Numerical analysis of beams with modified end-plate joints

openaccess, Vol. 616 (12) 2023 / piątek, 22 grudnia, 2023

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2023.12.04

Palacz Przemysław, Major Maciej. 2023. Numerical analysis of beams with modified end-plate joints. Volume 616. Issue 12. Pages 13-19. Article in PDF file

Accepted for publication: 22.11.2023 r.

Bolted end-plate joints are an indispensable element of any steel structure. They enable quick and easy assembly of structural elements on the construction site. In end-plate joints irregularities may occur during the welding of the end plate to the beam, whichmay prevent proper prestressing of the bolts and, as a result, may lead to uneven distribution of forces in the bolts. The article includes an analysis of modified bolted end-plate joints with two-part end-plates in comparison to commonly used full end-plate end-plate joints. An analytical and numerical analysis of beams with connections was carried out for two beam attachment schemes: simply supported and cantilevered.The parameters tested were stress distribution in the connections, maximum beam deflections and rotational stiffness of the connections. The results have shown that the proposed modified end-plate joints are characterized by high load transfer efficiency and greater rotational stiffness compared to standard end-plate joint solutions.
  1. Pawłowski K. Nośność hybrydowych połączeń nitowo-śrubowych z wykorzystaniem śrub wysokiej wytrzymałości. Materiały Budowlane. 2023; https://doi.org/10.15199/33.2023.05.05.
  2. Palacz P, Major I. Strengthening the existing connection of steel beamswith a column.MATEC Web Conference. 2020; https://doi.org/10.1051/ matecconf/202031300032.
  3. KozłowskiA. Konstrukcje stalowe. Przykłady obliczeńwedług PN-EN1993-1.OficynaWydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. Rzeszo`w; 2010.
  4. KontoleonMJ, Kaziolas DN, ZygomalasMD, Baniotopoulos CC. Analysis of steel bolted connections by means of a nonsmooth optimization procedure. Computers& Structures. 2003; https://doi.org/10.1016/S0045-7949(03)00311-0.
  5.  Hołata E, Tucki P. Innowacyjne doczołowe połączenia na śruby stalowych belek dwuteowych. Builder.2020;https://doi.org/10.5604/01.3001.001 3.8798.
  6.  Rykaluk K. Konstrukcje metalowe. Część I. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne. Wrocław; 2016.
  7.  Augustyn J, Łaguna J, ŚliwkaW. Badania sprężanych połączeń doczołowych belek dwuteowych. Inżynieria i Budownictwo. 1982; 293 – 296.
  8. Tkaczyk Ł. Badania wybranych doczołowych połączeń`śrubowych z imperfekcjami, Rozprawa doktorska. Wydział Inżynierii Lądowej Politechniki Krakowskiej. Kraków; 2018.
  9. Biegus A. Nośność graniczna śrubowych styków doczołowych z imperfekcjami geometrycznymi. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław; 1998.
  10. Biegus A. Wytężenie śrubowych styków doczołowych z imperfekcjami geometrycznymi. Konstrukcje stalowe; 2000; 41 – 44.
  11.  Hotała E, Rykaluk K, Pasternak H. Wpływ jakości wykonania śrubowych połączeń sprężonych na bezpieczeństwo hal stalowych. XIX Konferencja naukowo-techniczna, referaty, Szczecin- -Międzyzdroje, 19–22 maja 1999.Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej. 1999; 601 – 608.
  12.  Hołata E, Tucki P. Innovative bolted end- -plate connections for high web I-beams,Modern Trends in Research on Steel, Aluminium and Composite Structures: Proceedings of the XIV International Conference On Metal Structures (ICMS 2021). 2021; https://doi. org/10.1201/9781003132134-47.
  13. BasińskiW.Wyznaczanie sztywności obrotowej doczołowych połączeń podatnych w metalowych konstrukcjach prętowych na podstawie pomiaru drgań, Rozprawa doktorska. Wydział Budownictwa Politechniki Śląskiej. Gliwice; 2006.
  14.  Bródka J, KozłowskiA. Sztywność i nośność węzłów podatnych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. Białystok, Rzeszów; 1996.
  15.  PN-EN 1993-1-1:2006, Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych – Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
  16.  PN-EN 1993-1-8:2006, Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych – Część 1-8: Projektowanie węzłów.
  17. https://mesco.com.pl/nowy-dodatek-act-bolt-assessment- inside-ansys [Data dostępu: 14.08.2023 r.].
  18. https://www.bossard.com/pl-pl/assembly- -technology-expert/informacje-techniczne/kalkulatory- i-konwertery-online/torque-and-preload- -calculator [Data dostępu: 14.08.2023 r.].
mgr inż. Przemysław Palacz, Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa ORCID: 0000-0002-2040-3494
dr hab. inż. Maciej Major, prof. PCz, Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa ORCID: 0000-0001-5114-7932

mgr inż. Przemysław Palacz, Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa ORCID: 0000-0002-2040-3494

przemyslaw.palacz@pcz.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2023.12.04

Article in PDF file

Article in English PDF file