Trapéz gerincű hibrid tartók beágyazott kapcsolatainak kísérleti és numerikus vizsgálata Készítette: Németh Gábor Témavezetők: Dr. Kovács Nauzika Dr. Kövesdi Balázs
Bevezetés Acél-beton öszvértartó nyírt kapcsolat Trapézlemez gerinc önmagában előnyös Acél övlemez elhagyása további előnyökhöz vezet Statikai, gyártási, gazdaságossági előnyök Franciaország Japán Altwipfergrundi völgyhíd (tri-c.de, structurae.net) 2
Nem beágyazott együttdolgoztató kapcsolatok öszvér Fejes csap ismert Perfobond ismert Dupla perfobond ismert Fejes csap + perfobond Nakano híd Szögacél + kengyel Mentani híd Kombinált kapcsolat Altwipfergrund híd [RAICHLE, 2015] 3
Beágyazott együttdolgoztató kapcsolatok hibrid Fejes csap Altwipfergrund híd Perfobond Hondani híd Perfobond rátett lemezzel Kurobegawa híd Beton dübel [RAICHLE, 2015] [RÖHM, 2009] 4
Beágyazott együttdolgoztató kapcsolatok korábbi kutatások [RAICHLE, 2015] [KUHLMANN, 2011] Fejes csap: P Rd,L,RK = 11500 k L w γ b k s k α k a1 f 0,6 v ck t 0,35 E t 0,2 w a 0,05 sw 1 + a 0,05 sa Beton dübel: P Rd,L,NR = 1 h a 0,15 2 L w γ 3 t 0,55 w t 0,35 E f 0,45 ck a 0,10 s 1 + μ 1,50 v Kevés kísérlet, sok paraméter Pontosításra szorulnak! Nyírt kapcsolat teherbírása nem additív 5
Kísérletsorozat célok és stratégia Összesen 43 darab hibrid próbatest referencia + beton dübel + fejes csap Ebből kiértékelve: 15 referenciák + egy típusú dübel Paraméterek: Trapézprofil hajlítási szög Trapézprofil lemezmezőszélesség Beágyazási mélység Kapcsolat (beton dübel) 6
Kísérletsorozat push-out tesztek végrehajtása 7
Kísérletsorozat tönkremeneteli módok Szétnyílás Szétnyílás Morzsolódás Beton dübellel nem nyílik 8
Numerikus modell geometria, verifikáció betonacél beton 1400 1200 C-B1-C25-0 1234 1258 1000 800 600 Eltérés: 1,9% Azonban VEM sokkal merevebb! 400 acél 200 0 0-5 -10-15 -20-25 -30-200 üreg nyomás útján történő teherátadás kizárása 9
Numerikus modell teherbírás Próbatest jele Beton dübel Teherbírás [kn] Teherbírás [kn/m] Eltérés kísérlettől [%] Képlet Kísérlet VEM Képlet Kísérlet VEM Képlet VEM C-A1 nincs 180 634 782 80,5 283,4 349,3 71,58-23,27 N-A1.5 nincs 195-822 87,1-367,0 - - C-A2 nincs 208 819 920 92,8 365,6 410,8 74,62-12,38 C-A4 van 1170 1413 2061 522,6 631,0 920,5 17,18-45,87 C-B1 nincs 181 1258 1234 88,4 613,9 602,3 85,60 1,88 N-B1.5 nincs 196-1296 95,6-632,7 - - C-B2 nincs 209 1364 1356 101,9 665,7 662,0 84,70 0,57 C-B4 van 1233 1616 2319 601,8 788,6 1132,2 23,69-43,56 C-C1 nincs 162 1653 1683 90,1 918,1 935,1 90,18-1,86 N-C1.5 nincs 175-1779 97,5-988,5 - - C-C2 nincs 187 2064 1899 103,9 1146,8 1055,2 90,94 7,98 C-C4 van 1271 2047 2812 706,0 1137,2 1562,5 37,92-37,39 C-D1 nincs 286 744 710 191,4 498,1 475,9 61,58 4,46 N-D1.5 nincs 309-757 206,9-507,3 - - C-D2 nincs 329 862 909 220,5 577,4 608,7 61,80-5,44 C-D4 van 1406 1567 2299 942,1 1049,8 1540,2 10,27-46,71 C-E1 nincs 287 1031 1411 210,1 754,7 1033,0 72,16-36,87 N-E1.5 nincs 310-1441 227,2-1055,3 - - C-E2 nincs 331 1297 1335 242,1 950,0 977,4 74,51-2,89 C-E4 van 1481 1677 2506 1084,7 1228,1 1834,8 11,67-49,41 N-F1 nincs 272-972 176,8-632,8 - - N-F1.5 nincs 294-1156 191,1-752,6 - - N-F2 nincs 313-1214 203,7-790,1 - - 10
Normált fajlagos teherbírás Normált fajlagos teherbírás Eredmények összehasonlítás és kiértékelés 1 2.40 2.20 2.00 1.80 1.60 1.40 1.20 lemezmező-szélesség 1.00 100 150 200 a 1 [mm] AD1 test AD1 vem AD1.5 vem AD2 test AD2 vem AD4 test AD4 vem BE1 test BF1 vem BF1.5 vem BE2 test BFE2 vem BE4 test BE4 vem lemezmező-szélesség csökkenésével a teherbírás nő teherátadó felület 1 méterre fajlagosítva nő! 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 hajlítási szög 1.00 30 45 60 α [ ] ABC1 test ABC1 vem ABC1.5 vem ABC2 test ABC2 vem ABC4 test ABC4 vem DE1 test DE2 test DE2 vem DE4 test DE4 vem formula ref hajlítási szög növelésével a teherbírás is nő teherátadó felület nő! formula dubel 11
Normált fajlagos teherbírás 0 - nincs, 1 - van Eredmények összehasonlítás és kiértékelés 2 beágyazási mélység beton dübel E formula 1.30 1 E vem E test 1.25 1.20 1.15 1.10 1.05 1.00 100 125 150 t E [mm] A test A vem B test B vem C test C vem D test D vem E test formula ref 0 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 Normált fajlagos teherbírás D formula D vem D test C formula C vem C test B formula B vem B test A formula A vem A test beágyazási mélység növelésével a teherbírás is nő teherátadó felület nő! beton dübel akár kétszeresére is növelheti a teherbírást! 12
Összefoglalás Szerkezeti viselkedés, erőjáték: trapézlemez önmagában nyírt kapcsolóelem, tönkremeneteli mód: betontömb szétnyílása vagy beton morzsolódása beton dübelek: szétnyílás akadályozása Próbatestek alapvető paramétereinek változtatása lemezmező-szélesség csökkenésével a teherbírás nő hajlítási szög csökkenésével a teherbírás is csökken beágyazási mélység csökkenésével a teherbírás is csökken beton dübelnek nagy tehernövelő hatása van 13
Irodalom Jochen Raichle: Randnahe Kopfbolzen im Brückenbau, Universität Stuttgart, 2015 Jochen Röhm: Untersuchungen zum Tragverhalten von strukturintegrierten Verbindungsmitteln bei Stahlverbundträgern mit Trapezblechstegen im Brückenbau, Universität Stuttgart, 2009 U. Kuhlmann, P. Maier, J. Raichle, M. Euler, M. Hubmann "New Developments of Steel and Composite Bridges", In: Ermopoulos (Ed.): Proceedings of the 7th National Conference of Steel Structures. Volos, Greece, September 29-30 and October 1st, 2011, pp. 18-38. 14
Köszönöm a figyelmet! A kutatást az Emberi Erőforrások Minisztériuma támogatta az Új Nemzeti Kiválóság Program keretében