p eter skuber

NELINEARNI ODZIV NA POTRESNO OBTEŽBO JEKLENIH OKVIRJEV Z NESIMETRIČNIMI VIJAČENIMI STIKI S ČELNO PLOČEVINO

Peter Skuber

Katedra za metalne konstrukcije

STATIČNA OBTEŽBA

M (g + q)

g + q

g + q

M (W)

M (g + q, W)

g + q

g + q

Veter

Veter

+ =

POTRESNA OBTEŽBA

}M (g + q) : PREDNAPETJE

M

M

PORUŠITEV VIJAKA

Pl

NOSILEC

MPl

BEAM

SLOVENSKI STANDARD ZA POTRESNO VARNO GRADNJO (1980)

a/g

T

ZAHTEVANO DUKTILNO OBNAŠANJE

0.000

0.025

0.050

0.075

0.100

0.125

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

RAÈUNSKI SPEKTER (q > 5)

PRAVILNO

NEPRAVILNO

PREVZEM VERTIKALNEOBTEŽBE

DELNI PREVZEM POTRESNEOBTEŽBE

(MAJHNA DUKTILNOST)

PREVZEMVSEH OBTEŽB

IZBIRA STIKOV NA POTRESNO NEVARNIH PODROČJIH

NEPRAVILNO

PRAVILNO

ZNAČILNOSTI NUMERIČNEGA MODELA

M

poškodovani stik

x

M

t

M

histerezna ovojnica

M

ux

Nesimetrični stik“pinching” efekt

Porušitev vijakov

Kobe

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

0 20 40 60

time (sec.)

Acc

.(g)

Cape Mendocino

-1.0

0.0

1.0

2.0

0 20 40 60

time (sec.)

Acc

.(g)

Tabas Iran

-1.0-0.50.00.51.01.5

0 20 40 60

time (sec.)

Acc

.(g)

Northridge

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

0 5 10 15 20

time (sec.)

Acc

.(g)

Chile, Llollelo

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

0 40 80 120

time (sec.)

Acc

.(g)

Michoacan

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

0 50 100 150 200

time (sec.)

Acc

.(g)

NIHAJNI ČAS (s) NIHAJNI ČAS (s)



AKCELEROGRAMI

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0 1 2 3

Nihajni čas T (sec.)

posp

eški

(g)

Spekter pospeškov

Prilagojeni spekterpospeškov

Elastični spekterpospeškov

SAmax

T(SAmax)

.sec2.0max)(

.sec2.0max)(

5.2

SATSATSAvrednostsrednja

PGAfactor

0.0

0.3

0.6

0.9

0.0 0.6 1.2 1.8 2.4 3.0

posp

eški

(g)

Kobe Cape Mendocino Tabas IranNorthridge Chile, Llollelo

nihajni čas T (s)

SPEKTRI POSPEŠKOV

PRILAGODITEV SPEKTROV NA PROJEKTNI POSPEŠEK PGA = 0.3 g

Geometrija in obtežba za enoetažni okvir

Obtežba: Stalna in lastna

Spremenljiva

Sneg

:

:

:

gk = 3.6 kN/m2

qk = 3.0 kN/m2

sk = 1.4 kN/m2

Veter

Potres

:

:

vref = 25 m/s

PGA = 0.3g, q = 5

B = 5.0 m

:Razdalja med okvirji

IPE 400

HE

A 3

20

L = 8.0 m

Sini

M

p1

M p2

u2

u1

M

Ovojnica

Modeliranje stika z Histerezno ovojnico

Mejne rotacije (mrad)

Sini = 50 K (togi stik)

Sini = 16.7 K (delno togi stik.)

Sini = 5.6 K

u1 40 45 50 u2 5.7 8.5 11.4

(delno togi stik.)

Rezultati za enoetažni okvir

umax/h * 10 -2 Poškodbe umax/h * 10 -2 Poškodbe

Kobe, PGA = 0.2 g, Sini = 50 K 0.78 elastično 0.78 elastično

Kobe, PGA = 0.3 g, Sini = 50 K 1.17 male 1.18 male

Kobe, PGA = 0.4 g, Sini = 50 K 1.58 velike 2.17 Porušitev vijaka (levi stik)

Kobe, PGA = 0.5 g, Sini = 50 K 2.35 Porušitev vijaka (levi stik)

5.12 Porušitev vijaka (oba stika)

Kobe, PGA = 0.3 g, Sini = 50 K,

Brez prednapetja

1.17 velike 1.43 Porušitev vijaka (levi stik)

Kobe, PGA = 0.2 g, Sini = 16.7 K 0.97 elastične 0.97 elastične

Kobe, PGA = 0.3 g, Sini = 16.7 K 1.46 velike 1.55 velike

Kobe, PGA = 0.4 g, Sini = 16.7 K 2.19 velike 3.31 Porušitev vijaka (levi stik)

Kobe, PGA = 0.55 g, Sini = 16.7 K 3.27 Porušitev vijaka (levi stik)

/ Porušitev stika

Kobe, PGA = 0.2 g, Sini = 5.6 K 1.52 elastične 1.52 elastične

Kobe, PGA = 0.3 g, Sini = 5.6 K 2.03 velike 2.08 velike

Kobe, PGA = 0.4 g, Sini = 5.6 K 2.53 Porušitev vijaka (levi stik)

4.98 Porušitev vijaka (levi stik)

Kobe, PGA = 0.3 g, Sini = 50 K

Simetrični polnonosilni stik

1.17 male 1.18 male

Kobe, PGA = 0.3 g, Sini = 16.7 K


1.46 velike 1.55 velike

Kobe, PGA = 0.3 g, Sini = 5.6 K


2.16 velike 2.16 velike

a

t

a

t

left connection

-300

-200

-100

0

100

200

0 30 60 90 120

time (sec.)

mo

me

nt

(kN

/m)

bolt rupture

right connection

-300

-200

-100

0

100

200

0 30 60 90 120

time (sec.)

mo

me

nt

(kN

/m)

bolt rupture

levi stik

desni stikČas (s)

Čas (s)

porušitev vijakov

porušitev vijakov

KOBE

Sini = 50 K

PGA = 0.5 g

Diagram Moment – čas za levi in desni stik

7.5 m 7.5 m 5.0 m 10.0 m 10.0 m 5.0 m

15.0 m 15.0 m 15.0 m

45.0 m

3.0

m5.

8 m

4.5

m

15.3

m

Spremenljiva: 4.0 kN/m2, prva etaža 3.0 kN/m2, druga etažaSneg: 1.25 kN/m2Veter: 0.45 kN/m2, 0.60 kN/m2Potres: PGA = 0.1 g, q = 6

HEA 450

HEA500

HEB400 HEB400 HEB400 HEB400

HEA400 HEA400 HEA400

IPE300 IPE300 IPE300

2 L 60/60/6 2 L 60/60/6 2 L 60/60/6

HEA450

HEB400

4 x M24 10.9HEA450

HEB400

4 x M24 10.9

Lastna in stalna: 6.5 kN/m2, prva etaža 3.8 kN/m2, druga etažar

PORUŠITEVVIJAKA

Acceleration Response Spectra,scaled to PGA = 0.1g, 5% damping

0.0

0.1

0.2

0.3

0 1 2 3

Period (sec.)

Acc

. (g)

T = 1.2 sec.

SPEKTER POSPEŠKOV PRILAGOJEN ZA PGA = 0,1 g, 5 % DUŠENJE

NIHAJNI ČAS (s)

NORTHRIDGE

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

0 5 10 15

mo

men

t (kN

/m)

PGA = 0.3 g PGA = 0.1 g

PORUŠITEV VIJAKA (PGA = 0.3 g)

ČAS (sec.)

HEA450

HEB400

4 x M24 10.9

-1400

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

0 5 10 15

mo

men

t (kN

/m)

PGA = 0.3 g PGA = 0.1 g

Porušitev vijaka (PGA = 0.3 g)

čas (sec.)

HEA450

HEB400

4 x M24 10.9

porušitev vijaka (PGA = 0.1 g)

bolt rupture (PGA = 0.3 g)

Diagram Moment – čas v poškodovanih stikih

Porušitev stika pri

PGA = 0,3 g

1

2

3

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00

Storey rotation F (mrad)

Storey no.

Chile, Llollelo Michoacan, Caleta de Campos Northridge, Rinaldi Receiving STA

Tabas Iran, Tabas Cape Mendocino Kobe IMA

average

številka etaže

Največji zasuki etaže (mrad)

NAJVEČJI ZASUKI ETAŽ PRI RAZLIČNI POTRESNI OBTEŽBI (PGA = 0,1 g)

ZAKLJUČKI

• BOLŠE OBNAŠANJE OBRAVNAVANIH OKVIRJEV KOT JE BILO ZA PRIČAKOVATI TUDI V PRIMERU PORUŠITVE VIJAKOV NA ENI STRANI STIKA

• POVEČANJE ROTACIJSKE KAPACITETE PO PORUŠITVI VIJAKOV NA ŠIBKEJŠI STRANI STIKA

• KONSTRUKCIJA POSTANE BOLJ PODAJNA – ZMANJŠANJE POTRESNIH SIL

• PREDNAPETJE ZARADI VERTIKALNE OBTEŽBE DELUJE UGODNO

• MODEL UPOŠTEVA SAMO MOMENTNO OBREMENITEV. VPLIV OSNE IN STRIŽNE SILE JE LAHKO VELIK ŠE POSEBEJ PO PORUŠITVI VIJAKOV NA ENI STRANI STIKA

p eter skuber

Documents