Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: połączenia ścinanej

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Nośność ciągłych łączników otwartych w zespolonych konstrukcjach stalowo-betonowych

Lorenc W.

Prace Naukowe Instytutu Budownictwa Politechniki Wrocławskiej. Monografie

2010

Vol. 93, nr 40

133-133

W pracy przedstawiono opis zachowania się pod obciążeniem stalowych łączników otwartych, stanowiących stalową część konstrukcji połączenia ścinanego w belkach zespolonych. Zaproponowano koncepcję opisującą układ naprężeń w zębach stalowych od obciążeń zewnętrznych, będącą podstawą do określania nośności części stalowej połączenia ścinanego. Stalowe łączniki otwarte to rodzaj łączników ciągłych powstających przez przecięcie blachy stalowej, w domyśle środnika belki, w taki sposób, że krzywa przecięcia formuje jednocześnie element zespolenia - zabetonowanie tak uformowanych łączników powoduje utworzenie skutecznego połączenia ścinanego. Nie są wymagane żadne dodatkowe zabiegi konieczne do zrealizowania zespolenia w części stalowej dźwigara, a istotne jest odpowiednie ukształtowanie betonu w strefie zespolenia i dobranie odpowiedniego kształtu wycięcia środnika stalowego. Podstawowa kwestia to określenie stanu naprężeń w zębach stalowych, co jest szczególnie istotne w analizie zmęczeniowej. Naprężenia u podstawy zęba są superpozycją naprężeń pochodzących od ścinania podłużnego połączenia ścinanego oddziałującego bezpośrednio na zęby stalowe oraz naprężeń będących efektem zginania dźwigara, a także siły osiowej w dźwigarze. W monografii na wstępie opisano przedmiot badań w postaci innowacyjnego połączenie ścinanego. Następnie podsumowano stan wiedzy i pokazano, w jaki sposób zespolenie listwo we ewoluowało od rozwiązania opracowanego przez Leonharda na początku lat 80. ubiegłego wieku, do postaci w formie tzw. composite dowels. Przedstawiono prowadzone przez innych badania, analizy teoretyczne i wnioski oraz problemy, które nie zostały rozwiązane, w tym problem określania nośności części stalowej połączenia ścinanego. W dalszej zostały zaprezentowane wyniki prac własnych prowadzonych między innymi w ramach międzynarodowego projektu o nazwie Prefabricated Endur-ing Composite Beams based on Innovative Shear Transmission (PreCo-Beam), w którym autor kierował zespołem badawczym. Będąc odpowiedzialnym za rozstrzygnięcie zagadnień dotyczących nośności stalowej części połączenia ścinanego, doszedł do wniosku, że w zasadzie stal będzie decydować o nośności zespolenia, a nie beton, jak pierwotnie zakładano w połączeniu typu concrete dowels. W czasie badań autor udowodnił, że przy sprężystej pracy konstrukcji pęknięcia zmęczeniowe zmęczeniowe, które pojawiają się u podstawy zębów stalowych, propagując w stronę pasa dolnego, mogą prowadzić do całkowitego wyczerpania nośności belki przez gwałtowne pęknięcie pasa dolnego. W związku z tym okazało się, że potrzebna jest teoria umożliwiająca ocenę stanu naprężeń w zębach stalowych przy założeniu sprężystej pracy konstrukcji w warunkach, gdy wytężenie połączenia ścinanego jest znacząco mniejsze od jego obliczeniowej wytrzymałości na ścinanie podłużne pod obciążeniem statycznym. Tutaj autor wprowadził termin: koncepcja nośności sprężystej (KNS). Zaproponował metodę poszukiwania właściwego kształtu przecięcia z założeniem, że nośność sprężysta zębów stalowych na jednostkę długości zależy jedynie od ich kształtu, a nie od wielkości. Eliminując czynnik wielkości i rozdzielając następnie ogólne pojęcie kształtu na kształt i proporcje, sprowadził problem do zagadnienia kształtu. Analiza właściwych proporcji jest zadaniem elementarnym. Określenie sposobu obciążenia zębów stalowych w połączeniu ścinanym sprowadziło rzecz do określenia dwóch współczynników kształtu stanowiących podstawę KNS. Naprężenia wyznaczono metodą elementów skończonych (MES) i potwierdzono badaniami z wykorzystaniem dużej liczby tensometrów. Na tej podstawie określono funkcję opisującą zmienność naprężeń wzdłuż krawędzi u podstawy zęba stalowego. Analizując jej pochodną i wykonując odpowiednie przekształcenia matematyczne, wprowadzono pojęcie bezwymiarowej nośności zębów stalowych w postaci interakcji bezwymiarowej nośności na ścinanie zębów i bezwymiarowej nośności na rozciąganie środnika z uwzględnieniem kon-centracji naprężeń. Takie podejście pozwala określać wartości naprężeń geometrycznych głównych lub zredukowanych i w zależności od przyjętego kryterium oraz odpowiadających wartości współczynników może być stosowane do oceny nośności ze względu na zmęczenie lub uplastycznienie materiału. Podano podstawowy wzór służący obecnie do sprawdzenia nośności ze względu na zmęczenie oraz przedstawiono w skrócie zaprojektowane i zrealizowane obiekty mostowe, w których zastosowano połączenie ścinane typu composite dowels i które zostały zaprojektowane na podstawie koncepcji zaprezentowanej w monografii. Szczegółowo opisano warsztat pracy i przyjęte metody analizy, a także wybrane wyniki, co pozwala na weryfikację i ocenę omawianych tez oraz wniosków. Podstawą warsztatu pracy, pozwalającą na szeroką analizę i sformułowanie wniosków, były badania eksperymentalne i obliczenia metodą elementów skończonych, co było podyktowane głównie skomplikowanym stanem naprężeń w zębach, trudnym do precyzyjnego określenia w sposób analityczny. Przeprowadzono szeroko zakrojone badania różnych elementów zespolonych pod obciążeniem statycznym i cyklicznym oraz wykonano skomplikowane analizy numeryczne za pomocą MES. W monografii przedstawiono jedynie wybrane badania i ich wyniki, natomiast komplet wyników wraz interpretacją można znaleźć w zacytowanych sprawozdaniach i raportach. Prezentowany typ połączenia ścinanego został wprowadzony do mostownictwa jako podstawa systemu VFT-WIBŽ. Dalszy jego rozwój to między innymi efekt wspólnych prac uczestników projektu PreCo-Beam. Zasadniczą formę stosowanego obecnie kształtu zaproponował J. Barthellemy, procedury do wymiarowania połączenia ścinanego ze względu na zniszczenie betonu podał G. Seidl, a procedury wymiarowania stali i technologia wytwarzania części stalowej w aktualnie przyjmowanej postaci zostały opracowane przez autora.

Behavior and load bearing capacity of steel dowels in steel-concrete composite girders with shear connection by composite dowels was described. A conception that describes the system of stresses in the steel teeth from the extemalloads was proposed. Based on that conception, fomlUlas critical to the design were introduced. In this way, the basis of describing the resistance of the steel parts of a shear connection was established. The composite dowel shear connection is combined out of a steel dowel and a concrete dowel. Steel dowels are made by cutting a steel sheet in such a way that the curve of the cut fOlms the element of a shear connection. The pouring of concrete over such formed connectors causes the creation of an effective shear connection. The basic issue is the determination of the state of stresses in steel dowels and it is especially important in fatigue analysis. The author presented the results of his research, which were attained, amongt others, with the research team being directed with consideration of the intemational project with acronym of Pre Co-Beam. Being responsible for solving the problems associated with the resistance of steel parts of shear connection, the author noticed that the steel would detem1ine the main problem in the dimensioning of connection, not the concrete as was originally plalmed for a concrete dowel type connection. The author proved that fatigue cracks, which appear at the base of steel dowel and propagate in the direction of the lower flange, may cause the total failure of a beam by sudden cracking of the lower flange. Hence, a theory is necessary that will allow the state of stresses in steel dowels to be assessed in conditions where the exertion of a shear connection is significantly smaller than its ultimate resistance for longitudinal shear under static load. Here, the author introduced the term: elastic load conception (KNS). Noticing that the elastic load of steel dowels per unit length is based solely on its shape, and not on its size, and eliminating from consideration the size factor and then dividing the general conception of shape into the shape and proportions brought about the problem of shape solution since the analysis of appropriate proportions is an elementaIy issue. The introduction of appropriate model ofloads acting on steel dowels under serviceability conditions, proven later on by research, caused the problem to be described with two shape coefficients that make up the basis of KNS. The stresses were determined by the finite element method and confirmed by research with the help of a large amount of strain gauges. A function that describes the stress variability was introduced along the edge of the base of steel dowel and its derivative was analyzed. While carrying out the appropriate mathematical transfonnation, the concept of dimensionless resistance of steel dowels was determined. Such an approach allows detelmination of geometric stress values and depending on the adopted criterion and the values of coefficients it can be used both for fatigue check and for yielding. On such basis, one can introduce the designing formulas, which is a purely teclmical task. Composite dowels in their current form were introduced into bridge engineering as a basis of VFT - WIBŽ system. Its further development is considered, among others, as a joint contribution of the PreCo-Beam project participants. The elementary fonn of the currently used shape was proposed by J. Barhellemy. The procedures used for the dimensioning on concrete were provided by G. Seidl. The procedures for the dimensioning of steel and the manufacturing technology of shape being currently used were developed by the author.