2010-03 Odolnosť šmykových síl nosníkov so štíhlou podlahou - vývoj nového prístupu k dizajnu
Popis: Univerzita v Stuttgarte
Ústav pre konštrukciu a dizajn
Kľúčové slová: DASt, výskumná správa, oceľové konštrukcie, výskum
Prečítajte si textovú verziu
88 Únosnosť šmykovej sily úzkych podlahových nosníkov Tabuľka 5-3: Hodnoty prierezu HEB140 a dolnej tetivy HEB 140: h = 140mm spodná tetiva: h = 10mm b = 140mm b = 340mm ts = 7mm tg = 11mm Výsledok z rovníc (5.14) a (5.15) Poloha ťažiska a geometrický moment zotrvačnosti celkového prierezu sa stanú: zs = 103,68 mm a Iy = 2571,3 cm 4. Kvôli veľkému počtu bodov sa hodnoty statického momentu nezobrazujú a uvádzajú sa iba hodnoty šmykového napätia v rôznych bodoch. Hodnoty sa opäť stanovili podľa rovnice (5.17): τ = 0,0266 kN τ = 0,0315 kN cm cm τ = 0,0912 kN τ = 0,0232 kN cm cm τ = 0,1015 kN τ ß = 0,0279 kN cm cm τ = 0,1077 kN τ = 0,0161 kN cm cm τ = 0,1097 kN τ = 0,0118 kN cm cm τ = 0,1079 kN cm Pretože testy majú namerané hodnoty iba v bode 4, Hodnoty v ostatných bodoch možno určiť vynásobením nasledujúcimi pomerovými faktormi: τ = 0,0912 τ = 0,8314 τ (5,26) 0,1097 τ = 0,1015 τ = 0,9253 τ (5,27) 0,1097 τ = 0,1077 τ = 0,9818 τ (5,28) 0,1097 DASt/AiF číslo projektu 15399 N
Únosnosť šmykovej sily tenkých podlahových nosníkov 89 τ = 0,1079 τ = 0,9836 τ (5,29) 0,1097 τ ß = 0,0279 τ = 0,2543 τ (5,30) 0,1097 beh možno integrovať. Okrem šmykových napätí v stojine sa musí brať do úvahy aj podiel zvarového švu, ktorý spája spodný pás s HEB. Integrácia krivky linearizovaného šmykového napätia (pozri obrázok nižšie) sa uskutoční spočítaním povrchových plôch a tým stanovením šmykovej sily v oceľovom profile. 11 30, 32 32,56 32,56 32,561 2 3 4 56 7 Obrázok 5-7: Linearizovaná krivka šmykového napätia Výsledkom priečnej sily integráciou linearizovanej krivky šmykového napätia sú: V = 32,56 + + 32,56 + + 32,56 + 2 2 2 + 30, 32 + (5,31) 2 +2 11 ß 4 = 0,9612 kN Pretože priebeh šmykových napätí bol vypočítaný ako funkcia jednotkového zaťaženia 1 kN, musela by tomuto zaťaženiu zodpovedať aj priečna sila v profile. Z toho vyplýva chyba:, = 0,0388 = 3,88% Táto chyba vyplýva zo zjednodušenia krivky šmykového napätia prostredníctvom linearizácie a vynechania polomeru zaoblenia profilu HEB v obidvoch manuálnych výpočtoch. Táto chyba je v ďalšom kurze zanedbávaná. Projekt DASt/AiF č. 15639 N
Vconcrete/Vtotal in [%] 94 Šmyková sila únosnosť úzkych podlahových nosníkov Šmyková sila časť betónového pásu na R1 100 90 80 70 60 50 40 30 V-3 V3 20 Q-4Qlin4ks 10 Q4 vpravo 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hlavná prítlačná sila/zaťaženie v [%] Obrázok 6-3: Časť šmykovej sily betónového pásu na Ros 1 Pri porovnaní kriviek rôznych nosníkov na ružici 2 (pozri obrázok 6-4) je tiež vidieť prudký pokles kriviek o približne 20 - 30% Kontinuálny efekt V3 generuje nižšie hodnoty od 18% zaťaženia (až do 5%) ako u V1 so stredovou podperou. Zatiaľ čo krivka V4 leží so svojou menšou výškou betónového pásu nad krivkou V1, dosahuje až 55% zaťaženia navyše podľa tohto. Takže z 55% zaťaženia nosníka s menšou betónovou doskou sa z betónu prenáša menšia sila.Krivka V5 ukazuje nevysvetliteľné zvýšenie alebo zníženie pri 60 a 85% zaťaženia. Mrhať. Okrem tohto a rozsahu únosnosti sú krivky V5 s vyšším stupňom vystuženia ako V2 blízko seba alebo mierne nad. V6 s menším stupňom vystuženia tiež prenáša podobné množstvo sily cez betónový pás, ale približne 2% menej, v rozmedzí užitočného zaťaženia až 5,5%. Projekt DASt/AiF č. 15639 N
Únosnosť šmykovej sily úzkych podlahových nosníkov 95 V betón/V spolu v [%] 100 Zložka šmykovej sily betónového pásu na R2 90 80 V1 V2 70 V3 V4 60 V5 V6 50 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 40 30 Hlavná lisovacia sila/únosnosť v [%] 20 10 0 0 Obrázok 6-4: Zložka šmykovej sily betónovej struny na Ros 2 Ako už bolo vidieť pri rozete 1, nosník Q4 svojim nižším stupňom utesnenia prenáša väčšiu šmykovú silu v betónovej strme ako nosník V3. Prudký pokles krivky Q4 vpravo cca 30 a 35% nosnosti a náhly priebeh zákruty nie je možné vysvetliť. Menší stupeň ukotvenia na pravej polovici nosníka zaisťuje v tomto bode väčšie sily v betóne ako na ľavú polovicu nosníka. Zložka šmykovej sily betónového pásu pri R2 100 90 80V Betón/V spolu v [%] 70 60 50 40 30 V3 20 Q4 vľavo 10 Q4 vpravo 0 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 70 Hlavná prítlačná sila/nosnosť v [%] Obrázok 6-5: Zložka šmykovej sily betónového pásu na projekte Ros 2 DASt/AiF č
Únosnosť šmykovej sily úzkych podlahových nosníkov 97 Zložka šmykovej sily betónového pásu pri R3Vbetón/Vcelkom v [%] 100 90 80 70 60 50 40 30 V3 20 Q4 vľavo 10 Q4 vpravo 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hlavná lisovacia sila/únosnosť v [ %] Obrázok 6-7: Zložka šmykovej sily betónového strmeňa na rozete 3 Na rozete 4 je z dôvodu úplného zlyhania troch roziet alebo smerov porovnateľný iba nosník V2 s nosníkom V6. Napriek nižšiemu stupňu vystuženia V6 je takmer nemožné vidieť rozdiel v týchto dvoch krivkách (pozri obrázok 6-8). V obidvoch krivkách (okrem V4) je opäť vidieť výrazný pokles na úrovni 20 - 25% užitočného zaťaženia. Časť šmykovej sily betónového pásu pri R4 100 90 80V Betón/V spolu v [%] 70 60 50 40 30 V1 V2 20 V3 V4 10 V5 V6 0 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 70 Hlavná sila/zaťaženie v [%] Obrázok 6-8: Zložka šmykovej sily betónového pásu na projekte Ros 4 DASt/AiF č
Únosnosť šmykovej sily pri úzkych podlahových nosníkoch 99 Časť šmykovej sily betónového pásu pri R5 100 90 80V Betón/V spolu v [%] 70 60 50 40 30 V1 V2 20 V3 V4 10 V5 V6 0 80 90 100 0 10 20 30 40 50 60 70 Hlavná lisovacia sila/zaťaženie [%] Obrázok 6-10: Časť šmykovej sily betónového strmeňa na Ros 5 Časť šmykovej sily betónového strmeňa na R5 100 90 80V Betón/Vcelkom v [%] 70 60 50 40 30 V3 Q4 vľavo 20 Q4 vpravo 10 90 100 0 80 0 10 20 30 40 50 60 70 Hlavná lisovacia sila/zaťaženie v [%] Obrázok 6-11: Časť šmykovej sily betónového pásu na Ros 5 V súhrne sú účinky zmien variácií nosníkov uvedené v nasledujúcich tabuľkách: Projekt DASt/AiF č. 15639 N
Únosnosť šmykovej sily úzkopodlažných nosníkov 133 = (7.16) kde: uhol natočenia deformovanej dosky na okraji stĺpu: =, pomer výšky tlakovej zóny k statickej využiteľnej výške (tu premenlivý) priemer stĺpa úroveň geometrickej výstuže statická využiteľná výška výška tlakovej zóny: = modul pružnosti výstužnej ocele modul pružnosti betónového porovnávacieho polomeru: = 0,4 + 1,6 polomeru najstrmšieho plášťa: = + + ≥ polomer najplochejšieho plášťa: = + 5 (-) polomer, do ktorého prúdi výstuž: = vnútorné rameno páky: = - charakteristická hodnota Medza pevnosti výstužnej ocele, charakteristická pevnosť v ťahu betónu: = 0,7 charakteristická pevnosť v tlaku v betóne Na stanovenie šmykového zaťaženia pri pretláčaní iteruje cez kx, až kým betónové napätie σc a medzné napätie betónu σcu nedosiahnu rovnakú hodnotu. Tieto dva parametre sa určujú pomocou nasledujúcich vzorcov: = cos (7.17) DASt/AiF číslo projektu 15639 N