Innowacyjne węzły konstrukcji stalowych

Szybki postęp technologiczny nie omija także budownictwa stalowego. Dzięki nowym technologiom, dominujące dotychczas sposoby wykonywania węzłów tych konstrukcji, tj. spawanie i połączenia na śruby, stopniowo zostają zastępowane nowatorskimi – pozwalającymi obniżyć koszty ich wykonania i montażu. Niniejsza publikacja opisuje m.in.: nowe techniki łączenia konstrukcji stalowych w przekryciach strukturalnych, zastosowanie węzłów rozbieralnych konstrukcji stalowych wykonanych z rur stalowych o znacznych średnicach oraz węzłów rozbieralnych konstrukcji stalowych, wykonanych przy użyciu lasera przemysłowego – z równoczesną eliminacją spawania. Węzły te zawierają elementy wykonane wielkoformatowym drukiem 3D. Kratownice z takimi węzłami, nawet o dużych rozpiętościach mogą być przewożone w niewielkich elementach i scalane na miejscu z ich elementów składowych. Książka przeznaczona jest dla pracowników naukowych, doktorantów i studentów zainteresowanych kreowaniem postępu w konstrukcjach metalowych oraz innowatorów, którzy w ramach istniejących firm i start-upów będą chcieli wdrażać prezentowane rozwiązania w praktyce. "Omawiana książka stanowi pewnego rodzaju przegląd zagadnień na temat połączeń węzłowych, w których Autor uwzględnia zarówno znane, ale rozproszone w wielu materiałach źródłowych rozwiązania, jak i własny, znaczący, dorobek w tej dziedzinie. Na krajowym rynku księgarskim brak jest tego rodzaju publikacji." Z recenzji prof. zw. dra hab. inż. Szymona Pałkowskiego "Odbiorcami jej będą nie tylko osoby zajmujące się zawodowo projektowaniem stalowych struktur przestrzennych, ale również doktoranci i pracownicy naukowi wydziałów budownictwa wyższych uczelni technicznych." Z recenzji prof. dra inż. Romana Jankowiaka

Spis treści

O autorze 9 Podziękowania 11 Przedmowa 13 1. Wprowadzenie 15 1.1. Wybrane problemy w kształtowaniu i obliczaniu konstrukcji i jej węzłów 19 1.2. Konieczność obniżania kosztów – optymalizacja wykonania węzłów w technologii AM 22 1.3. Nowe technologie i ich wpływ na możliwości innowacyjnych rozwiązań węzłów 31 1.3.1. Cięcie laserowe 31 1.3.2. Nowe technologie AM i ich zastosowanie w budownictwie 34 1.3.3. Nowe węzły kratownic z kształtowników zamkniętych (RHS) 35 2. Węzły struktur przestrzennych 37 2.1. Wprowadzenie 37 2.2. Systemy struktur przestrzennych i ich montaż 40 2.2.1. Systemy struktur przestrzennych 40 2.2.2. Wytwarzanie i montaż 51 2.3. System NASKA 53 2.3.1. Wiata na przejściu granicznym w Bobrownikach 59 2.3.2. Dach magazynu wysokiego składowania S.M. MLEKPOL w Grajewie 61 2.3.3. Dach lodowiska w Olsztynie 65 2.4. Podsumowanie i wnioski 74 3. Węzły doczołowe rur okrągłych połączone na śruby o kołnierzach niewystających poza obrys rur 76 3.1. Wprowadzenie 76 3.2. Analiza numeryczna węzłów 79 3.3. Nowa procedura obliczeniowa skręcanych węzłów (styków) doczołowych rur 82 3.3.1. Ustalenie składników 82 3.3.2. Siły wewnętrzne w węźle 83 3.3.3. Proponowana geometria węzła i dane wyjściowe do obliczeń 84 3.3.4. Naprężenia w strefie przywęzłowej łączonego profilu rurowego 86 3.3.5. Nośność połączenia śrubowego – zerwanie śrub 92 3.3.6. Nośność połączenia śrubowego – ścinanie śrub 92 3.3.7. Nośność połączenia śrubowego – docisk śruby do blachy 92 3.3.8. Nośność blachy czołowej w strefie rozciągania 93 3.3.9. Nośność żeber – analiza przekroju składającego się ze wszystkich żeber 95 3.3.10. Nośność spoin łączących żebra z blachą czołową 97 3.3.11. Nośność żeber – analiza pojedynczego żebra 101 3.3.12. Nośność płaszcza rury przy obciążeniu skupionym 103 3.3.13. Nośność żebra przy obciążeniu skupionym 103 3.3.14. Nośność spoin żebra przy obciążeniu skupionym 106 3.3.15. Zestawienie nośności poszczególnych składników i wniosek końcowy 107 3.4. Wdrożenie innowacyjnych węzłów w konstrukcji stalowych kopuł CWK w Jasionce k. Rzeszowa 108 4. Niespawane węzły typu T kratownic z rur RHS 114 4.1. Wprowadzenie 114 4.2. Koncepcja niespawanych węzłów typu T kształtowników zamkniętych (RHS) 116 4.3. Oszacowanie nośności niespawanych węzłów typu T RHS – metoda składnikowa 118 4.3.1. Ścianka (ścianki) pozioma pasa poddana zginaniu – składnik N1 119 4.3.2 Środniki pasa poddane ściskaniu – składnik N2 124 4.3.3. Ścinanie ścianki górnej pasa pomiędzy wycięciami szczelinowymi – składnik N3 125 4.3.4. Słupek ściskany wewnątrz profilu pasa – składnik N4 125 4.4. Badania eksperymentalne nośności niespawanych węzłów T RHS i porównanie ich wyników z oszacowaniem teoretycznym 126 4.5. Podsumowanie i wnioski 136 5. Niespawane węzły typu N kratownic z rur RHS 138 5.1. Koncepcja węzłów i zakres badań 138 5.2. Model numeryczny 139 5.3. Badania eksperymentalne nośności niespawanych węzłów kratownic typu N i porównanie ich wyników z oszacowaniem teoretycznym 141 5.4. Podsumowanie i wnioski 160 6. Badania doświadczalne wiązarów kratowych z węzłami typu N z rur RHS 161 6.1. Badania połowy kratownicy o rozpiętości 12 m 161 6.2. Badania kratownicy o rozpiętości 12 m w hali o wymiarach 12 × 20 m 166 6.3. Podsumowanie i wnioski 178 7. Innowacyjne węzły typu N drugiej generacji w kratownicach z rur RHS 180 7.1. Koncepcja węzłów i zakres badań 180 7.2. Model numeryczny 184 7.3. Badania eksperymentalne nośności niespawanych węzłów kratownic typu N RHS drugiej generacji i porównanie ich wyników z oszacowaniem teoretycznym 189 7.4. Podsumowanie i wnioski 198 Bibliografia 199 Wykaz oznaczeń 217 Spis rysunków i tabel 223