Öszvér oszlopok kialakítása, thÁ, nyírt kapcsolatok...

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki KépzésDr. Kovács Nauzika

Öszvér oszlopok kialakítása, THÁ, nyírt kapcsolatok, erőbevezetés környezete.

2. mintapélda - oszlop méretezése.

készítette: Dr. Kovács Nauzika

2012.10.27.

Öszvérszerkezetek4. előadás

BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék

Tartószerkezet-rekonstru

kciós Szakmérnöki Képzés


2

Tartalom

• Öszvér oszlopok szerkezeti kialakítása– Szerkezeti kialakítás,– Előnyök, hátrányok.

• EC4 méretezési elvei• THÁ

– Központos nyomás,– Külpontos nyomás,– Nyírás,– Erőbevezetés helye,– Nyírt kapcsolatok.

• 2. mintapélda – oszlop méretezése





Szerkezeti kialakítás





4

Teljesen körbebetonozott keresztmetszet

Előnyök:- nagy ellenállás,- jelentős tűzállóság,- gazdaságos kialakítás (alacsony anyag ár). .Hátrányok:- zsaluzást igényel (magas ár),- oszlop-gerenda kapcsolatok bonyolultan alakíthatók ki,- későbbi megerősítés nehézkes,- élvédelem szükséges lehet.





5

Részlegesen körbebetonozott keresztmetszet

Előnyök:- nagy ellenállás,- zsaluzat nem szükséges,- csomópontok egyszerűek,- későbbi megerősítés egyszerű,- élvédelem nem szükséges. .Hátrányok:- alacsonyabb tűzállóság.





6

Kibetonozott zárt szelvény + vasalás

Előnyök:- nagy ellenállás – nagy b/t arányú szelvény,- kétirányú hajlításra előnyös,- élvédelem nem szükséges, - zsaluzat nem szükséges.

Hátrányok:- acél zárt szelvények magas ára,- bonyolult betonozási technológia,- tűzállóság miatt többletvasalás szükséges.





7

Kibetonozott zárt szelvény + profilElőnyök:- kiemelkedően nagy ellenállás,- állandó keresztmetszetű oszlop az épület teljes magasságában,- magas tűzállóság, - vasalást nem igényel.

Hátrányok:- acél szelvények magas ára,- bonyolult betonozási technológia.





EC4 méretezési elvei





9

EC4 méretezési elveiSzabvány előírásai érvényesek az alábbi esetekben:- acél anyagminőség: S235-S460- beton szilárdság: C20/25-C50/60,- keretszerkezet többi eleme is öszvér vagy acél,- acél teherviselési hányada- acél és beton együttdolgozása biztosított.

0, 2 0,9≤ δ ≤ Rdplyda NfA ,/⋅=δ





10

Méretezési módszer Általános módszer:Bármely km. típus, bármilyen anyagminőség esetén használható,Figyelembe kell venni:- másodrendű hatások,- gyártási sajátfeszültségek, - geometriai imperfekciók, - helyi horpadás,- beton berepedése, - kúszás, - zsugorodás,- acél és vasalás megfolyása.

Alkalmazási szabályokat nem ad az EC4

- nemlineáris analízis,- sík km. elve feltételezhető,- beton és acél teljesen együttdolgozás,- húzott beton elhanyagolható,- húzott betonzóna merevség növelő hatása- bonyolult számítógépi eljárás.





11

Szoftveres analízisSzoftveres modell:Öszvér oszlop elem: beton+vasalás+profil

Nemetschek:

EngiSSol:





12

Katalógusból rendelhető termékekRUUKKI öszvér oszlop:





Egyszerűsített módszerTHÁ





14

Méretezés lépéseiMéretezés lépései:- acél km. helyi horpadásának ellenőrzése, - km. ellenállás ellenőrzése (nyomás, hajlítás, nyírás és interakciók),- erőbevezetés helyének vizsgálata,- hosszirányú nyírás felvétele.





15

Km. ellenállás meghatározásaEgyszerűsített módszer:- kétszeresen szimmetrikus, - hossz mentén állandó km.,- melegen hengerelt, hegesztett, vékonyfalú km.- viszonyított karcsúság ,- km. magasság/szélesség aránya- betontakarás max- max hosszirányú vasalás 6%.

0,2≤λ

0,5/2,0 ≤≤ hb

0,3h 0, 4b

- kézzel számítható





16

Szerkezeti acél helyi horpadásTeljesen körbebetonozott szelvény:- elhanyagolható, ha a betonfedés

Kibetonozott és részlegesen körbebetonozott szelvény:- elhanyagolható, ha teljesülnek az alábbi arányok:

40,

/ 6y z

mmc c

b⎛ ⎞

≥ ⎜ ⎟⎝ ⎠

Kör keresztmetszetű zárt szelvény

( )yf

td 23590/max =

Négyzet keresztmetszetű zárt szelvény

( )yf

th 23552/max =

Részlegesen körbebetonozott I-szelvény

( )yf

tb 23544/max =





17

Képlékeny nyomási ellenállásszámítása:

abroncsoló hatás! beton ellenállása nagyobb, acél ellenállása kisebb

RdplN ,

plsRdplcRdRdplaRdpl NNNN ++= ,,

ydaRdpla fAN ⋅=,

acél km. ellenállása

cdcRdplc fAN ⋅⋅= α,

beton km. ellenállása

sdsRdpls fAN ⋅=,

vasalás ellenállása

0,1=α 85,0=α





18

Képlékeny nyírási ellenállásEgyszerűsítő módszer:csak az acél szelvény viseli a nyírást – lásd EC3

Beton ellenállásnak a figyelembe vétele:acél és beton együtt viseli a nyírást

acélra jutó nyíróerő

betonra jutó nyíróerő

, ,Ed pl a RdV V≤

Rdpl

RdaplEdEda M

MVV

,

,,, =

EdaEdEdc VVV ,, −=

, , ,a Ed pl a RdV V≤

, ,c Ed c RdV V≤

EC2

EC3





19

Képlékeny ellenállás - interakcióEgyidejű hajlítás + nyomás + nyírás:M+N interakciós görbe:- képlékeny feszültségeloszlás,- húzott beton elhanyagolható.

Nyírást figyelembe kell venni, ha

EC3RdaplEda VV ,,, 05 ⋅> ( ) ydf⋅− ρ1

nyírás hatása





20

Interakciós görbe - poligonEgyszerűsített interakciós görbe:

tiszta nyomás

tiszta hajlítás

hajlítás + nyomás

; 0A AN M =

0;B BN M=

;C C BN M M=

max. hajlítás/ 2; maxD C DN N M= ≈BME Szilárdságtani és Tartószerkezeti T

anszék




21

Kihajlási ellenállásStabilitásvizsgálat – központos nyomás:Öszvér oszlop kihajlási ellenállása:

Tartós terhek hatása:

, ,b Rd pl RdN N= χ ⋅

képlékeny nyomási ellenálláskihajlási csökkentő

tényező

,pl Rd

cr

NN

λ = χ

( ) a a s s e cm ceffEI E I E I K E I= + +

számításához effektív hajlítási merevség

crN

( ),,

11 /c eff cm

G Ed Ed t

E EN N

=+ ⋅ϕ





22

Igénybevétel meghatározásaEffektív hajlítási merevség:

Másodrendű számítás:1. geometriai imperfekciók

2. egyszerűsítés

( ) ( )0 ,, a a s s e II cm ceff IIEI K E I E I K E I= + +

. ,Ed II Ed IM k M= ⋅

növelő tényező

,

1,01 /Ed cr eff

kN N

β= ≥

−





23

EllenőrzésEgytengelyű hajlítás + nyomás:Megfelel, ha:

S235, S275, S355S420, S460

MRdpld

Ed

RdNpl

Ed

MM

MM α

μ≤

⋅=

,,,

normálerőhatása

9,0=Mα8,0=Mα





24

EllenőrzésKéttengelyű hajlítás + nyomás:Megfelel, ha

S235, S275, S355S420, S460

9,0=Mα8,0=Mα

yMRdypldy

Edy

MM

,,,

, αμ

≤⋅

zMRdzpldz

Edz

MM

,,,

, αμ

≤⋅

0,1,,

,

,,

, ≤⋅

+⋅ Rdzpldz

Edz

Rdypldy

Edy

MM

MM

μμ

síkbeli hajlítás y-y tengely

síkbeli hajlítás z-z tengely

két síkbeli hajlítás összegzése

y-y tengely

z-z tengely





25

Együttdolgoztató kapcsolatTervezési nyírási szilárdság mechanikus kapcsolóelem:- hosszirányú nyírófeszültségek (csúsztatófeszültségek) keletkeznek a beton-acél

határfelületén,- meghatározása: - rugalmas analízis,

- kúszást, zsugorodást figyelembe kell venni.- mechanikus kapcsolóelem nélkül megfelel, ha

betonfedés > 40mm

- mechanikus kapcsolóelemmel kell felvenni a teljes -t, ha

- keresztmetszet nyírási ellenállása a beton bevonásával:felvételére méretezett kengyelek és csapok a gerincre

Edτ

Edτ

Ed Rd≤τ τ Keresztmetszet típusa 2/Rd N mm⎡ ⎤⎣ ⎦τ Teljesen körbebetonozott acél szelvény 0,30 Kibetonozott acél csőszelvény 0,55 Kibetonozott acél négyzet szelvény 0,40 Részlegesen kibetonozott szelvény övei 0,20 Részlegesen kibetonozott szelvény gerince 0,00

Ed Rd≤τ βτ2,5c ≤β

Edτ

Ed Rd>τ τ

,c EdV





26

Erőbevezetés környezeteNem egyenletes erőbevezetés:

Egyenletes erőbevezetés:





27

Erőbevezetés környezeteCsapos kapcsolat:- nyírt csapok kellenek, ha - csapok elhelyezésének a hossza

erő felvétele:acél szelvényre jutó erő

vasalásra jutó erő

betonra jutó erőHosszirányú csúsztatófeszültség:

Szükséges csapok száma:

Ed Rd>τ τ( )2 , / 3EL d L≤

EdN,

,,

pl aa Ed Ed

pl Rd

NN N

N=

,,

,

pl ss Ed Ed

pl Rd

NN N

N=

,,

,

pl cc Ed Ed

pl Rd

NN N

N=

, , ,Ed a Ed s Ed c EdN N N N= + +

,, , ,

,

1 pl aL Ed c Ed s Ed Ed

pl Rd

NV N N N

N⎛ ⎞

= + = −⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

,L Ed

Rd

Vn

P=





28

Erőbevezetés környezeteBeton befeszülése:- részlegeses körbebetonozott I-szelvény

Hosszirányú nyírási ellenállás:

csapok ellenállása beton befeszülése

súrlódási tényező

, ,L Rd Rd LR RdV nP V= +

, / 2LR Rd RdV P= μ0,5=μ





2. mintapéldaOszlop méretezése

teherbírási határállapotban





30

Felhasznált irodalom• MSZ EN 1994-1-1: 2004. Eurocode 4: Öszvérszerkezetek tervezése: Általános és az épületekre vonatkozó szabályok.• MSZ EN 1994-2: 2005. Eurocode 4: Öszvérszerkezetek tervezése: Általános és hidakra vonatkozó szabályok.• MSZ EN 1993-1-1: 2005. Eurocode 3: Acélszerkezetek tervezése: Általános és az épületekre vonatkozó szabályok.• MSZ EN 1993-1-5: 2005. Eurocode 3: Acélszerkezetek tervezése: Lemezekből összeállított szerkezetek.• MSZ EN 1993-1-8: 2005. Eurocode 3: Acélszerkezetek tervezése: Csomópontok tervezése.• MSZ EN 1992-1-1: 2004. Eurocode 2: Betonszerkezetek tervezése: Általános és az épületekre vonatkozó szabályok.• MSZ EN 1993-2: 2006. Eurocode 3: Acélszerkezetek tervezése: Hidakra vonatkozó szabályok.

• ESDEP http://www.fgg.uni-lj.si/kmk/ESDEP/master/wg10/l0810.htm#SEC_1• G. Hanswille: Eurocode 4 composite columns

http://eurocodes.jrc.ec.europa.eu/doc/WS2008/EN1994_4_Hanswille.pdf




Öszvér oszlopok kialakítása, thÁ, nyírt kapcsolatok...

Documents