Steel lattice tower under ultimate load – chosen joint analysis

The main objective of the presented paper is to discuss chosen lattice tower joint behavior under structure ultimate load. Joint numerical modelling considerations are enriched with comparison to the full-scale tower pushover test results. Two independent load cases were examined: 1) where the L-sections (diagonal bracings) are loaded by the axial force only and that forces are applied in the center of the member cross section, 2) where the L-sections are loaded by the axial force and the bending moment that reproduce the effect of the eccentric connection to the gusset plates by the one leg of the angle section is added. Differences in equivalent stresses state for two independent design situations allow for conclusion that additional bending moments should be taken into account, especially for thin-walled members.

Przedmiotem niniejszego opracowania jest analiza naprężeń wybranego węzła stalowej wieży kratowej, która podlegała obciążeniu niszczącemu. Przeprowadzona analiza numeryczna dotyczyła modelowania wybranego węzła konstrukcji – połączenie elementów skratowania wykonanych z kątowników nierównoramiennych z krawężnikiem wieży (stalowy pręt pełny o średnicy 100 mm). Charakterystyczną cechą wybranego połączenia jest zamocowanie kątowników skratowania do blachy węzłowej poprzez dwie śruby umiejscowione tylko na jednej półce kątowników. Przeprowadzono analizę obliczeniową dla dwóch niezależnych przypadków obciążeniowych: 1) sytuacja, w której elementy kątownikowe skratowania obciążone są jedynie siłami osiowymi (ściskającymi i rozciągającymi) przyłożonymi w środku ciężkości, 2) sytuacja, w której oprócz opisanego powyżej przypadku sił osiowych dodano momenty zginające wynikające wprost z mimośrodu obciążenia osiowego względem rzeczywistego miejsca zamocowania kątowników. Zaprezentowane rezultaty naprężeń zredukowanych dla każdej z analizowanych sytuacji obliczeniowych pozwalają na stwierdzenie, że należy brać pod uwagę dodatkowe momenty zginające powstałe w wyniku mimośrodowego zamocowania prętów kątownikowych – szczególnie, kiedy są to elementy cienkościenne. Co szczególnie istote z punktu widzenia praktyki inżynierskiej i badań naukowych, uzyskane wyniki zostały porównane z obserwacjami poczynionymi podczas testów eksperymentalnych polegających na kontrolowanym zniszczeniu konstrukcji wieżowej w jej skali naturalnej.