Ogólny
Istnieją dwa rodzaje kratownic stosowanych w branży konstrukcji stalowych formowanych na zimno. Jednym z nich jest kratownica zdefiniowana w AISI S240. Te elementy kratownicy są łączone za pomocą środników sekcji. Drugim jest połączenie za pomocą ich kołnierzy. Pierwszy typ kratownicy jest zdefiniowany i prowadzony w AISI. Jednak drugi typ kratownicy (na rysunku 1) nie jest bezpośrednio zdefiniowany w żadnej normie. Pomimo mniejszej ilości wskazówek, kratownice kołnierzowe są szeroko stosowane w branży.
Rysunek 1. Kratownica typu kołnierzowego
Modele strukturalne
Ze względu na techniki produkcyjne i wąskie przestrzenie w połączeniach występują mimośrody, które tworzą dodatkowe momenty zginające i efekty drugiego rzędu. Norma AISI S240 nie określa stosowania wielowęzłowego lub jednowęzłowego modelu analizy strukturalnej w celu uwzględnienia efektów mimośrodu w połączeniach. Sztywność kratownicy będzie się różnić w zależności od tego, czy wykonano analizę wielowęzłową, czy jednowęzłową. Na rysunku 2 zilustrowano dwa różne modele analityczne.
Rysunek 2. Kratownica jednowęzłowa i kratownica dwuwęzłowa
Na podstawie niedawnego badania kratownic typu kołnierzowego przeprowadzonego przez E. Barana i C. Dizdara wykazano, że mimośród ten zmniejsza sztywność kratownicy. Jednakże, jeśli w połączeniach użyto czterech lub więcej śrub, nie zaobserwowano żadnej znaczącej różnicy pod względem sztywności przy obciążeniach niskiego poziomu. Na przykład, model konstrukcyjny może być zbudowany z jednym węzłem, ale może być stosowany na belkach stropowych o rozpiętości do 5 lub 6 metrów w budynkach mieszkalnych. W przypadku kratownic o skomplikowanym kształcie lub długich rozpiętościach (6 m lub więcej) należy je oceniać za pomocą modeli wielowęzłowych.
Rysunek 3. Wyniki testów kratownicy typu kołnierzowego przy użyciu kształtu C Grubość wynosi 1,2 mm
Dodatkowo występuje jeszcze jedno odkształcenie w połączeniach. Elementy cięciwy są poddawane cięciwie wargowej w połączeniach, co usuwa część wargową przekroju, a przekątne mogą pasować do pasów. Ta operacja, naturalnie, powoduje zmniejszenie wytrzymałości elementów cięciwy. Jednak ta operacja jest stosowana lokalnie i tworzy bardziej skomplikowany mechanizm w połączeniach. Sprawdzenie wytrzymałości można wykonać za pomocą wzoru AISI S100 H1-2-1 z elementem cięciwy z wargami, używając co najmniej 4 śrub. Dzięki użyciu dodatkowych śrub w pasach bez warg, deformacja poza płaszczyzną kołnierza cięciwy jest ograniczona.
Rysunek 4. Dodatkowy wpływ śruby na wytrzymałość maksymalną cięciwy
by