Projektowanie i obliczanie połączeń i węzłów konstrukcji stalowych. Tom 1
Jan Bródka, Aleksander Kozłowski (red.)
rok wydania: 2012 (wyd.2, poprawione i uzupełnione)
stron: 739
oprawa: twarda
format: 17 x 24 cm
wydawnictwo: Polskie Wydawnictwo Techniczne
autorzy: Jan Bródka, Aleksander Kozłowski, Ireneusz Ligocki, Jan Łaguna, Lucjan Ślęczka,
Przedmowa do wydania drugiego
Pierwsze wydanie książki ukazało się w trakcie publikowania polskich tłumaczeń poszczególnych części Eurokodów. Po wycofaniu w 2010 r. przez PKN pakietu Polskich Norm PN-B, proces wdrażania Norm Europejskich uległ przyspieszeniu. Normy PN-EN stały się już podstawowym źródłem nauczania w średnich i wyższych szkołach technicznych. Stają się one również coraz częściej wymaganiami inwestorów przy projektowaniu i wykonywaniu konstrukcji stalowych. Znaczne rozszerzenie zakresu wiedzy oraz skomplikowanie wzorów i procedur projektowania w Eurokodach stwarza wiele trudności przy ich przyswajaniu. Sygnały napływające z całej Europy do CEN od użytkowników norm oraz z ośrodków naukowych spowodowały, że równolegle z wdrażaniem norm rozpoczęto proces ich weryfikacji i modyfikacji. Ma on na celu niezbędną korektę i uzupełnienie (rozszerzenie) treści norm oraz wprowadzenie możliwych do przyjęcia uproszczeń procedur obliczeniowych. Prace nad ciągłym uaktualnianiem Eurokodów prowadzone są w Evolution Groups działających w ramach CEN-u, oraz równolegle, w Komitetach Technicznych (TC) ECCS (Europejskiej Konwencji Konstrukcji Stalowych). Zatwierdzone zmiany do norm są w Polsce publikowane na stronie internetowej PKN-u (www.pkn.pl), skąd mogą być bezpłatnie pobierane.
Stosując aktualne wersje Eurokodów projektanci starają się korzystać z programów komputerowych, które oprócz wymiarowania elementów oferują również projektowanie połączeń. Taka droga postępowania nie jest w odniesieniu do projektowania połączeń konstrukcji stalowych drogą bezpieczną, jeśli korzysta się z niej bez znajomości zasad kształtowania i projektowania węzłów. Mając to na uwadze Autorzy zdecydowali się na drugie wydanie książki, poprawione i uzupełnione na podstawie aktualnego stanu wiedzy. Uwzględniono wszystkie opublikowane oficjalnie przez PKN poprawki, a także wprowadzono korekty wynikające z zastępowania kolejnych polskich norm normami europejskimi.
Autorzy
Od 2010 będą obowiązywać w Polsce tylko przepisy europejskie, zatem pojawia się pilna potrzeba zaznajamiania z nimi kadry inżynierskiej oraz studentów. Autorzy książki taki cel akcentują we wstępie i pod takim kątem opracowali każdy rozdział. Charakterystyczne jest to, że najpierw jest prezentowane teoretyczno-konstrukcyjno-technologiczne ujęcie zagadnienia szczegółowego, a następnie przykłady obliczeniowe. Omówiono połączenia spawane, połączenia na łączniki mechaniczne, połączenia elementów małej grubości, węzły podatne oraz połączenia elementów z rur. Profesjonalne ujęcie każdego zagadnienia szczegółowego, jasne ich przedstawienie przede wszystkim dla praktyków, a także bogaty materiał ilustracyjny oraz bogata literatura przedmiotu pozwalają sądzić, że będzie to pozycja bardzo pożyteczna, a nawet niezbędna na rynku krajowym.
• prof, dr hab. inż. Kazimierz Rykaluk
Monografia, pomimo iż jest dziełem współautorskim, została napisana w sposób jasny i przystępny. W każdym z rozdziałów Autorzy uwzględniają treści zarówno teoretyczne, jak i na wskroś praktyczne, bezpośrednio związane z wykonawstwem konstrukcji stalowych. W związku z tym monografię można polecić zarówno studentom i pracownikom naukowym wyższych uczelni technicznych, jak też projektantom i wykonawcom konstrukcji stalowych. Cennym uzupełnieniem każdego rozdziału pracy są liczne, dobrze dobrane przykłady liczbowe, a także obszerna bibliografia.
• prof. dr hab. inż. Szymon Pałkowski
SPIS TREŚCI:
Wstęp
Piśmiennictwo
1. Zagadnienia ogólne (Jan Bródka)
1.1. Materiały i wyroby
1.2. Systematyka połączeń i węzłów
1.3. Zasady projektowania
Piśmiennictwo
2. Połączenia spawane (Aleksander Kozłowski i Lucjan Sieczka)
2.1. Wstęp
2.2. Charakterystyka procesu spawalniczego
2.2.1. Źródła ciepła spawania
2.2.2. Osłona jeziorka spawalniczego
2.2.3. Wtopienie i udział metalu rodzimego w spoinie
2.2.4. Rozprzestrzenianie się ciepła w elemencie spawanym
2.2.5. Zróżnicowanie mechaniczne połączenia spawanego
2.2.6. Podstawowe parametry spawania
2.2.7. Spawalność stali
2.3. Rodzaje połączeń i spoin
2.3.1. Połączenia warsztatowe i montażowe
2.3.2. Klasyfikacja połączeń spawanych
2.4. Elementy złącza i spoiny
2.4.1. Rodzaje spoin
2.4.2. Oznaczenia spoin na rysunkach
2.5. Zagadnienia technologiczne spawania
2.5.1. Typowe procesy spawania
2.5.1.1. Spawanie łukowe ręczne elektrodą otuloną
2.5.1.2. Spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonie gazowej (obojętnej lub aktywnej)
2.5.1.3. Spawanie łukiem krytym
2.5.1.4. Spawanie łukowe drutem elektrodowym proszkowym
2.5.1.5. Spawanie łukowe elektrodą wolframową
2.5.1.6. Spawanie elektrożużlowe
2.5.1.7. Spawanie gazowe
2.5.1.8. Spawanie laserowe
2.5.1.9. Spawanie plazmowe
2.5.1.10. Łukowe przypawanie kołków
2.5.2. Plan spawania
2.5.3. Przygotowanie brzegów elementów do spawania
2.5.4. Pozycje spawania
2.5.5. Materiały dodatkowe do spawania
2.5.6. Technika spawania
2.5.7. Wstępne podgrzewanie i obróbka cieplna po spawaniu
2.5.8. Wadliwość połączeń spawanych
2.5.9. Naprężenia i odkształcenia spawalnicze
2.6. Zalecenia kształtowania spoin w złączach
2.6.1. Kształtowanie wytrzymałościowe połączeń
2.6.2. Kształtowanie technologiczne
2.6.3. Zagadnienia ekonomiczne
2.7. Nośność spoin i połączeń
2.7.1. Założenia i zasady obliczania spoin i połączeń
2.7.1.1. Nośność obliczeniowa spoin czołowych o pełnym przetopie
2.7.1.2. Nośność obliczeniowa spoin pachwinowych
2.7.1.3 Nośność obliczeniowa spoin czołowych o niepełnym przetopie
2.7.1.4. Nośność obliczeniowa spoin pachwinowych obwodowych
2.7.1.5. Nośność obliczeniowa spoin otworowych
2.7.2. Charakterystyki siła - wydłużenie spoin
2.7.3. Połączenia zakładkowe obciążone osiowo
2.7.3.1. Połączenia zakładkowe ze spoinami pachwinowymi podłużnymi
2.7.3.2. Połączenia zakładkowe ze spoinami pachwinowymi poprzecznymi
2.7.3.3. Połączenia zakładkowe ze spoinami pachwinowymi poprzecznymi i podłużnymi
2.7.4. Połączenia zakładkowe długie
2.7.5. Wymiarowanie złożonych połączeń ze spoinami pachwinowymi
2.7.6. Kształtowniki mocowane jednym ramieniem
2.7.7. Połączenia doczołowe do nieusztywnionych półek
2.7.8. Połączenia rur
2.7.9. Połączenia ze spoinami czołowymi i pachwinowymi
2.7.10. Połączenia hybrydowe (mieszane)
2.7.11. Inne metody określania nośności połączeń spawanych
2.8. Wpływ spawania na zachowanie się połączeń i elementów spawanych
2.8.1. Naprężenia spawalnicze
2.8.2. Przestrzenny stan naprężenia
2.8.3. Strefa wpływu ciepła
2.9. Wymagania stawiane jakości połączeń i elementów spawanych
2.9.1. Klasa wykonania konstrukcji
2.9.2. Wymagania odnośnie spawania konstrukcji
2.9.3. Kontrola jakości prac spawalniczych
2.9.4. Metody badań połączeń spawanych
2.10. Przykłady obliczeń połączeń spawanych
2.10.1. Połączenia ze spoinami czołowymi
2.10.2. Połączenia ze spoinami pachwinowymi
Piśmiennictwo
3. Połączenia na łączniki mechaniczne (Jan Łaguna)
3.1. Wstęp
3.2. Podstawowy asortyment łączników
3.2.1. Informacje ogólne
3.2.2. Śruby, nakrętki i podkładki
3.2.3. Nity
3.2.4. Sworznie i zawleczki
3.2.5. Śruby iniekcyjne
3.2.6. Śruby i sworznie z trzpieniem zrywanym
3.2.7. Nakrętki napinające
3.3. Właściwości łączników
3.3.1. Informacje ogólne
3.3.2. Właściwości śrub i nakrętek
3.3.3. Właściwości nitów
3.3.4. Właściwości sworzni
3.3.5. Właściwości sworzni dwustronnych
3.3.6. Właściwości śrub iniekcyjnych
3.3.7. Właściwości podkładek
3.3.8. Kontrola jakości i odbiór łączników
3.4. Osadzanie łączników
3.4.1. Wykonywanie otworów przejściowych
3.4.2. Osadzanie śrub w połączeniach niesprężanych i sworzni
3.4.3. Osadzanie śrub w połączeniach sprężanych
3.4.3.1. Metody dokręcania śrub
3.4.3.2. Metoda kontrolowanego momentu dokręcania
3.4.3.3. Zmodyfikowane metody sprężania według PN-EN 1993-1-8/Ap2
3.4.3.4. Metoda kombinowana
3.4.3.5. Metoda bezpośrednich wskaźników napięcia
3.4.3.6. Metoda HRC
3.4.3.7. Metoda napinania siłownikami
3.4.4. Osadzanie śrub z iniekcją
3.4.5. Osadzanie nitów
3.4.6. Kontrola osadzania śrub
3.5. Rodzaje połączeń i kryteria oceny ich nośności
3.5.1. Informacje ogólne
3.5.2. Kategorie połączeń śrubowych
3.6. Nośność pojedynczych śrub i nitów w połączeniach
3.6.1. Nośność obliczeniowa śruby na ścinanie
3.6.2. Nośność obliczeniowa nitu na ścinanie
3.6.3. Nośność obliczeniowa śruby na rozerwanie trzpienia
3.6.4. Nośność obliczeniowa nitu na rozerwanie trzpienia
3.6.5. Nośność obliczeniowa trzpienia śruby na jednoczesne ścinanie i rozciąganie
3.6.6. Nośność na przeciągnięcie łba łącznika przez blachę
3.6.7. Obliczeniowa wartość siły sprężenia
3.6.8. Zestawienie nośności obliczeniowych śrub
3.7. Połączenia zakładkowe typu dociskowego kategorii A
3.7.1. Informacje ogólne i kryteria obliczeniowe
3.7.2. Rozkład sił i rozmieszczanie łączników w połączeniach
3.7.3. Nośność na docisk do ścianki otworu
3.7.4. Nośność przekroju osłabionego otworami
3.7.5. Rozerwanie blokowe
3.7.6. Wpływ mimośrodu siły prostopadłego do płaszczyzny styku na nośność połączenia
3.7.7. Połączenia zginane w płaszczyźnie styku
3.7.8. Połączenia nominalnie przegubowe belek
3.8. Połączenia na sworznie
3.8.1. Kryteria obliczeniowe sworzni
3.8.2. Wymiarowanie części łączonych sworzniami
3.8.3. Połączenia sworzniowe prętów stężeń
3.9. Połączenia śrubowe cierne
3.9.1. Charakterystyka połączeń i kryteria obliczeniowe
3.9.2. Charakterystyka powierzchni styku
3.9.3. Nośność obliczeniowa na poślizg
3.9.4. Nośność na jednoczesne ścinanie i rozciąganie
3.9.5. Nośność przekroju elementów łączonych
3.9.5. Nośność połączeń hybrydowych
3.10. Połączenia na śruby z iniekcją
3.10.1. Informacje ogólne
3.10.2. Nośność obliczeniowa
3.11. Połączenia doczołowe rozciągane kategorii D i E
3.11.1. Zasady kształtowania i kryteria obliczeniowe
3.11.2. Nośność doczołowych króćców rozciąganych
3.11.3. Rozkład sił wewnętrznych w połączeniach złożonych
3.11.4. metoda obliczeń według PN-90/B-03200
3.11.5. Obliczanie połączeń metodą składnikową
3.11.6. projektowanie połączeń sztywnych uproszczoną metodą składnikową
3.12. Połączenia kołnierzowe ścianek powłok w stanie liniowo-sprężystym
3.12.1. Informacje ogólne
3.12.2. Styk teowy w stanie liniowo-sprężystym
3.12.3. Styk kątowy niesprężany
3.12.4. Styk kątowy sprężany
3.13. Przykłady obliczeń
Piśmiennictwo
4. Połączenia elementów małej grubości (Jan Bródka i Jan Łaguna)
4.1. Informacje ogólne
4.2. Połączenia spawane
4.2.1. Zagadnienia ogólne
4.2.2. Połączenia ze spoinami czołowymi i pachwinowymi
4.2.3. Połączenia ze spoinami punktowymi
4.2.4. Połączenia ze spoinami otworowymi
4.3. Połączenia zgrzewane punktowo
4.4. Połączenia na łączniki mechaniczne
4.4.1. Zagadnienia ogólne
4.4.2. Połączenia na śruby
4.4.3. Połączenia na wkręty
4.4.4. Połączenia na gwoździe
4.4.5. Połączenia na nity jednostronne
4.4.6. Połączenia klejone
4.4.7. Połączenia specjalne
4.5. Badania doświadczalne łączników mechanicznych
4.6. Przykłady obliczeń
Piśmiennictwo
5. Węzły podatne (Jan Bródka)
5.1. Wprowadzenie
5.2. Podstawy doświadczalne
5.2.1. Informacje ogólne
5.2.2. Węzły z jednostronną przykładką na średniku rygla
5.2.3. Węzły z dwustronnymi przykładkami na średniku rygla
5.2.4. Węzły z jednostronnymi nakładkami z kątowników na stopkach rygla
5.2.5. Węzły ze stolikiem i przykładką na średniku rygla
5.2.6. Węzły z czołową blachą głowicową
5.2.7. Węzły z czołowymi blachami wpuszczonymi
5.2.8. Węzły z nakładkami z odcinków teowych na stopkach rygla
5.2.9. Węzły z czołowymi blachami wystającymi
5.2.10. Węzły rygli ze słupami z zamkniętych kształtowników
5.2.11. Węzły o dużej nośności, spawane z dwuteowników amerykańskich
5.2.12. Inne zagadnienia wynikające z doświadczeń
5.3. Metody prognozowania charakterystyk M-φ
5.4. Klasyfikacja węzłów
5.5. Zależność momentu-obrotu
5.5.1. Funkcje wielomianowe, opracowane przez Frye'a i Morrisa [5.136]
5.5.2. Funkcje potęgowe, opracowane przez Anga i Morrisa [5.145]
5.5.3. Funkcje dwuodcinkowe opracowane przez Kozłowskiego [5.18]
5.5.4. Szczegółowe dane prognozowania krzywych M-φ
5.5.5. Przykłady obliczeń
5.6. Bezpieczeństwo węzłów
5.7. Zdolność do obrotu
5.8. Zachowanie się węzłów w konstrukcji
Piśmiennictwo
6. Węzły z kształtowników zamkniętych (Jan Bródka, Ireneusz Ligocki)
6.1. Wprowadzenie
6.2. Kształtowanie węzłów spawanych
6.2.1 Węzły standardowe
6.2.1.1. Węzły kratownic
6.2.1.2. Węzły belek bezprzekątniowych i ram
6.2.2. Węzły o technologicznym rozwiązaniu
6.3. Kształtowanie połączeń śrubowych
6.3.1. Układy płaskie
6.3.2. Układy przestrzenne
6.4. Przygotowanie kształtowników do spawania
6.5. Łączniki mechaniczne
6.6. Nośność węzłów spawanych o standardowych kształtach według PN-EN 1993-1-8
6.6.1. Modele oceny nośności
6.6.2. Spawane węzły prętów z rur okrągłych
6.6.3. Spawane węzły między prętami o pasach z kształtowników prostokątnych i prętów skratowania z kształtowników okrągłych lub prostokątnych
6.6.3.1. Węzły bez wzmocnień
6.6.3.2. Węzły ze wzmocnieniami
6.6.4. Spawane węzły między pasami z dwuteowników a skratowaniami z kształtowników zamkniętych
6.6.5. Spawane węzły między pasami z ceowników a skratowaniami z kształtowników zamkniętych
6.7. Nośność spawanych węzłów specjalnych
6.8. Nośność spawanych węzłów standardowych według Wytycznych IIW
6.8.1. Modele oceny nośności
6.8.2. Spawane pręty węzłów z rur okrągłych
6.8.3. Spawane węzły między prętami o pasach z kształtowników prostokątnych i prętów skratowania z kształtowników prostokątnych lub okrągłych
6.8.4. Spawane węzły między pasami z dwuteowników a skratowaniami z kształtowników zamkniętych
6.9. Nośność połączeń spawanych w węzłach
6.10. Nośność węzłów śrubowych
6.10.1. Styki rur rozciąganych na blachy czołowe
6.10.2. Styki zginane na blachy czołowe, łączone śrubami zakładanymi jednostronnie
6.11. Wytwarzanie elementów z kształtowników zamkniętych
6.12. Przykłady obliczeń węzłów i styków
Piśmiennictwo
7. Węzły kratownic (Jan Bródka)
7.1. Wprowadzenie
7.2. Węzły płaskich kratownic dachowych
7.3. Węzły przestrzennych kratownic dachowych
7.4. Węzły ram kratowych
7.5. Obliczanie węzłów
7.6. Przykłady obliczeń
Piśmiennictwo
Skorowidz ważniejszych pojęć
