Στροφική Δυσκαμψία κόμβων - όρια

[giorgosk]

Γενικά στους κόμβους μεταλλικών υιοθετούμε στις πλείστες περιπτώσεις συνδέσεις τέμνουσας και συνδέσεις ροπής. Τα όρια του ΕC3 για την στροφική δυσκαμψία είναι kb>25 για άκαμπτο κόμβο και Kb<0.5 για αρθρωτό.Στις περισσότερες περιπτώσεις ακόμα και για απλές κατασκευές ιδιαίτερα η επίτευξη των ορίων στους άκαμπτους κόμβους προκύπτει αρκετά αντιοικονομική.

Τώρα στις περιπτώσεις που βρισκόμαστε κοντά σε αυτά τα όρια π.χ για άκαμπτο κόμβο προκύπτει Κb=22 απαιτείται παραπάνω βελτίωση ή γενικά είμαστε εντός των ορίων ?

Κάπου είδα οριζ. λάμες ενίσχυσης κατα μήκος του κορμό της δοκού. Αυτό βοηθάει και πώς?

Η στροφική δυσκαμψία των κόμβων είναι ενα μεγάλο θέμα. Τα όρια που εισήχθησαν στους κανονισμούς προέκυψαν πιστέυω μετά από πολυάριθμα πειράματα. Εμείς οι μηχανικοί της πράξης και εφαρμογής προσπαθούμε να ισσοροπήσουμε μεταξύ κανονισμών και κόστους.

[harris84firefox]

Παίζοντας με το "Συνδέσεις" της LH software έκανα τους παρακάτω κόμβους:

 

Υποστύλωμα: HEA360

Δοκός: IPE450

Πάχος μετωπικής πλάκας: 21mm

Κοχλίες: 12 x Μ27 8.8

kb: 8,22

 

Με εγκάρσιες νευρώσεις υποστυλώματος: 14,6mm

kb: 9,32

 

Με λοξή ενίσχυση πέλματος δοκού ύψους: 22,5cm

kb: 15,72

 

Με πλάκα ενίσχυσης κορμού υποστυλώματος

kb: 20,93

 

Με εγκάρσιες νευρώσεις υποστυλώματος: 14,6mm και

με πλάκα ενίσχυσης κορμού υποστυλώματος

kb: 27,69

 

Με λοξή ενίσχυση πέλματος δοκού ύψους: 22,5cm και

με πλάκα ενίσχυσης κορμού υποστυλώματος

kb: 53,60

 

Όπως βλέπεις η πλάκα ενίσχυση βοηθάει πάρα πολύ στην ακαμψία του κόμβου. Σε μία μελέτη που κάνω τώρα (η πρώτη μου) επαρκούσαν για διώροφο μεταλλικό κτίριο υποστυλώματα HEA300 αλλά τα έκανα HEA340 για να πιάσω με εγκάρσιες νευρώσεις υποστυλώματος και με πλάκα ενίσχυσης κορμού υποστυλώματος το kb>25.

 

Χωρίς να έχω καθόλου εμπειρία σε μελέτες πιστεύω ότι το όριο αυτό υπάρχει για να το εφαρμόζουμε όπως και κάθε άλλο όριο των κανονισμών. Αν έχεις στροφική δυσκαμψία κάτω από το όριο αυτό και δεν το πάρεις υπόψη σου στην ανάλυση του φορέα με στροφικά ελατήρια τότε τα εντατικά μεγέθη που έχεις βρει είναι λάθος. Το μέγεθος του σφάλματος εξαρτάται από όλο το κτίριο και όχι από έναν κόμβο μεμονωμένα.

 

Στο μοναδικό κτίριο που έχω δει να εφαρμόζονται πλάκες ενίσχυσης κορμού είναι στις πέργολες των εξωτερικών διαδρόμων του Δημοκρίτειου. Πιστεύω ότι αυτές οι πλάκες χρειάζονται στα χαμηλά κτίρια με μεγάλα ανοίγματα που δεν έχουν ισχυρά υποστυλώματα σε σχέση με τις μεγάλες δοκούς που διαθέτουν.

 

Τέλος, θα ήθελα να ρωτήσω αν χρησιμοποιείται στα πολυώροφα μεταλλικά κτίρια, στις δοκούς λοξή ενίσχυση πέλματος, όπως αυτά που μπαίνουν στις συνδέσεις των πλαισίων των μονώροφων μεταλλικών κατασκευών. Δεν τις έχω δει σε κανένα κτίριο πολυώροφο κτίριο αν και αυξάνουν σημαντικά την αντοχή σε ροπή κάμψης της σύνδεσης και την στροφική δυσκαμψία, αλλά υποθέτω δεν μπαίνουν λόγο ύψους και ότι θα φαινόταν αντιαισθητική μια λάμα να βγαίνει από την οροφή.

[ΑΡΗΣ ΧΑΝΙΑ]

 

 

Τέλος, θα ήθελα να ρωτήσω αν χρησιμοποιείται στα πολυώροφα μεταλλικά κτίρια, στις δοκούς λοξή ενίσχυση πέλματος, όπως αυτά που μπαίνουν στις συνδέσεις των πλαισίων των μονώροφων μεταλλικών κατασκευών. Δεν τις έχω δει σε κανένα κτίριο πολυώροφο κτίριο αν και αυξάνουν σημαντικά την αντοχή σε ροπή κάμψης της σύνδεσης και την στροφική δυσκαμψία, αλλά υποθέτω δεν μπαίνουν λόγο ύψους και ότι θα φαινόταν αντιαισθητική μια λάμα να βγαίνει από την οροφή.

 

Μήπως έχουν κατακόρυφα αντιανέμια και στις 2 διευθύνσεις?

[dratsiox]

@harris84firefox

τέτοιες συνδέσεις έχω δει σε πολυώροφο μεταλλικό στην Αθήνα(σταθμός αυτοκινήτων)

[giorgosk]

Τέλος, θα ήθελα να ρωτήσω αν χρησιμοποιείται στα πολυώροφα μεταλλικά κτίρια, στις δοκούς λοξή ενίσχυση πέλματος, όπως αυτά που μπαίνουν στις συνδέσεις των πλαισίων των μονώροφων μεταλλικών κατασκευών. Δεν τις έχω δει σε κανένα κτίριο πολυώροφο κτίριο αν και αυξάνουν σημαντικά την αντοχή σε ροπή κάμψης της σύνδεσης και την στροφική δυσκαμψία, αλλά υποθέτω δεν μπαίνουν λόγο ύψους και ότι θα φαινόταν αντιαισθητική μια λάμα να βγαίνει από την οροφή.

 

Μια πρώτη δική μου ερμηνεία:

1. Ισως όταν έχεις συνδέσμους δυσκαμψίας και στις 2 κύριες διευθύνσεις μπορείς να αναλύσεις τον φορέα θεωρώντας τους κόμβους δοκών - υποστυλωμάτων (ακόμα και στην ισχυρή διεύθυνση) ως ημιάκαμπτους ακόμα και αρθρωτούς. Συνήθως σε αυτά τα κτήρια οι πλάκες είναι σύμμικτες και προσφέρουν και διαφραγματική λειτουργία.

2. Τώρα όμως από αντισεισμική σκοπιά όταν κάνεις ικανοτικό σχεδιασμό πιστέυω ότι η λοξή ενίσχυση είναι επιβεβλημένη. Επίσης όταν ο φορέας μας όταν είναι κατα ένα βαθμό υπερστατικός προσφέρει παραπάνω ασφάλεια για την ανακαταδιανομή των εντάσεων σε περίπτωση τοπικών αστοχιών.

3. Ο τρόπος και οι παραδοχές ανάλυσης επαφίεται στον μελετητή μηχανικό χωρίς να αποτελεί μια εφαρμοσμένη λύση πανάκεια

[paktomenos]

@ giorgosk : Μερικές φορές τα πράγματα είναι ...πιό απλά.

 

Αν υπολογίσεις 15-20 εκ. πλάκα, 40-50 εκ. δοκάρι, βάλεις και την ενίσχυση άλλα 20 εκ., φτάνεις περίπου 80 εκ. ύψος, πράγμα που κάθε αρχιτέκτονας θα σου ....απαγορεύσει.

Σε κανένα σταθμό αυτοκινήτων, κανένα βιοτεχνικό, κλπ όπως λέει ο dratsiox κανείς δεν θα ασχοληθεί, αλλά σε καθαρά κτιριακά, έχει να πέσει πολλή γκρίνια, π.χ. από τον χτίστη, ή τον γυψοσανιδά, κλπ.

 

Οσον αφορά το νο 2 της δημοσίευσης σου, μάλλον κανείς δεν κάνει ικανοτικό σε μεταλλικές στην Ελλάδα. Και να κάνει όμως, η άσκοπη αύξηση της αντοχής της δοκού στο άκρο της, θα σε οδηγήσει σε υπερβολικές απαιτήσεις στις συνδέσεις + το υποστήλωμα. Το σύνηθες είναι να γίνεται το αντίθετο, δηλαδή μείωση της διατομής της δοκού κοντά στο άκρο της, ώστε να είναι αυτή που θα αστοχήσει, με σιγουριά.

[dratsiox]

@ giorgosk

η ενίσχυση με φαλτσογωνιά πολλς φορές μπορεί να αποφευχθεί χρησιμοποιώντας back plate στη σύνδεση

[harris84firefox]

Μήπως έχουν κατακόρυφα αντιανέμια και στις 2 διευθύνσεις?

 

Στις περισσότερες περιπτώσεις, ανεξάρτητα των κατακόρυφων συνδέσμων δυσκαμψίας, όταν μία δοκός συναντά ένα υποστύλωμα (IPE, HEA ή HEB) κάθετα στον ισχυρό του άξονα θα έβαζα σύνδεση ροπής, οπότε το πρόβλημα της στροφικής δυσκαμψίας παραμένει.

 

1. Ισως όταν έχεις συνδέσμους δυσκαμψίας και στις 2 κύριες διευθύνσεις μπορείς να αναλύσεις τον φορέα θεωρώντας τους κόμβους δοκών - υποστυλωμάτων (ακόμα και στην ισχυρή διεύθυνση) ως ημιάκαμπτους ακόμα και αρθρωτούς. Συνήθως σε αυτά τα κτήρια οι πλάκες είναι σύμμικτες και προσφέρουν και διαφραγματική λειτουργία.

 

Το πρόβλημα του kb υπάρχει στην περίπτωση, που για οποιοδήποτε λόγο, η ανάλυσης δεν έγινε με στροφικά ελατήρια κόμβων, άρα οι ημιάκαμπτοι κόμβοι που υπάρχουν με 25<kb<0,5 δεν έχουν ληφθεί υπόψη στην ανάλυση-εντατικά μεγέθη-μετακινήσεις. Σε αντίθετη περίπτωση μπορείς να τοποθετήσεις ημιάκαμπτους κόμβους χωρίς να έχεις συνδέσμους δυσκαμψίας προς μία διεύθυνση, αρκεί να τους έχεις συμπεριλάβει στην ανάλυση. Δηλαδή, οι ημιάκαμπτες συνδέσεις είναι τελείως ανεξάρτητες των οριζόντιων συνδέσμων δυσκαμψίας.

 

@ giorgosk : Μερικές φορές τα πράγματα είναι ...πιό απλά.

 

Αν υπολογίσεις 15-20 εκ. πλάκα, 40-50 εκ. δοκάρι, βάλεις και την ενίσχυση άλλα 20 εκ., φτάνεις περίπου 80 εκ. ύψος, πράγμα που κάθε αρχιτέκτονας θα σου ....απαγορεύσει.

Σε κανένα σταθμό αυτοκινήτων, κανένα βιοτεχνικό, κλπ όπως λέει ο dratsiox κανείς δεν θα ασχοληθεί, αλλά σε καθαρά κτιριακά, έχει να πέσει πολλή γκρίνια, π.χ. από τον χτίστη, ή τον γυψοσανιδά, κλπ.

 

Με κάλυψες πλήρως με την απάντησή σου.

 

Οσον αφορά το νο 2 της δημοσίευσης σου, μάλλον κανείς δεν κάνει ικανοτικό σε μεταλλικές στην Ελλάδα. Και να κάνει όμως, η άσκοπη αύξηση της αντοχής της δοκού στο άκρο της, θα σε οδηγήσει σε υπερβολικές απαιτήσεις στις συνδέσεις + το υποστήλωμα. Το σύνηθες είναι να γίνεται το αντίθετο, δηλαδή μείωση της διατομής της δοκού κοντά στο άκρο της, ώστε να είναι αυτή που θα αστοχήσει, με σιγουριά.

 

Οι συνδέσεις αυτές λέγονται RBS ή "dogbone" και έχει γίνει πολύ δουλειά στο Πολυτεχνείο της Ξάνθης με αυτές, αλλά δεν ήξερα ότι χρησιμοποιούνται στις κατασκευές στην Ελλάδα. Μία ενδεικτική φωτογραφία αυτής της σύνδεσης:

 

 

Σε μερικά πειράματα που είχα δει στο εργαστήριο, δοκοί συνδεδεμένοι με πάτωση σε υποστυλώματα με διάφορες ενισχύσεις, πάντα η αστοχία της δοκού επηρέαζε τα πέλματα των υποστυλωμάτων, στραβώνοντάς τα. Η σύνδεση αυτή εξασφαλίζει ότι με την αστοχία της η δοκός δεν θα οδηγήσει και σε μείωση των αντοχών του υποστυλώματος που συνδέεται. Οι συνδέσεις αυτές δεν επηρεάζουν την στροφική δυσκαμψία της σύνδεσης, αλλά "οδηγούν" την αστοχία μακριά από το υποστύλωμα.

 

Όταν κάνετε τέτοιες συνδέσεις πως υπολογίζεται τις αποστάσεις των τόξων από τα άκρα των δοκών και τις ακτίνες τους (με κάποιο πρόγραμμα-excel, με πίνακες ή με το χέρι); Κατά την ανάλυση χρησιμοποιείται τις μειωμένες διατομές που προκύπτουν ή η θέση αυτών των τόξων δεν επηρεάζει τις αντοχές της δοκού μέχρι την αστοχία;

[paktomenos]

@ harris84firefox : Το θέμα των RBS έχει ξανασυζητηθεί -αποσπασματικά-, κάνε μια αναζήτηση για dogbone και θα το βρείς. Μπορείς να μιλήσεις και με Βrutagon, είναι ειδικός....

 

Γενικά, μόνο με αμερικανικούς (FEMA) μπορείς να κάνεις δουλειά σε αυτό το θέμα.

[giorgosk]

Συμπληρώνω:

Ο EC3 αναφέρει ότι σε αμετάθετα πλαίσια δηλ οταν το συστημα δυσκαμψιας μειώνει τις οριζοντιες μετακινήσεις κατα 80% οι κόμβοι θεωρούνται ακαμπτοι με Κb=8.

Για ικανοτικό η καλύτερη αντιμετώπιση είναι με dogbone ασυζητητι