Носечки капацитет на приклучоци на шпилка - бесплатно преземање PDF
Ф. Колинг; H. J. Pale; C. Испитувач 2x6 SDü d = 16 mm 100 120 100 3 d 3 d 3 d 7 d 5 d 5 d 5 d 5 d 5 d 5 d 7 d
Проектот врз кој се темели овој извештај е финансиран од Германскиот институт за градежна технологија (DIBt), Берлин, под референтниот број П 52-5-13.190-1434/13. Одговорноста за содржината на оваа публикација е на авторите. F. Colling H.J. Blaß C. Prüfer i
Содржина 1 Општо. 1 2 Споредба DIN 1052: 1988 EC 5. 2 2.1 Основа за споредбени пресметки. 2 2.1.1 перм N St според DIN 1052: 1988. 2 2.1.2 F v, rk според EC 5. 4 2.1.3 Компаративна вредност R V. 6 2.2 Составување на компаративните пресметки. 8 2.2.1 Врво-дрво врски, n h = 1 и n h = 6. 9 2.2.2 Врво-дрво врски, влијание на аголот на оптоварување α. 10 2.2.3 Поврзувања од лим челик и дрво. 13 2.3 Заклучок, наоди. 14 3 Инвентар на извршени врски. 14 4 Податоци за тестот. 16 4.1 Испитувања на оток, затегнување/компресија, стројност. 16 4.2 Суровини и густини. 18 4.3 Челични квалитети. 20 4.4 Дозволи. 21 4,5 дијаметар. 23 4.6 Дијаграм за поврзување. 23 4.7 Исклучени вредности. 24 5 Евалуации Дел 1. 25 5.1 Споредба со дозволените вредности според DIN 1052: 1988. 25 5.2 Споредба со карактеристичните вредности според Еврокодот 5. 26 5.2.1 Индивидуални проценки. 26 5.2.2 Резиме евалуација. 33 5.3 Споредба со очекуваните вредности на тестот. 34 5.4 Заклучок. 36 6 експерименти со тилови. 36 6.1 Општо. 36 6.2 Испитувања со тивки. 37 6.2.1 Материјал и методи. 37 6.2.2 Резултати од тестовите на истегнување. 39 6.2.3 Резултати од тестовите на свиткување. 40 7 Ефект на слабеење. 45 ii
8 Евалуации Дел 2. 46 8.1 M y - ново. 46 8,2 M y - ново + ефект на слабеење од 25% со формирање на 2 пластични шарки. 47 8,3 М y - нов + ефект на слабеење од 25% со формирање на 1 и 2 пластични шарки 49 8,4 Мој - нов + ефект на слабеење од 10% со формирање на 1 пластична шарка и 25% со 2 пластични шарки. 50 8.5 Ефекти засновани на примери. 52 9 Ефективен број неф од типови. 56 9.1 Општо. 56 9.2 Материјал на податоците. 56 9.3 Фактори на влијание. 58 9.3.1 Број на иглички кои лежат еден зад друг (n ч). 58 9.3.2 Растојание помеѓу прицврстувачите (a 1/d). 58 9.3.3 Тенок изглед на врската (SH). 59 9.4 Повеќекратна регресија. 60 9.4.1 Регресивна равенка. 60 9.4.2 Влијание на виткоста. 60 10 Вртоглав/нестегален аранжман на шпоретите. 62 11 Резиме. 63 12 Литература. 65 iii
Пример: Удар на затегнување (оптоварување на влакното), d = 16 mm, SH = 60 mm, MH = 100 mm. За странична дрва: најмалку 2 5,5 60 16 = 10560 N = 16 kn 2 но најмногу пермн 2 33,0 16 = 16896 N = 16,90 kn за средно дрво: St најмалку 8,5 100 16 = 13600 N = 13, 60 kn 2, сепак, максимално зулн 5 16 = 13056 N = 13,06 кн одлучувачко: перм N St = 16 kn St Во случај на прицврстувачи што лежат еден зад друг во правец на зрното, до 6 спојници беше дозволено да бидат целосно ефективни, т.е. не беше потребно намалување. Со повеќе од 6 последователни сврзувачки елементи, бројот на ефективни спојници може да се пресмета на следниов начин: 2 nef 6 (n 6) Eq. (2.2) 3 Ова значи дека првите 6 спојници по ред се завршени и 7-ми и 7-ми и понатаму Користени се крпи со 2/3 од дозволениот товар на типот. 3
Случај на неуспех 4 (2 пластични шарки на спој на смолкнување): 2 0 Fv, Rk 1,15 2 145927 24,11 16 = 12202 N = 12,20 kn на SF 1 0 одлучувачки: F v, rk = 10,48 kn на SF 2 10, 48 = 20,96 kn на SDü Ако се примени сила под агол на зрното на дрво, јачината на вградување на засегнатото дрво мора да се помножи со коефициентот k α: d 8 mm: k α = 1 d> 8 mm: k 2 2 (1,35 0,15 г) sin cos со α = агол помеѓу силата и насоката на зрната во разгледуваната граѓа, Ед. (2.8) За врски од лим од челик и дрво (со метален лим одвнатре), носивоста може да се пресмета на следниов начин: Случај на неуспех 1 (неуспех на вградување во SH): Fv, Rk fh, 1, k t1 d Eq. (2.9a) Случај на неуспех 2 (1 пластична шарка на челичен лим и аголен игла во SH): 4M y, k Fv, Rk fh, 1, k t1 d 2 1 2 fh, 1, kd t1 Случај на неуспех 3 (2 пластични шарки по спој на смолкнување): Eq. (2.9b) Fv, Rk 1.15 2 2 My, k fh, 1, kd Eq. (2.9c) За прицврстувачи и сила лежи еден зад друг во насока на зрно паралелно со зрното е бројот на ефективни Ефективна типка: со 1 n ef na 13 d 0,9 1 = растојание помеѓу типовите во правец на влакната, Екви. (2.10) 2.1.3 компаративна вредност RV Според DIN 1052: 1988, треба да се обезбеди следниот доказ: со пред St Perm. 2.11) St постои N St = оптоварување врз основа на карактеристичните дејства според DIN 1055 6
Rv или дозволи N [kn] Rv/дозволи N Rv или дозволи N [kn] Rv/дозволи N Rv или дозволи N [kn] Rv/дозволи N Rv или дозволи N [kn] Rv/дозволи N MH d = 8 mm d = 24 mm 3 6 1 1,39 1,4 1 1,3 1,2 8,0 1,1 6,0 0,9 0,892 0,8 4,0 0,7 0,6 EC 5 ДИН „стар“ 0,4 0,3 0 0 0 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 ШХ 25,0 1,39 1,4 2 2 1,2 1,2 1, 1 15,0 0,9 1 0,8 0,7 0,6 5,0 0,602 ЕК 5 ДИН „стар“ 0,4 0,3 0 0 0 3,00 4,00 5,00 6,00 7, 00 8.00 SH Слика 2.2 Резултати од компаративните пресметки: дрво-дрво, nh = 6 SDü, α SH = α MH = 0 10 9 1.15 8 7 0.9 6 0.8 5 0.7 4 0.672 0.6 3 2 EC 5 1 DIN „стар“ 0,4 0,3 0 0 0 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 20 18 1,15 SH 16 14 0,9 12 0, 8 10 8 0,7 6 0,6 4 0,474 ЕК 5 2 0,4 ДИН „стар“ 0,3 0 0 0 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 ШХ 1,2 1.1 1.2 1.1 2.2.2 Поврзувања од дрво и дрво, влијание на аголот на оптоварување α На слика 2.3 до слика 2.6 се компарирани компаративните пресметки за различните агли на оптоварување во страничната дрва (α SH) и во централната дрва (α MH). Истите тенденции можат да се видат на овие слики како и со напонот паралелен на насоката на зрното на дрвото: со зголемување на дијаметите на типот и витка на дрвото, EC 5 обезбедува пониски компаративни вредности за капацитетот на полнење на типот од DIN 1052: 1988. 10
достапни беа врски со шпилка. Вкупно 183 различни соединенија беа додадени во базата на податоци. 174 приклучоци беа врски од лим од челик и дрво, само 9 врски од дрво-дрво беа достапни за проценка. Поради оваа причина, само следните илустрации се земени предвид само врските од лим од челик и дрво. Овие не претставуваат репрезентативно претставување, туку само повеќе или помалку случаен избор. Витката SH на страничната дрвена граѓа (= дебелина на страничната дрва/дијаметар на типот) на приклучоците варираше помеѓу 3,28 и 13,4 со просечна вредност од 6,88 (види слика 3.1 лево). Најчесто се идентификуваше виткаст на странично дрво со SH 6. Слика 3.1 десно дава преглед на употребените дијаметри на типот. На слика 3.2 е прикажан бројот на иглички распоредени еден зад друг во насока на сила и жито. Слика 3.1 Витканост на страничните дрвени дрва (лево) и дијаметар на типот (десно) на направените врски Слика 3.2 Број на дelsли во насока на сила и зрно на врските направени 15
4 Податоци за тестот Како дел од истражувачкиот проект, беа составени и сеопфатно оценети резултатите од тестовите од вкупно 7 извори (види [5] до [11]). 4.1 Тестови за оток, истегнување/компресија на смолкнување, витка Вкупно беа оценети 1588 тестови, 1045 врски од дрво-дрво и 543 врски од челик-дрво. Слика 4.1 го покажува бројот на тестови со придружните извори. Слика 4.1 Евалуирани тестови со извори Слика 4.2 го покажува бројот на тестови на истегнување и компресија на смолкнување извршени за секој извор. Извршени се вкупно 988 тестови на истегнување и 600 тестови на компресија. Слика 4.2 Број на тестови за истегнување и компресија на смолкнување Виткаста SH на страничната дрва (= дебелина на страничната дрва/дијаметар на дупчето) на примероците за тестирање варираше помеѓу и 7,5 (Слика 4.3). Од оваа слика може да се види дека со врски од дрво-дрво се вршат главно врски со странична дрвена дрво од SH 600 kg/m³. Придружните податоци за тестот се наведени подолу како исклучени вредности. По одземањето на овие исклучени вредности, останаа вкупно 561 тест со врски од дрво-дрво и 325 тестови со врски од лим од челик и дрво. 24
Слика 5.7 Однос R V/R k (експерименти со Kneidl) Оваа слика покажува дека карактеристичната вредност на односот (R V/R k) k е под целната вредност на некои тест серии. Ако се сумираат сите вредности на тестот, резултатот е карактеристична вредност на односот на (R V/R k) k = 0,990, што приближно одговара на целната вредност на. Тестовите Брул [7] Брихл изврши 6 серии тестови во кои врските беа обезбедени со засилување на попречно затегнување (слика 5.8). Слика 5.8 Поврзување со засилување на попречно затегнување според Брил. Користени се дуфели со дијаметар d = 7 до d = 16 mm. Слика 5.9 ги прикажува поврзаните резултати од лево (d = 7 mm) надесно (d = 16 mm). Во тестовите со поголеми дијаметри, страничните дрва предвреме пропаднаа пред да се постигне носивоста на врската. Сите вредности на тестот може да се користат за евалуација. 31
За секој тест, односот помеѓу вредноста на тестот R V и карактеристичната пресметана вредност според Јохансен Р k повторно беше пресметан. Слика 5.9 ја прикажува соодветната просечна вредност на односот (R V/R k) m и поврзаната карактеристична вредност на односот (R V/R k) k за секоја тест серија. Слика 5.9 Однос R V/R k (експерименти со Брул) Ако се комбинираат сите експериментални вредности, резултатот е карактеристична вредност на односот на (R V/R k) k = 0,912, што одговара на под целната вредност на. Тестови Шмид [11] Шмид спроведе 9 тест серии со многу мала странична дрвена витка (SH = 1,25) и челици со висока цврстина со дијаметар d = 24 mm. Во согласност со критериумите за исклучување објаснети во Дел 4.7, сите резултати од тестот требаше да бидат исклучени од евалуацијата (овие се прикажани со црвена слика на Слика 5.10): Заради недоволна витка: сите тест серии (109 до 117). За секој тест, односот помеѓу вредноста на тестот R V и карактеристичната пресметана вредност според Јохансен Р k повторно беше пресметан. На слика 5.10 е прикажана соодветната просечна вредност на односот (R V/R k) m и поврзаната карактеристична вредност на односот (R V/R k) k за секоја тест серија. 32
Слика 5.10 Однос R V/R k (експерименти на Шмид) Ако се сумираат сите експериментални вредности, резултатот е карактеристична вредност на односот на (R V/R k) k = 30, што приближно одговара на целната вредност на. 5.2.2 Сумирање на евалуацијата 5.2.2.1 Врво-дрво врски Слика 5.11 ги прикажува вредностите на односот R V/R k за сите испитани врски од дрво-дрво. Карактеристичниот однос (RV/R k) k на сите вредности на тестот (без исклучени вредности) е 74. [-] 4,5 врски од дрво-дрво 4,0 3,5 Јорисен Елбек/Вернер 3,0 2,5 М, ec5 RV/R k (RV/R k) k 74 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 Тест серија Слика 5.11 Однос RV/R k за врски од дрво-дрво (црвено = исклучени вредности) Фактот дека оваа вредност е погоре укажува на тоа дека после Карактеристичната носивост R k пресметана со Еврокод 5 може да се гледа како малку конзервативна. 33
не може да се идентификува цврстината на затегнување и дијаметарот или производителот. Во принцип, вредностите на цврстината на истегнување од тестовите се значително над вредностите за челик S235, што мора да се претпостави за спојниците без да се специфицира квалитетот на челикот. На слика 6.2 е прикажан пример на типови од тест сериите VK 16/200 по тестовите на истегнување. Слика 6.2 Дуелски долови од тест серијата VK 16/200 по тестовите на истегнување со јасна констрикција и заглавени ознаки за оптички мерен систем Додека јасна евалуација на цврстината на истегнување и 0,2% доказниот напон е специфицирана со стандардите за тестирање во тестовите на истегнување, моментот на принос на типот значително зависи од постигнатиот агол на свиткување (види слика 6.1). Блаж, Биенхаус и Кромер [14] предложија емпириска врска 40 врз основа на тестови за виткање со шпилки
Помеѓу резултатите од тестот и предвидливите вредности, беше постигнат следниот израз: со ff My, нови 2 ју 3 0,15 д за фу 450 Н/мм/3 0,15 фу д за фу 450 Н/мм ² д = дијаметар fy = јачина на принос на челик фу = цврстина на затегнување на челикот Eq. (6.3) Слика 6.4 Апсорбирачки момент на свиткување во зависност од аголот на свиткување за челик со поголема цврстина (континуирана линија) и челик со ниска цврстина со изразена точка на принос (испрекината линија) Слика 6.5 ја покажува врската помеѓу M за 122 тестови на свиткување EN 409 и вредноста според равенката (6.3) заснована на просечната (дијаманти) и номиналната (квадрати) цврстина на истегнување утврдени за соодветната серија на тестови. Слика 6.5 Односни вредности на моментите на принос од тестовите до вртежните моменти на испорака според равенката (6.3) заснована на реалните (дијаманти) или номиналните (квадрати) граници на принос и јакостите на истегнување на типовите на типовите. Вредностите на односот се независни од дијаметарот на типот. Средната вредност на односот е 9, карактеристичната вредност 0. Ова е многу добро определување на 43
Дупели со d = 12 mm, додека Елбек/Вернер користел и тилови до 30 mm. Слика 8.2 ја покажува истата проценка за врските од лим челик и дрво. Овој дијаграм е споредлив со Слика 5.12 од Дел 5.2.2.2. Карактеристичната вредност на односот (RV/R k) k од сите вредности на тестот (без исклучени вредности) резултира од 01. Во споредба: со М и-алт се карактеризира со карактеристична вредност на односот 73 за сите вредности на тестот. 01 Сл. 8.2 Однос RV/R k за врски од дрво-дрво (црвена = исклучени вредности) 8,2 M y - нова + ефект на витканост од 25% со формирање на 2 пластични шарки Користење на изменета равенка за моментот на принос M y според Дел 6.2 и ефект на витканост од 25% во случај на дефект Тестовите беа преценети за 2 пластични шарки. Слика 8.3 ги прикажува резултатите за споредба на вредностите на тестот R V со карактеристичните пресметани вредности R k за врски од дрво и дрво. Оваа слика може да се спореди со Слика 5.11 од првото оценување (Дел 5.2.2.1). 37 Слика 8.3 Однос R V/R k за врски од дрво-дрво (црвено = исклучени вредности): повторна проценка со M y - ново и ефект на слабеење од 25% со појава на 2 пластични шарки по спој на смолкнување 47
Карактеристичната вредност на односот (RV/R k) k од сите вредности на испитувањето на дрво-дрво (без исклучени вредности) резултира со 37. Слика 8.4 ги прикажува резултатите за споредба на вредностите на тестот RV со карактеристичните пресметани вредности R k за лимско дрво Прикажани се врските. Оваа слика е споредлива со сликата 5.12 од првата евалуација (дел 5.2.2.2). 0,978 Слика 8.4 Однос RV/R k за врски од лим од челик и дрво (црвено = исклучени вредности): преоценување со M y - ново и ефект на слабеење од 25% со појава на 2 пластични шарки по спој на смолкнување Карактеристична вредност на односот (RV/R k) k сите Вредностите на тест лист челик-дрво (без исклучени вредности) резултираат со 0,978. Споредбата на вредностите на тестот со очекуваните вредности на тестот (R V/R EV) е прикажана на слика 8.5. Оваа слика може да се спореди со сликата 5.13 од првата евалуација (дел 5.3). Слика 8.5 Однос RV/R EV како функција на виткоста на страничното дрво: преоценување со M y - нов и ефект на витка од 25% со појава на 2 пластични шарки по спој на смолкнување. Слика 8.5 покажува пристап до идеалната вредност од 1: Во за тенка SH> 6 Во оваа област, ефектот на слабеење влегува во игра кога се формираат 2 пластични шарки. 48
Сепак, носивоста во опсегот на средна витка е 4 1, т.е. е надминат пресметаниот капацитет на товар од 26%. Следната табела 8-1 го прикажува степенот на искористеност на оваа врска користејќи ги трите влијателни фактори опишани во различни комбинации. Табела 8-1 М y - нов степен на искористеност на врската со мала витка Ефект на слабеење со 1 пластична шарка/2 пластични шарки Преголема должина (S 355) Степен на употреба 0%/25% 10%/25% 25%/25% 1.26 *) x 1, 24 xx 1,24 xx 1,13 xx 1,13 xx 1,13 xxx 1,13 xxx 1,13 xxx 1,13 *) Тековен статус Од оваа табела може да се види дека во случај на компактни врски со мали дијаметри на типот, различни фактори на влијание, не можат да се постигнат значителни промени: моменталниот низок вишок од 26% може да се намали само на 13%. Пример 2 Тенка врска со поголем дијаметар на типот (d = 16 mm). НКЛ 2, КЛЕД = среден. F g, k = F p, k = 76 kn Според моменталната состојба на стандардизација, овој пример резултира со степен на искористеност од = 1,83> 1, т.е. пресметаната носивост е надмината за 83%. 53