An analytical and numerical assessment of the load capacity of the K-joint of flat steel trusses

The study assesses the load capacity of the K-joint of flat steel trusses made from hollow sections. Two cases were considered: an unreinforced joint and a joint with reinforcement in the form of a pad welded to the belt. Analytical calculations were made for the analyzed cases, based on which, the load capacity of the considered joint was determined (before and after strengthening). A numerical model of the analyzed connection was prepared, and then the stress and strain values in the joint were determined. The obtained results were compared with the results of the analytical calculations. It has been shown that the analytically determined joint load capacity (as the maximum allowable load that does not damage the joint) is less than the allowable load capacity obtained on the basis of the numerical calculations. Estimation of the load capacity of the joints made from hollow sections, based on an analytical approach, allows for the safe design of welded truss contacts, however, in some cases it can lead to an underestimation of the load capacity of the joint.

W pracy dokonano oceny nośności węzła typu K płaskiej kratownicy stalowej, wykonanej z kształtowników zamkniętych. Rozpatrywano dwa przypadki: węzeł niewzmocniony oraz węzeł ze wzmocnieniem w postaci nakładki dospawanej do pasa. Dla analizowanych przypadków wykonano obliczenia analityczne, na podstawie których określono nośność rozpatrywanego węzła (przed i po wzmocnieniu). Sporządzono model numeryczny analizowanego połączenia, a następnie wyznaczono wartości naprężeń i odkształceń w strefie przywęzłowej. Otrzymane wyniki porównano z wynikami obliczeń analitycznych. Wykazano, że określona analitycznie nośność węzła (jako maksymalne dopuszczalne obciążenie nie powodujące zniszczenia węzła) jest mniejsza niż dopuszczalna nośność uzyskana na podstawie obliczeń numerycznych. Szacowanie nośności węzłów wykonanych z kształtowników zamkniętych w oparciu o podejście analityczne pozwala na bezpieczne projektowanie styków kratownic spawanych, jednak w niektórych przypadkach może prowadzić do zaniżenia nośności węzła.