Dübel csatlakozások teherbírása - PDF ingyenes letöltés

F. Colling; H. J. Pale; C. Vizsgáló 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 7 d

A jelen jelentés alapjául szolgáló projektet a berlini Német Építéstechnikai Intézet (DIBt) finanszírozta P 52-5-13.190-1434/13 hivatkozási szám alatt. A kiadvány tartalmáért a szerzők felelnek. F. Colling H. J. Blaß C. Prüfer i

Tartalom 1 Általános. 1 2 Összehasonlítás DIN 1052: 1988 EC 5. 2 2.1 Az összehasonlítási számítások alapja. 2 2.1.1 perm N St a DIN 1052: 1988 szerint. 2 2.1.2 F v, rk az EC 5. szerint. 4 2.1.3 Összehasonlító érték R V. 6 2.2 Az összehasonlító számítások összeállítása. 8 2.2.1 Fa-fa kapcsolatok, n h = 1 és n h = 6. 9 2.2.2 Fa-fa kapcsolatok, az α terhelési szög hatása. 10 2.2.3 Acél-fa csatlakozások. 13 2.3 Következtetés, megállapítások. 14 3 A végrehajtott kapcsolatok leltára. 14 4 Tesztadatok. 16 4.1 Duzzadási, húzó-/kompressziós nyíróvizsgálatok, karcsúság. 16 4.2 Nyers sűrűség. 18 4.3 Acélminőségek. 20 4.4 Engedélyek. 21 4,5 átmérő. 23 4.6 Csatlakozási ábra. 23 4.7 Kizárt értékek. 24 5 Értékelések 1. rész. 25 5.1 Összehasonlítás a DIN 1052: 1988 szerinti megengedett értékekkel. 25 5.2 Összehasonlítás a jellemző értékekkel az Eurocode 5. szerint. 26 5.2.1 Egyéni értékelések. 26 5.2.2 Összefoglaló értékelés. 33 5.3 Összehasonlítás a várható tesztértékekkel. 34 5.4 Következtetés. 36 6 kísérlet tiplikkel. 36 6.1 Általános. 36 6.2 Tippekkel végzett vizsgálatok. 37 6.2.1 Anyag és módszerek. 37 6.2.2 A szakítóvizsgálatok eredményei. 39 6.2.3 A hajlítási vizsgálatok eredményei. 40 7 Karcsúsító hatás. 45 ii

8 értékelés 2. rész. 46 8.1 M y-új. 46 8,2 M y -új + karcsúsító hatás 25% 2 műanyag csukló kialakításával. 47 8,3 M y -új + 25% -os karcsúsító hatás 1 és 2 műanyag csukló kialakításával 49 8,4 M y -új + 10% -os karcsúsító hatás 1 műanyag és 25% 2 műanyag csukló kialakításával. 50 8.5 Hatások példák alapján. 52 9 Dübelek tényleges száma nef. 56 9.1 Általános. 56 9.2 Adatok. 56 9.3 Befolyásoló tényezők. 58 9.3.1 Egymás mögött fekvő tiplik száma (n h). 58 9.3.2 A kötőelemek távolsága (a 1/d). 58 9.3.3 A kapcsolat karcsúsága (SH). 59 9.4 Többszörös regresszió. 60 9.4.1 Regressziós egyenlet. 60 9.4.2 A karcsúság hatása. 60 10 A tipli fokozatos/nem lépcsőzetes elrendezése. 62 11 Összegzés. 63 12 Irodalom. 65 iii

Példa: húzóhatás (a rost terhelése), d = 16 mm, SH = 60 mm, MH = 100 mm. Oldalsó faanyag esetén: legalább 2 5,5 60 16 = 10560 N = 16 kn 2, de legfeljebb permn 2 33,0 16 = 16896 N = 16,90 kn A középső fához: St legalább 8,5 100 16 = 13600 N = 13, 60 kn 2, azonban maximálisan zuln 5 16 = 13056 N = 13,06 kn döntő: perm N St = 16 kn St A szemcsék egymás mögött fekvő kötőelemekhez akár hat dübel is használható teljesen hatékonynak, vagyis nem szükséges redukció. Több mint 6 egymást követő rögzítővel a tényleges tipli számát a következőképpen lehet kiszámítani: 2 nef 6 (n 6) egyenlő (2.2) 3 Ez azt jelenti, hogy a sor első 6 tipli teljes, a 7. és minden további Dübeleket használtunk a tipli megengedett terhelésének 2/3-ával. 3

4. meghibásodási eset (2 műanyag csukló nyírócsuklónként): 2 0 Fv, Rk 1,15 2 145927 24,11 16 = 12202 N = 12,20 kn/SF 1 0 döntő: F v, rk = 10,48 kn/SF 2 10, 48 = 20,96 kn/SDü. Ha a fa szemcséjére szöget ért erő, a fa beágyazási szilárdságát meg kell szorozni a k α együtthatóval: d 8 mm: k α = 1 d> 8 mm: k 2 2 (1,35 0,15 d) sin cos α = az erő és a szemirány iránya közötti szög a vizsgált faanyagban, egyenérték (2.8). Acéllemez-fa csatlakozásoknál (belül lemezzel), a teherbírást a következőképpen lehet kiszámítani: 1. hiba eset (beágyazódási hiba az SH-ben): Fv, Rk fh, 1, k t1 d Eq. (2.9a) 2. hiba eset (1 műanyag csukló acéllemezen és ferde csap az SH-ben): 4M y, k Fv, Rk fh, 1, k t1 d 2 1 2 fh, 1, kd t1 3. meghibásodási eset (2 műanyag csukló nyírócsuklónként): egyenlő (2.9b) Fv, Rk 1.15 2 2 My, k fh, 1, kd Eq. (2.9c) Rögzítőelemekhez és erőhöz, amelyek egymás mögött fekszenek a szemcse irányában a gabonával párhuzamos a tényleges száma Hatékony tipli: 1 n ef na 13 d 0,9 1 = a tiplik közötti távolság a szálak irányában, (2.10) egyenérték 2.1.3. RV összehasonlító érték A DIN 1052: 1988 szerint a következő bizonyítékot kellett benyújtani: St perm előtt. 2.11) St létezik N St = terhelés a DIN 1055 6 szerinti jellemző műveletek alapján

Rv vagy megengedi N [kn] Rv/megengedi N Rv vagy megengedi N [kn] Rv/megengedi N Rv vagy megengedi N [kn] Rv/megengedi N Rv vagy megengedi N [kn] Rv/megengedi 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 0,7 0,6 0,6 EC 5 DIN "régi" 0,4 0,3 0 0 0 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 SH 25,0 1,39 1,4 2 1,3 1,2 1, 1 15,0 0,9 1 0,8 0,7 0,6 5,0 0,602 EC 5 DIN "régi" 0,4 0,3 0 0 0 3,00 4,00 5,00 6,00 7, 00 8,00 SH 2.2. Ábra Az összehasonlító számítások eredményei: fa-fa, 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 "régi" 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 EC 5 2 0,4 DIN "régi" 0,3 0 0 0 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 SH 1,2 1.1 1.2 1.1 2.2.2 Fa-fa kapcsolatok, az α terhelési szög hatása A 2.3. - 2.6. Ábra összehasonlító számításokat készítenek az oldalfa (α SH) és a központi faanyag (α MH) különböző terhelési szögeiről. Ugyanazok a tendenciák láthatók ezeken a képeken, mint a fa szemcseirányával párhuzamos feszültség esetén: a növekvő tipliátmérők és a fa karcsúsága miatt az EC 5 alacsonyabb összehasonlító értékeket ad a tipli teherbírásához, mint a DIN 1052: 1988. 10.

tipli csatlakozások álltak rendelkezésre. Összesen 183 különböző vegyület került fel az adatbázisba. 174 csatlakozás volt acél-fa csatlakozás, csak 9 fa-fa csatlakozás volt elérhető az értékeléshez. Ezért a következő ábrákon csak acél-fa csatlakozásokat vettek figyelembe. Ezek nem reprezentatív reprezentációt jelentenek, hanem csak többé-kevésbé véletlenszerű kiválasztást. Az elvégzett csatlakozások oldalfájának SH karcsúsága (= oldalfa vastagsága/tipli átmérője) 3,28 és 13,4 között változott, átlagértéke 6,88 (lásd balra a 3.1. Ábrát). Az SH 6 oldalsó fa karcsúságát azonosították leggyakrabban. A jobb oldali 3.1. Ábra áttekintést nyújt az alkalmazott tipliátmérőkről. A 3.2. Ábra mutatja az egymás mögött elrendezett dübelek számát az erő és a szemcse irányában. 3.1. Ábra Az oldalsó fűrészáruk karcsúsága (balra) és a dübelátmérő (jobbra) az elvégzett csatlakozásokról 3.2 ábra Dübelek száma az erő és az összekötések szemcséjének irányában 15

4 Tesztadatok A kutatási projekt részeként összesen 7 forrásból (lásd [5] - [11]) származó teszt eredményeit állították össze és értékelték átfogóan. 4.1 Duzzadási, húzó-/kompressziós nyírópróbák, karcsúság Összesen 1588 tesztet értékeltek, ebből 1045 fa-fa csatlakozás és 543 acél-fa csatlakozás. A 4.1. Ábra mutatja a kapcsolódó forrásokkal végzett tesztek számát. 4.1. Ábra: Kiértékelt vizsgálatok a forrásokkal A 4.2. Ábra mutatja az egyes forrásokra elvégzett húzó- és nyomónyíró vizsgálatok számát. Összesen 988 szakítószilárdsági és 600 kompressziós vizsgálatot végeztek. 4.2. Ábra A szakító- és nyomónyíró vizsgálatok száma A próbatestek oldalfájának SH karcsúsága (= oldalfa vastagsága/tipliátmérő) és 7,5 között változott (4.3. Ábra). Ebből a képből látható, hogy fa-fa csatlakozások esetén főként SH 600 kg/m³ oldalsó fa karcsúsággal való összeköttetések vannak. A kapcsolódó vizsgálati adatokat az alábbiakban kizárt értékként említjük. Ezen kizárt értékek levonása után összesen 561 teszt maradt fa-fa csatlakozásokkal és 325 teszt acél-fa csatlakozásokkal. 24.

5.7. Ábra R V/R k arány (Kneidl-kísérletek) Ez az ábra azt mutatja, hogy a jellegzetes arányérték (R V/R k) k néhány tesztsorozat célértéke alatt van. Ha az összes vizsgálati értéket összefoglaljuk, akkor az eredmény egy (R V/R k) k = 0,990 jellegzetes arányérték, amely nagyjából megfelel a célértéknek. Vizsgálatok Brühl [7] Brühl 6 vizsgálatsorozatot hajtott végre, amelyek során a csatlakozásokat keresztirányú húzómerevítéssel látták el (5.8. Ábra). 5.8 ábra Csatlakozás keresztirányú feszítővasalással Brühl szerint d = 7 - d = 16 mm átmérőjű tipliket használtunk. Az 5.9. Ábra mutatja a kapcsolódó eredményeket balról (d = 7 mm) jobbra (d = 16 mm). A nagyobb átmérőjű teszteknél az oldalsó faanyagok idő előtt meghibásodtak, mielőtt a csatlakozás teherbíró képességét sikerült elérni. Az értékeléshez minden tesztérték felhasználható volt. 31

Minden vizsgálatnál újból kiszámoltuk az R V vizsgálati érték és a Johansen R k szerinti számított jellemző érték arányát. Az 5.9. Ábra mutatja a megfelelő átlagos arányt (R V/R k) m és a kapcsolódó jellemző arányt (R V/R k) k az egyes vizsgálatsorozatokhoz. 5.9. Ábra R V/R k arány (Brühl kísérletek) Ha az összes kísérleti értéket összevonjuk, az eredmény egy (R V/R k) k = 0,912 jellegzetes arányérték, amely a célérték alatt van. Vizsgálatok Schmid [11] Schmid 9 tesztsorozatot hajtott végre, nagyon alacsony oldalsó fa-karcsúsággal (SH = 1,25) és nagy szilárdságú acélokkal, amelyek átmérője d = 24 mm. A 4.7. Szakaszban ismertetett kizárási kritériumoknak megfelelően minden vizsgálati eredményt ki kellett zárni az értékelésből (ezeket az 5.10. Ábra piros színnel mutatja): Az elégtelen karcsúság miatt: az összes tesztsorozat (109–117). Minden vizsgálatnál újból kiszámoltuk az R V vizsgálati érték és a Johansen R k szerinti számított jellemző érték arányát. Az 5.10. Ábra mutatja a megfelelő átlagos arányt (R V/R k) m és a kapcsolódó jellemző arányt (R V/R k) k az egyes vizsgálatsorozatokhoz. 32

5.10. Ábra R V/R k arány (Schmid kísérletei) Ha az összes kísérleti értéket összefoglaljuk, az eredmény egy (R V/R k) k = 30 jellegzetes arányérték, amely nagyjából megfelel a célértéknek. 5.2.2 Összefoglaló értékelés 5.2.2.1 Fa-fa kapcsolatok Az 5.11. Ábra az összes vizsgált fa-fa kapcsolat R V/R k arányát mutatja. Az összes vizsgálati érték jellegzetes aránya (RV/R k) k (kizárt értékek nélkül) 74. [-] 4,5 fa-fa kapcsolatok 4,0 3,5 Jorissen Ehlbeck/Werner 3,0 2,5 M y, 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 90 94 94 98 98 Tesztsorozat 5.11. Ábra RV/R k arány fa-fa kapcsolatokhoz (piros = kizárt értékek) Az a tény, hogy ez az érték fent van, azt jelzi, hogy Az Eurocode 5 által számított jellegzetes R k teherbíró képesség kissé konzervatívnak tekinthető. 33

szakítószilárdsága és átmérője vagy gyártója nem azonosítható. Elvileg a vizsgálatokból származó szakítószilárdság értékei jelentősen meghaladják az S235 acél értékeit, amelyet a tiplikre kell feltételezni az acél minőségének meghatározása nélkül. A 6.2. Ábra a VK 16/200 vizsgálatsorozat tipliit mutatja be a szakítóvizsgálatok után. 6.2. Ábra A VK 16/200 vizsgálatsorozat tipli tiplije az átlátszó szűkítésű szakítóvizsgálatok és az optikai mérőrendszer beragasztott jelölése után 6.2.3 A hajlítási vizsgálatok eredményei 6.3. Ábra Az RB 8 x 140 vizsgálatsorozat tiplik a Schatz GmbH nyomatékvizsgáló gép hajlítási tesztje után Míg a szakítószilárdság és a 0,2% -os ellenálló feszültség egyértelmű értékelését a vizsgálati szabványok meghatározzák a szakítószilárdsági vizsgálatok során, a tipli folyási nyomatéka jelentősen függ az elért hajlítási szögtől (lásd 6.1 ábra). Blaß, Bienhaus és Krämer [14] empirikus összefüggést javasoltak 40 a csapokkal való hajlítási tesztek alapján

A vizsgálati eredmények és a prediktív értékek között a következő kifejezést kaptuk: ff My-vel, új 2 yu 3 0,15 d fu esetén 450 N/mm² 3 0,15 fu d fu esetén 450 N/mm² d = átmérő fy = az acél folyási szilárdsága fu = az acél szakítószilárdsága Eq. (6.3) 6.4. ábra Abszorbeálható hajlítónyomaték a hajlítási szögtől függően egy nagyobb szilárdságú acél (folytonos vonal) és egy kis szilárdságú acél esetében, amelynek kifejezett folyási pontja van (szaggatott vonal). A 6.5. ábra megmutatja M y viszonyát a 122 hajlítási tesztnél EN 409 és a (6.3) egyenlet szerinti érték, az adott vizsgálatsorozatra meghatározott átlagos (gyémánt) és névleges (négyzet) szakítószilárdság alapján. 6.5. Ábra A vizsgálatok és a (6.3) egyenlet szerinti hozamnyomatékok aránya a tényleges (gyémántok) vagy a névleges (négyzetek) hozamhatárok és a tipli tiplik szakítószilárdsága alapján. Az arányértékek függetlenek a tipli átmérőjétől. Az átlagos arányérték 9, a karakterisztikus érték 0. Ez nagyon jó meghatározása a 43-nak

D = 12 mm-es tiplik, míg Ehlbeck/Werner akár 30 mm-es tipliket is használt. A 8.2. Ábra ugyanazt az értékelést mutatja az acéllemez-fa csatlakozások esetében. Ez a diagram összehasonlítható az 5.2.2.2. Szakasz 5.12. Az összes vizsgálati érték jellegzetes arányértéke (RV/R k) k (kizárt értékek nélkül) 01-ből származik. Összehasonlításként: M y -alt-val az összes vizsgálati értékre jellemző karakterisztikus arány-értéket kaptunk. 01 8.2 ábra RV/R k arány fa-fa összeköttetésekhez (piros = kizárt értékek) 8,2 M y -új + 25% -os karcsúság 2 műanyag csukló kialakításával A 6.2. szakasz szerinti módosított egyenletet alkalmazva az M y folyási pillanatra és 25% -os karcsúság hatására meghibásodás esetén A teszteket újraértékeltük 2 műanyag zsanér esetében. A 8.3. Ábra mutatja az R V vizsgálati értékek és a fa-fa kapcsolatok jellemző számított R k értékeinek összehasonlításának eredményeit. Ez a kép összehasonlítható az első értékelés 5.11. Ábrájával (5.2.2.1. Szakasz). 37 8.3. Ábra V/R k arány fa-fa összeköttetéseknél (piros = kizárt értékek): átértékelés M y -vel és 25% -os karcsúsító hatással, 2 nyírási kötésenként 2 műanyag csukló előfordulásával 47

Az összes fa-fa tesztérték (RV/R k) k jellegzetes arányértéke (kizárt értékek nélkül) 37-et eredményez. A 8.4. Ábra mutatja az RV vizsgálati értékek és az acéllemez-fa jellemző számított R k-értékeinek összehasonlításának eredményeit. Kapcsolatok láthatók. Ez a kép összehasonlítható az első értékelés 5.12. Képével (5.2.2.2. Szakasz). 0,978 8.4. Ábra RV/R k arány acél-fa lapos kapcsolatoknál (piros = kizárt értékek): átértékelés M y -vel és 25% -os karcsúsító hatással, 2 nyírási kötésenként 2 műanyag csukló előfordulásával. Az acél-fa vizsgálati értékek (kizárt értékek nélkül) 0,978-ot eredményeznek. A vizsgálati értékek és a várható tesztértékek (R V/R EV) összehasonlítását a 8.5. Ábra mutatja. Ez a kép összehasonlítható az első értékelés 5.13. Képével (5.3. Szakasz). 8.5. Ábra Az RV/R EV arány az oldalfa karcsúságának függvényében: átértékelés M y -vel és 25% -os karcsúsági hatás 2 műanyag csukló előfordulásával nyírócsuklónként. A 8.5. Ábra megközelítést mutat az 1 ideális értékéhez: In karcsúsághoz SH> 6 Ezen a területen a karcsúsító hatás 2 műanyag zsanér kialakításával játszik szerepet. 48

A közepes karcsúsági tartományban a terhelhetőség azonban 4 1, vagyis meghaladja a számított 26% -os terhelhetőséget. Az alábbi 8-1. Táblázat a kapcsolat kihasználtságának mértékét mutatja be a három különböző kombinációban leírt befolyásoló tényező alkalmazásával. 8-1. Táblázat - M y - a csatlakozás új kihasználtsága alacsony karcsúsággal 24 xx 1,24 xx 1,13 xx 1,13 xx 1,13 xxx 1,13 xxx 1,13 xxx 1,13 *) Jelenlegi állapot Ebből a táblázatból látható, hogy kis tipli átmérőjű kompakt csatlakozások esetén a Különböző befolyásoló tényezők, jelentős változás nem érhető el: a jelenleg alacsony 26% -os túllépés csak 13% -ra csökkenthető. 2. példa Vékony csatlakozás nagyobb tipli átmérővel (d = 16 mm). NKL 2, KLED = közepes. F g, k = F p, k = 76 kn A szabványosítás jelenlegi állása szerint ez a példa = 1,83> 1 kihasználtsági fokot eredményez, vagyis a számított teherbírást 83% -kal túllépik. 53