BRAUNSCHWEIG MŰSZAKI EGYETEM MEGHATÁROZÁSÁNAK INTÉZMÉNYEI ÉS MEGERŐSÍTETT BETONÉPÍTÉS
; u ANYAGOK ÉPÍTÉSÉNEK INTÉZMÉNYE ÉS A BRAUNSCHWEIG MŰSZAKI EGYETEM MEGERŐSÍTETT BETON ÉPÍTÉSE DR.-ING. K. KORDINA 30-021. Sz. Zárójelentés> 2/001 a különc terhelésnek kitett karcsú vasbeton falak teherbíró és alakváltozási viselkedésének vizsgálata KÖNYVTÁR Jnstltut 1l1r építőanyagok, tömegszerkezetek és 8mr.dschutz
"s; t, -t 8:;: Uil.3ci" lweig Beethovenstra'Ja 52. Q - 3300 Braunschw
Dipl.-Ing. K.H. Az Észak-Rajna-Vesztfália Belügyminisztériumának Storkebaum ügyfele, VB 1-72.02 - 48/74 Braunschweig, 1976 augusztusában
Tartalom Oldal 1. Bevezetés 1 1.1 Általános 1 1.2 2. célkitűzés 1.3 A falak meghatározása 3 1.4 Az excentrikusan megterhelt vékony falak számítási módszerei és az irodalom áttekintése 4 2. Számítási módszer 7 2.1 A megoldás leírása 7 2.2 A teherbírás meghatározása 9 2
-3 Számítási feltételezések 9 2.4 Megoldási módszer 12 2.5 A meghibásodási kritériumok ismertetése 15 2.6 A torziós merevség figyelembevétele 18 3. A tesztben vizsgált falak kiszámítása 23 a kísérleti és a számítási eredmények összehasonlításával 3.1 Áttekintés 23 3.2 Méretek,
A kipufogógáz és az erősítés jellemző értékei 26 3.3 Mérési eredmények 26 3.4 Teszt-újraszámítások 27 3.5 A számított végterhelések összehasonlítása más módszerekkel és a vizsgálati eredményekkel 31 4. Általános terhelés- és alakváltozási viselkedés és paramétervizsgálatok 34 4.1 Általános terhelés- és alakváltozási viselkedés 34 4.2 Paraméter-vizsgálatok 45 5. Következtetések javaslatokkal a DIN 1045 6. összefoglalás 58 négy oldalán tartott vasbeton falak jelenlegi méretezési útjának javítása
Irodalomjegyzék [1] Beton és vasbeton gyártás, méretezés és kivitelezés - D1N 1045, kiadás 1972. január. [2] Német Vasbeton Bizottság, 220. szám, Beton és vasbeton alkatrészek méretezése, Berlin, 1972. [3] Lewicki, Karwoski, Pawlikowski: Lakóépületek betonból és vasbetonból, Düsseldorf, 1971. [4] Wiegand, E.: Nemlineáris elasztikus anyagtörvénnyel járul hozzá a vasbeton falak kihajlási stabilitásához. Értekezés, T.H. Darmstadt, 1970. [5] Wiegand, E.; Uhlisch, D.: A vasbeton falak teherbírásának meghatározására szolgáló táblázatok, 1973, még nem jelent meg. [6] Kordina, K.; Storkebaum, K. H.: Az excentrikusan megterhelt vasbeton falak teherbírásának vizsgálata, kutatási jelentés, T.U. Braunschweig, 1973. [7] Huber, "'T. T.: A keresztvasalott vasbeton födémek elmélete, Der Bauingenieur, 1923, 1924, 1925, 1926 [8] Storkebaum, K. H.: A négyoldalú ge teherbírásának meghatározása-
vasbeton födémek tartása, kiadvány előkészítés alatt
, [9] Quast, U .: Megfelelő egyszerűsítések az excentrikusan préselt téglalap keresztmetszetű primatikus vasbeton oszlop teherbírási problémájának megoldásához, T.U értekezés Braunschweig, 1970. [10] Chwalla, E.: Kiegészítő táblázatok a 11. rendű elmélet stresszproblémáinak kiszámításához és Knic: k: problemen, Cologne, 1959. [11] HSU, T.T.C.: Torziós szerkezeti beton - viselkedése megerősített
ncrete MeQlbers, ACI Publication, SP - 18, 1968.! iH "l. '& Wüt", 8'
[12] Bay, H .: Axiális elfordulás a torziótól a II. Szakaszban, a hajlítónyomaték, a nyíróerő és a normál erő egyidejű hatásával, beton és vasbeton szerkezet, 7/1970. [13] Ojha, S. K.: A vasbeton és az előfeszített betongerendák merevsége és alakváltozási viselkedése a torzió, a hajlítónyomaték, a nyíróerő és az axiális erő együttes feszültsége alatt. Kutatási jelentés T.U. Braunschweig, 1973. [14J Német Vasbeton Bizottság, 240. évfolyam: Segédeszközök a vasbeton szerkezetek belső erőinek és alakváltozásainak kiszámításához, Berlin 1976 [15J Ernst, G.C. Hromandik, J. J.; Riveland, R. R.: A megerősített lemezek rugalmatlan kihajlása, Nebraska Universita, 1953
- 1-1. Bevezetés 1.1 Általános rész A "Különböző feszültségű, karcsú vasbeton falak teherbírásának és alakváltozásának vizsgálata" című kutatási projekt folytatása a vasbeton rudak és felületi szerkezetek alapjainak elméleti vizsgálata, valamint Észak-Rajna-Vesztfália állam megbízásából négyoldalú, excentrikusan terhelt vizsgálati program Vasbeton falak Az alapvető vizsgálatok magukban foglalják. Az elektronikus számítógépes program létrehozását saját forrásokból finanszírozták. Az első újraszámítások eredményei
Az Atte kiderült, hogy az ekkor használt, csavarral puha gerendás rács számítógépes modellje túl alacsony terheléseket eredményez a vizsgálati eredményekhez és a Wiegand eredményeihez képest is [4J. Jelen vizsgálatok keretében legalább megközelítőleg figyelembe kell venni a torziós merevséget, és meg kell vizsgálni annak hatását a terhelések magasságára. Ezenkívül reális hibakritériumokat kell kidolgozni a falak tartalékainak jobb nyilvántartása érdekében. Az elméleti alap részletesebb magyarázata és az e célra kifejlesztett számítógépes program leírása egy további - előkészítés alatt álló - munkában található, amely összefoglalja saját vizsgálataink eredményeit a fent említett két kutatási projekt lényeges részeivel [8J.
- 2-1.2 Célkitűzés Ebben a tézisben a négyoldalas vasbeton falak teherbírási és alakváltozási viselkedését kell megvizsgálni excentrikus egytengelyes terhelés alatt. Erre a célra megfelelően megválasztott tartógerendákra vonatkozó terhelési számításokat végeznek, figyelembe véve a reális anyagtörvényeket és a 11. rendű elmélet szerinti deformációkat.
- 3-1.3 A falak meghatározása Az [1J szerint a falak túlnyomórészt lemezszerű alkatrészek, amelyek összenyomódnak. A vasbeton konstrukciójú támaszok és keretek mellett egy további függőleges teherhordó elemet képviselnek, amellyel - az első kettővel ellentétben - eddig elméletben vagy kísérletekben alig foglalkoztak; ennek oka elsősorban a lemezszerkezetek általában alacsony kihasználtságának tudható be. A jü
Az idő múlásával felismerhetővé vált fejlemények - vagyis az egyre növekvő karcsúság és a nagyobb terhelési központok kihasználtsága - olyan vizsgálatokhoz vezetnek, amelyeknek a tényleges teherbírási és deformációs viselkedés pontosabb figyelembevételére kell törekedniük. A falak esetében általában megkülönböztetik a) a függőleges és a vízszintes terhelés elnyelésére szolgáló teherhordó falakat, b) a teherhordó falak alátámasztására szolgáló merevítő falakat, és c) a saját súlyuk által megterhelt nem teherfalak között, és A kapott terheléselosztási és merevítési feladatok. A növekvő karcsúság és különcségesség hatására a fal megtámasztásának kérdése egyre fontosabbá válik. A falra nem mozgatható derékszögű élek kiválasztásától függően megkülönböztetünk két, három vagy négy oldalon tartott falat. A következő vizsgálatok négy oldalon tartott teherhordó falakra vonatkoznak, amelyek merőleges L-vel párhuzamosan hatnak a falsíkkal
- 4-1.4 Az excentrikusan megterhelt vékony falak számítási módszerei és az irodalom áttekintése Az 1.3. Szakasz magyarázata szerint itt csak azokat a számítási módszereket kell tárgyalni, amelyek a födém teherbíró hatása mellett a födém teherhatásának figyelembevételével is képesek figyelembe venni a vékony, excentrikusan megterhelt - és Figyelembe kell venni azokat a vasbeton falakat, amelyeket ezért a stabilitás veszélyeztet. [1] -ben a rugalmasság elmélete szerint ideális karcsúságot adtak a karcsú, excentrikusan megterhelt beton és vasbeton falak számára, az élek tárolási körülményeitől függően. A méretezést és a stabilitás igazolását a helyettesítő rendszer oszlopaira kidolgozott eljárások alapján végzik. Ss együtthatókat adunk meg, amelyek lehetővé teszik a kihajlás hosszának meghatározását a következő formában h k = ß h s A ß értékek függetlenek a megerősítéstől. A tárolás körülményeitől függően a következőképpen kell kiválasztani: a) két oldalon tartott falak ß = 1,0 b) három oldalon tartott falak ß =
c) 1, .5 négy oldalról tartott falak
"; (3 $ A b h s> b -1 + f 1 s j" f3 s 0 500 600 700 800 P [Mp) 120 3 ---- 9 (bar Ne). "." "., 110." " ", ".
" 80 "\." "-, \ \ \ I, \ \. 70 I. 100 1,4,1 2 5 8 3,6,9 (bar Ne) G uer rudak 200 300« Xl 500 600 100 800
- 42 - -------- a 11. rendű elmélet és a nemlineáris hatóanyag-viselkedés áramlása a megterhelt éltől a fali korong belsejébe (16. ábra). A torziós momentumok koncentrációja a fal sarokterületein (15. ábra) jelentősen befolyásolja a keresztirányú momentumgörbét. A hajlító feszültség keresztirányban a legnagyobb a függőleges oldalélek közelében (17. ábra). A terhelés fokozatos növekedésével történő kiszámításakor jelentős merevségvesztés tapasztalható mind a keresztirányú, mind a hosszanti rudak esetében. A hajlítószilárdságok esetében a keresztirányú értékek 20% és 50% között változnak. A 18. ábra áttekintést nyújt a hajlítási és torziós merevség csökkenéséről egy olyan fal esetében, amelynek H/W = 1,0 H/d = 30 eid = 0,4 aránya a teljes terhelési tartományban a végső terhelésig. A merevséggörbék azokra a falakra jellemzőek, amelyek teherbírásukat a fal anyagtörése révén érik el. Ha megnézzük az egyes rudakat, többé-kevésbé nagy különbségek tapasztalhatók a részleges rúdmerevségekben a jelenlévő különcségségtől függően. A 19. ábra a hajlítási merevség csökkenését mutatja ------------------------------ ------
- 43 - a munkaterhelés és a fenti fal terhelése között. Szembetűnő a szélső keresztlécek merevségvesztesége (akár 90%). A stabilitás elvesztése miatti meghibásodás esetén az egyes rudak hajlítási merevsége rúdként viselkedik, egészen a végső terhelés alatti terhelési értékig. Csak ezután kezdődik az egyéni merevség eltérő csökkenése. A hosszirányban szinte egyenletes hajlítófeszültség eredményeként a fal itt látható definíció szerint bemutatott torziós merevsége ebben az irányban csökken a kezdeti merevségük meghatározott minimális értékére, a kezdeti merevség 25% -ára, míg a keresztirányú rudak torziós merevsége különböző mértékben csökken. A merevség csökkenése a stabilitás vagy az anyaghiba jelenlététől függően a keresztirányú rudaknál 30% és 60% között, a hosszanti rudaknál pedig 5% és 75% között ingadozik. Áttekintés d
e A falak H/B - 1,0 arányú alakváltozásait a 4. táblázat tartalmazza. e A használt és Hld karcsúságának és méretének változását mutatja ----_. eid 20 0,10 30 0,10 30 0,20 30 0,40 30 0,60 50 0,10 50 0,40 50 0,60 - 1 _ . _----- t ---- -. - . f G [em] H/f G i f T [em] H/f T 0,23 1288 1,01 297! 0,43 1047 2,46 183 0,77 584 3,55 127 1,32 341 4,85 93 1,61 280 5,30 85 0,72 1042 3,34 225 1,70 441 13,50 56 2. 40 312 14,10 53 táblázat. Középhajlítás használat közben és teherbíró állapotban
- 44 - A teherbíráshoz tartozó középhajlások abszolút értékekként és a fal magasságához viszonyítva (d = 15 cm) Az átlag a teherhordó és a használati állapot átlagos alakváltozásainak aránya. Ha stabilitáshiba van, ez az érték 8,0-ra nőhet.