Sztywność i nośność zakładkowych połączeń hybrydowych elementów z blach cienkich

Opis

W pracy zaprezentowano wyniki analizy nośności i odkształcalności wybranych typów połączeń zakładkowych, możliwych do wykonania w konstrukcjach z blach cienkich. W przeprowadzonych rozważaniach uwzględniono oprócz tradycyjnych łączników w postaci śrub metrycznych i wkrętów samowiercących także kleje do metali, niestosowane dotychczas szerzej do łączenia elementów konstrukcji budowlanych. Oprócz tradycyjnych badań doświadczalnych przeprowadzonych z wykorzystaniem blach płaskich oraz rzeczywistych systemowych elementów konstrukcyjnych przeprowadzono także wybrane obliczenia numeryczne analizowanych węzłów. Sposób przygotowania próbek, w szczególności powierzchni elementów badawczych do klejenia, odpowiadał kryteriom możliwym do osiągnięcia w warunkach wytwórni konstrukcji stalowych lub placu budowy, co miało odzwierciedlać możliwości adaptacji wyników do warunków wykonania realnych konstrukcji.

Spis treści

Wykaz ważniejszych oznaczeń / 9

1. Wprowadzenie / 13

2. Przegląd stanu wiedzy z zakresu połączeń elementów z blach cienkich / 17
2.1. Przegląd literatury przedmiotu / 17
2.1.1. Prace z zakresu połączeń klejowych i hybrydowych, kombinowanych z klejem / 17
2.1.2. Prace z zakresu zakładkowych połączeń śrubowych i wkrętowych elementów z blach cienkich / 35
2.2. Ogólne zasady projektowania połączeń śrubowych elementów z blach cienkich / 42
2.3. Zasady projektowania i formy zniszczenia połączeń elementów z blach cienkich w ujęciu normowym / 43
2.3.1. Zasady projektowania połączeń elementów z blach cienkich, realizowanych z wykorzystaniem śrub z nakrętką / 45
2.3.2. Zasady projektowania połączeń elementów z blach cienkich, realizowanych z wykorzystaniem wkrętów samowiercących lub samogwintujących / 48
2.3.3. Projektowanie połączeń na łączniki mechaniczne, wspomagane badaniami / 51
2.3.4. Projektowanie połączeń adhezyjnych i hybrydowych / 55
2.4. Mechanika połączeń klejowych / 58
2.4.1. Kształtowanie konstrukcyjne złączy klejowych / 58
2.4.2. Modele zniszczenia i mechanika połączeń klejowych / 60
2.5. Wnioski wynikające z dokonanego przeglądu literaturowego / 62

3. Cel i zakres pracy / 65

4. Badania doświadczalne / 69
4.1. Wstęp. Program badań / 69
4.2. Badania właściwości mechanicznych stopów aluminium i stali / 70
4.2.1. Przygotowanie próbek i przebieg badań / 70
4.2.2. Opracowanie wyników badań / 73
4.2.3. Wnioski z badań materiałowych stopów metali / 76
4.3. Badania mechanicznych właściwości sklein / 76
4.3.1. Charakterystyka klejów wykorzystanych w badaniach / 76
4.3.2. Przygotowanie próbek i przebieg badań / 78
4.3.3. Opracowanie wyników badań modułów sprężystości podłużnej sklein (zwanych także pozornymi modułami sprężystości podłużnej kleju) / 84
4.3.4. Opracowanie wyników badań modułów sprężystości poprzecznej sklein / 89
4.3.5. Metodyka wyznaczania wartości modułów sprężystości klejów oraz ich współczynników Poissona / 94
4.3.6. Opracowanie wyników badań nośności sklein / 98
4.3.7. Wnioski z badań materiałowych klejów użytych w badaniach / 103
4.4. Badania doraźnej nośności obciążonych mimośrodowo zakładkowych połączeń klejowych, klejowo-śrubowych i śrubowych blach cienkich / 105
4.4.1. Przygotowanie próbek i przebieg badań / 105
4.4.2. Badania eksperymentalne serii wstępnej / 110
4.4.3. Badania eksperymentalne serii właściwej / 112
4.4.4. Wnioski z badań obciążonych mimośrodowo zakładkowych połączeń klejowych, klejowo-śrubowych i śrubowych blach cienkich / 122
4.5. Badania zakładkowych klejowych, wkrętowych i hybrydowych klejowo-wkrętowych ścinanych połączeń elementów z profili cienkościennych, obciążonych w płaszczyźnie styku / 124
4.5.1. Badania nośności doraźnej zakładkowych połączeń ścinanych w złączach obciążonych siłą rozciągającą / 125
4.5.2. Badania nośności doraźnej zakładkowych połączeń ścinanych w złączach obciążonych momentem zginającym / 143
4.5.3. Wnioski z badań nośności doraźnej ścinanych połączeń elementów z profili cienkościennych, obciążonych w płaszczyźnie styku / 157
4.5.4. Analiza odkształcalności ścinanych połączeń klejowych, wkrętowych i klejowo-wkrętowych elementów z profili cienkościennych, obciążonych w płaszczyźnie styku / 160
4.5.5. Wnioski z analiz odkształcalności ścinanych połączeń elementów z profili cienkościennych, obciążonych w płaszczyźnie styku / 169
4.6. Badania pełzania sklein rozciąganych i ścinanych / 169
4.6.1. Przygotowanie próbek i przebieg badań / 169
4.6.2. Opracowanie wyników badań / 174
4.6.3. Wnioski z badań pełzania sklein / 178
4.7. Statystyczne opracowanie wyników badań doświadczalnych / 179
4.7.1. Analiza wyników odstających / 179
4.7.2. Ocena ufności wyników badań / 181

5. Wybrane uwagi dotyczące analiz numerycznych / 183
5.1. Lepkosprężyste związki konstytutywne spoiwa klejowego / 183
5.2. Analiza numeryczna połączeń – uwagi ogólne dotyczące modelu / 189
5.3. Wnioski z analiz numerycznych z wykorzystaniem MES / 193

6. Porównanie wyników doświadczeń z wynikami analiz numerycznych. Analiza możliwości zastosowania analiz numerycznych w procesie prognozowania nośności i odkształcalności nowo projektowanych połączeń z użyciem klejów / 195

7. Uwagi i wnioski końcowe / 199
7.1. Uwagi dotyczące perspektyw stosowania konstrukcyjnych połączeń klejowych i hybrydowych, kombinowanych z klejem, w budownictwie metalowym / 201
7.2. Kierunki dalszych badań / 203

Bibliografia / 205
Wykaz tabel / 221
Wykaz rysunków / 223
Załącznik. Procedura materiałowa UMAT uwzględniająca lepkosprężysty model kleju / 227
Streszczenie / 230
Abstract / 231

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie