolumny. Koncepcja ta została już przyjęta w ciężkich regionach sejsmicznych gdzie indziej (np. 2).

rys. 2: Membrana zewnętrzna do okrągłej kolumny HSS (lotnisko Auckland, Nowa Zelandia)

zastrzeżone połączenia

AISC 358 wstępnie zakwalifikował połączenie momentowe ConXtech® ConXL™ dla specjalnych ram Momentowych (SMFs) i pośrednich RAM Momentowych (IMFs), o współczynnikach rozpiętości wiązki do głębokości ≥ 7 (dla SMFs) i ≥ 5 (dla IMFs) oraz 16 cali. kwadratowe kolumny. ConXtech® (www.conxtech.com) otrzymał również kwalifikację ICC-ES dla innej wersji, połączenia momentowego ConXR™, dla mniejszych kolumn. To własnościowe połączenie (pokazane na Rys. 3) składa się z zespołów kołnierzy, które tworzą kołnierz kompresyjny wokół kwadratowej kolumny HSS, gdy są mocowane za pomocą naprężonych śrub o wysokiej wytrzymałości. Sztywne dwuosiowe mocowanie uzyskuje się między kolumną (wypełnioną betonem) a maksymalnie czterema belkami o przekroju W, bez spawania polowego. Kołnierze kolumnowe (ze stożkiem 3D) są początkowo przyspawane do wszystkich czterech rogów kolumny, a kołnierze belek (również stożkowe) są podobnie przyspawane do górnych i dolnych kołnierzy belki, następnie na miejscu belki są opuszczane do ich podpór na kolumnie, a na koniec części są dokręcane razem za pomocą śrub ukośnych w narożach kolumny. Obroże (kute i obrobione) są zaprojektowane tak, aby pozostały zasadniczo elastyczne, z wystarczającą wytrzymałością, aby wymusić zawiasy w belkach. W konwencjonalnym projektowaniu ramek momentowych liczba ramek opornych na moment jest ograniczona do minimum, ze względów ekonomicznych, ale w tym systemie kadrowania uzyskuje się” rozproszoną ramkę przestrzenną odporną na moment”, ponieważ wszystkie lub większość połączeń Belek z kolumną jest odporna na moment, co prowadzi do znacznie większej redundancji i wytrzymałości, ze zwiększoną odpornością na stopniowe zapadanie się (AISC 358). Ten opatentowany dwuosiowy system ramowy firmy Conxtech ® z siedzibą w Kalifornii jest wstępnie kwalifikowany przez AISC 358 dla tylko 16 cali. kwadratowe HSS kolumny wypełnione betonem w chwili obecnej.

rys. 3: Model połączenia momentowego ConXtech® ConXL™ i z usuniętą jedną wiązką

inny system połączenia sejsmicznego, potencjalnie mający zastosowanie do kwadratowych i prostokątnych HSS, ale obecnie niewykwalifikowany przez AISC 358, to SidePlate® (www.sideplate.com). system ten wykorzystuje szereg przyspawanych płyt, aby utworzyć sztywne, stałe płaskie połączenie między kolumną a belką (belkami) W przekroju. W sklepie płyty pokrywowe kołnierzy są przyspawane do góry i dołu belki(belek), a płyty boczne są przyspawane do dwóch stron kolumny. Na miejscu, w najnowszym przykładzie wykonania tego systemu, połączenie można zakończyć poprzez przykręcenie pokrywy belki do kątów wystających z płyt bocznych kolumny. Koncepcja ta ma potencjał do rozwoju jako wstępnie zastrzeżonego połączenia sejsmicznego dla kolumn HSS.

przykręcane płyty końcowe lub wsporniki do połączeń Belek z kolumną HSS

zakres wstępnie kwalifikowanych połączeń w AISC 358 obejmuje przykręcane, nieusztywnione i usztywnione przedłużone połączenia momentowe płyty końcowej, a także Wspornik przykręcany Kaiser, który jest zastrzeżoną formą wykorzystującą usztywnione wsporniki ze stali odlewanej. Te standardowe i zastrzeżone połączenia zostały opracowane do użytku z kolumnami W-section. Dostosowanie takich konfiguracji do kolumn HSS wymaga opracowania rozwiązań, które zajmują się kwestią lokalnych odkształceń w licu kolumny łączącej.

osiągnięcie pełnej sztywności, jak również wytrzymałości na moment w połączeniach bezpośrednio przykręcanych do powierzchni kolumn HSS może być trudne i często niepraktyczne, ponieważ ściany kolumny zwykle muszą być wzmocnione w jakiś sposób; na przykład przez dodanie kołnierzy lub płyt kołnierzowych. Fig. 4 ilustruje wykonalne rozwiązanie połączenia płyty końcowej z wypełnioną betonem kolumną HSS za pomocą długich „śrub przelotowych”. Połączenia dwukierunkowe mogą być szczegółowo tak, że śruby lub pręty są lekko przesunięte.

4: Połączenia płyty czołowej z kolumną wypełnioną betonem za pomocą długich „śrub przelotowych”