Oszloptalp – Üreges szelvényű oszlop (EN)

Leírás

Az alábbiakban ismertetjük az CBFEM komponens alapú végeselem-módszert az üreges szelvényű oszlop talplemezének a komponens módszerrel (CM) való ellenőrzéséhez. A nyomott oszlop legalább 3. osztályú keresztmetszetként van méretezve. Az érzékenységvizsgálat az oszlop méretére, a talplemez méreteire, a beton minőségére és a betonblokk méreteire készül. Négy komponens aktiválódik: az oszlopgerincek és övlemezek nyomásban, a beton nyomásban a habarcsréteggel együtt, a horgonycsavar húzásban és a hegesztések. Ez a tanulmány főként két komponensre összpontosít: a beton nyomásban a habarcsréteggel együtt és a horgonycsavar húzásban.

8.4.1. ábra Négyzetes üreges szelvény többlineáris interakciós diagramjának jellemző pontjai

Teherbírás ellenőrzése

A következő példában az SHS 150×16 négyzetes üreges szelvényű oszlop egy betonblokkhoz csatlakozik, amelynek területi méretei a' = 750 mm, b' = 750 mm és magassága h = 800 mm C20/25 betonminőségből, az a = 350 mm, b = 350 mm, t = 20 mm méretű talplemezen keresztül S420 acélminőségből. A horgonycsavarok 4 × M20 méretűek, A_s = 245 mm², fejátmérőjük a = 60 mm, 8.8 acélminőségből, felső eltolásuk 50 mm, bal oldali eltolásuk −20 mm, beágyazási mélységük 300 mm. A habarcsréteg vastagsága 30 mm.

Az analitikus megoldás eredményei jellemző pontokkal ellátott interakciós diagramként kerülnek bemutatásra. A −1, 0, 1, 2 és 3 pontok részletes leírása a 8.4.1. ábrán látható; lásd (Wald, 1995) és (Wald et al. 2008), ahol a −1 pont tiszta húzóerőt, a 0 pont tiszta hajlítónyomatékot, az 1–3 pontok kombinált nyomóerőt és hajlítónyomatékot, a 4 pont pedig tiszta nyomóerőt jelöl.

8.4.2. ábra Az SHS 150×16 oszlop talplemeze és a talplemez kiválasztott hálója

A CBFEM-ben feszítő erők lépnek fel tiszta húzóterhelés esetén; míg a CM-ben nem fejlődnek feszítő erők, mivel a teherbírás csak az 1-2 tönkremeneteli módra van korlátozva; lásd (Wald et al. 2008). A feszítő erők miatt a teherbírás különbsége kb. 10 %. Az oszloptalplemez numerikus modellje a 8.4.2. ábrán látható. A CBFEM eredményei a beton nyomási feszültségeloszlásával kerülnek bemutatásra a 0 és 3 pontokra, amelyek a 8.4.3. és 8.4.4. ábrán láthatók, és a 8.4.5. ábrán lévő interakciós diagramon kerülnek összehasonlításra.

8.4.3. ábra CBFEM eredmények a 0 pontra, azaz tiszta hajlítónyomatékra

8.4.4. ábra CBFEM eredmények a 3 pontra, azaz nyomóerőre és hajlítónyomatékra

8.4.5. ábra A CBFEM és CM teherbírás-előrejelzési eredményeinek összehasonlítása az interakciós diagramon az SHS 150×16 keresztmetszetű oszlop talplemezéhez

Érzékenységvizsgálat

Az érzékenységvizsgálat az oszlop keresztmetszetének méretére, a talplemez méreteire, a beton minőségére és a betonblokk méreteire készül. A kiválasztott oszlopok: SHS 150×16, SHS 160×12,5 és SHS 200×16. A talplemez területi méretei 100 mm, 150 mm és 200 mm-rel nagyobbak az oszlop keresztmetszeténél. A talplemez vastagsága 10 mm, 20 mm és 30 mm. Az alapblokk C20/25, C25/30, C30/37 és C35/45 betonminőségből készül, minden esetben 800 mm magassággal, és területi méretei 100 mm, 200 mm, 300 mm és 500 mm-rel nagyobbak a talplemez méreteinél. Egy paramétert változtattak, míg a többit állandón tartották. Aparamétereket a 8.4.1. táblázat foglalja össze. A sarokvarrat vastagsága a = 12 mm. A megfelelő minőségű habarcsréteg csomóponti együtthatója β_j = 0,67. Az acéllemezek S420 minőségűek, a horgonycsavarok M20 8.8 minőségűek, beágyazási mélységük minden esetben 300 mm.

8.4.1. táblázat Kiválasztott paraméterek

Az oszlop keresztmetszetének érzékenységvizsgálatához C20/25 betonminőséget, 20 mm talplemez vastagságot, 100 mm talplemez eltolást és 200 mm betonblokk eltolást alkalmaztak az oszlopszelvény változó paramétereinek vizsgálatához. A CBFEM és a CM analitikus modell összehasonlítása a 8.4.6. ábrán látható interakciós diagramokon szerepel.

8.4.6. ábra A CBFEM és CM eredményeinek összehasonlítása különböző oszlop keresztmetszetekre

A talplemez eltolás érzékenységvizsgálatához az SHS 200×16 oszlop keresztmetszetet, C25/30 betonminőséget, 20 mm talplemez vastagságot és 200 mm betonblokk eltolást választottak. Az interakciós diagramok összehasonlítása a 8.4.7. ábrán látható. A legjelentősebb különbség a nagy talplemez tiszta húzásban mért teherbírásában mutatkozik, ahol jelentős feszítő erők léptek fel a CBFEM elemzésekben, amelyeket az analitikus tervezés korlátoz.

8.4.7. ábra A CBFEM és CM eredményeinek összehasonlítása különböző talplemez eltolásokra

A talplemez vastagság érzékenységvizsgálatához az SHS 200×16 oszlop keresztmetszetet, C25/30 betonminőséget, 100 mm talplemez eltolást és 200 mm betonblokk eltolást választottak. Ebben a vizsgálatban 10 mm, 20 mm és 30 mm talplemez vastagságokat alkalmaztak. Az interakciós diagramok összehasonlítása a 8.4.8. ábrán látható. A legnagyobb különbség a vékony talplemez tiszta húzásban mért teherbírásában mutatkozik, ahol jelentős feszítő erők léptek fel a CBFEM elemzésekben, amelyeket a CM analitikus tervezés korlátoz.

8.4.8. ábra A CBFEM és CM eredményeinek összehasonlítása különböző talplemez vastagságokra

A betonminőség érzékenységvizsgálatához az SHS 150×16 oszlop keresztmetszetet, 20 mm talplemez vastagságot, 100 mm talplemez eltolást és 200 mm betonblokk eltolást választottak. Ebben a vizsgálatban C20/25, C30/37 és C35/45 betonminőségeket alkalmaztak. Az interakciós diagramok összehasonlítása a 8.4.9. ábrán látható.

8.4.9. ábra A CBFEM és CM eredményeinek összehasonlítása különböző betonminőségekre

A betonblokk eltolás érzékenységvizsgálatához az SHS 160×12,5 oszlop keresztmetszetet, 20 mm talplemez vastagságot, 100 mm talplemez eltolást és C25/30 betonminőséget választottak. Ebben a vizsgálatban 100 mm, 300 mm és 500 mm betonblokk eltolásokat alkalmaztak. Az interakciós diagramok összehasonlítása a 8.4.10. ábrán látható.

8.4.10. ábra A CBFEM és CM eredményeinek összehasonlítása különböző betonblokk eltolásokra

Az oszloptalplemez teherbírásának CBFEM és CM általi előrejelzésében mutatkozó különbségek főként abban rejlenek, hogy a CBFEM figyelembe veszi a feszítő erőket, míg a CM az EN 1993-1-8:2005 szerint elkerüli azokat.

8.4.2. táblázat A CBFEM és CM interakciós diagramjának összehasonlítása

Benchmark eset

Bemeneti adatok