Probabilistyczna ocena nośności łącznika w połączeniu zakładkowym, w klasie niezawodności RC3, w temperaturach normalnych i pożarowych

• Autorzy: Domański T.

Warianty tytułu

EN

Random parameters of steel fasteners subjected to shear in category A and in RC3 class of reliability in normal and fire temperatures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono probabilistyczna metodę wyznaczania nośności łącznika w zakładkowym stalowym połączeniu kategorii A dla obiektów o klasie niezawodności RC3. Obiekty te, takie jak hale sportowe, obiekty kultu religijnego, budynki wysokie, mosty o dużych rozpiętościach budowle są projektowane z wyjątkowymi wymaganiami bezpieczeństwa definiowanymi w normie PN-EN 1990, w połączeniach tych wymagane jest przeniesienie obciążeń z założonym minimalnym prawdopodobieństwem awarii. Obiekty klasy RC3 wymagające podwyższonych wymagań bezpieczeństwa, definiowane są przez wskaźnik niezawodności β=4,3 odpowiadający prawdopodobieństwu awarii pf=8,54 * 10-6. W zaleceniach normowych PN-EN 1993-1-8 obliczeniową nośność łącznika w połączeniu zakładkowym kategorii A określa się jako wartość minimalną z obliczeniowych nośności na docisk i na ścinanie. W przedstawionym artykule traktuje się obie te wielkości jako losowe, opisywane probabilistycznymi rozkładami log-normalnymi. Zadaniem pracy jest określenie rozkładów prawdopodobieństwa dla minimów z tych wielkości, podstawowych parametrów probabilistycznych takich jak momentów zwykłych rzędu pierwszego, momentów centralnych rzędu drugiego oraz odpowiednich współczynników zmienności. Zostaną wyznaczone wartości charakterystyczne i obliczeniowe dla minimów nośności połączenia w temperaturach normalnych i pożarowych. Zastosowane zostaną klasyczne metody analizy probabilistycznej oraz metody symulacyjne Monte-Carlo. Istotnym zagadnieniem, które będzie poruszone w artykule jest stałość parametru zmienności w zmieniających się temperaturach pożarowych 300°C, 400°C, 500°C, 600°C. Przeprowadzono badania laboratoryjne – próby rozciągania w każdej temperaturze dla dwóch gatunków stali S235JR, S355JR oraz dwóch asortymentów: kształtowników, prętów. Dla każdej „próby” statystycznej w badanych temperaturach wyznaczono odchylenia standardowe oraz współczynniki zmienności i zbadano ich stałość stosując statystki Bartletta, które są zbieżne do rozkładu hi-kwadrat. Wyniki testów oraz wnioski przedstawiono na końcu artykułu.

EN

The reliability class RC3 is associated with the consequences class CC3 [4] and is defined with the reliability index β =4,3. The characteristic resistance of steel shear connection is obtained as minimum of two variables: bolds resistance and steel body resistance. The determination of partial safety factors within shear connections will be presented according to EN1990. More research is needed on the steel ultimate variance parameters in fire temperatures and on the assumption that the distribution of shear resistance is lognormal. Shear connections have to transfer forces between structural members – steel body and bolts with adequate degree of safety. The load-carrying mechanism of bolted shear connections is complex and analytical methods for predicting the shear resistance are not applicable. The characteristic resistance of steel shear connection was obtained as minimum of two variables: bolds resistance and steel body resistance. Probability functions of this minima were defined and described in this paper. Laboratory tests provide the only practicable basis for specifying safety margins for ultimate strength connections. The determination of partial safety factors within shear connections was presented according to EN1990. In this paper, the results of laboratory tests of strength, modulus of elasticity characteristics in fire temperatures (300°C, 400°C, 500°C, 600°C) for two kinds of steel (S235JR, S355JR) and for two kinds of shapes (rolled cross sections) were presented. In order to create probability function of strength characteristics and consequently probability function of failure in fire temperatures the basic question to check is which variation parameter (variance or coefficient of variation) is constant in fire temperatures. The Bartlett’s statistic “b” to verify hypothesis which is asymptotically convergent to chi-squared distribution was applied.

Słowa kluczowe

PL

łącznik stalowy; połączenie śrubowe; niezawodność; bezpieczeństwo pożarowe

EN

steel fastener; bolted connection; reliability; fire safety

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2013
• Tom: z. 60, nr 2
• Strony: 17--25
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Domański T.

• Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] Benjamin J., R., Cornell C., A.: Probability, Statistics, and Decisions for Civil Engineers, Mc Graw-Hill, New York 1997.
• [2] Maślak M., Domański T.: Safety factors in design of steel members for accidental fire situation, Proc of International Conference on Design, fabrication and Economy of Welded Structure. Miskolc, Hungary 24-26 April 2008. pp 563-570.
• [3] Walpole R.E., Myers R.H., Myers S.L.: Probability & Statistics for Engineers&Scientists, Prentice Hall.N.J. 2002
• [4] EN 1990, Eurocode 0, Basis of structural design.
• [5] EN-1993-1-8, Eurocode 3, Design of steel structures - Design of joints
• [6] EN-1993-1-2, Eurocode 3, Design of steel structures, General Rules, Structural Fire Design.