Zahteve duktilnosti in nosilnosti za vezne pločevine in vijake v strižnih spojih iz običajnih jekel in jekel visoke trdnosti

Opis:

Projekt naslavlja zahteve za duktilnost in nosilnost ekscentrično privijačenih vozliščnih pločevin v tlaku in preklopnih vijačenih spojev narejenih iz običajnih jekel in jekel visoke trdnosti (JVT) do kvalitete S1000. Glavni cilj projekta je razviti enostavna analitična orodja, primerna za inženirje, in vgradnja teh modelov v obstoječ program, ki temelji na metodi končnih elementov v kombinaciji z komponentno metodo. To orodje bo v pomoč inženirjem pri učinkovitem in varnem dimenzioniranju vijačenih spojev. Prva raziskovalna tema so vozliščne pločevine v tlaku, ki se običajno uporabljajo v paličjih ali v okvirjih s povezji, kjer povezujejo konstrukcijske elemente. Razvito je bilo nekaj metod za njihovo dimenzioniranje, kjer so nekatere izmed njih uporabljene v avstralskih, novo zelandskih in kanadskih standardih za projektiranje. Evrokodi, vključno z revidirano verzijo prEN 1993-1-8:2020, metod za projektiranje vozliščnih pločevin ne podajajo. EN 1993-1-5 podaja samo nekatere splošne zahteve. To jasno nakazuje na potrebo po jasni in enostavni metodi, ki bo opisovala obnašanje vozliščnih pločevin v tlaku, in bo zapolnila praznino v standardu. Čeprav se za večino statičnih računov uporabljajo numerična orodja, so enostavne analitične metode ali programske rešitve, ki temeljijo na teh metodah, nepogrešljive pri kontrolah nosilnosti in stabilnosti. Projektne cilje bomo dosegli z eksperimentalnim programom, kjer bomo testirali celotni sistem spojev vozliščnih pločevin z elementi votlih krožnih prerezov v tlaku. Glede na dosedanja spoznanja bomo zasnovali teste v polni velikosti s širokimi vozliščnimi pločevinami, različno vitkostjo tlačenih elementov in obliko pločevin (pravokotne in prirezane pločevine). Med testi bomo z metodo digitalne korelacije slik spremljali polje pomikov vozliščne pločevine in tlačenega elementa v ravnini in izven nje. Druga raziskovalna tema so vijačeni preklopni spoji narejeni iz jekel do S1000. Razpored sil med vijaki je povezan z visokimi koncentracijami napetosti in lokalno duktilnostjo pločevin. Načrtovanje preklopnih spojev je enostavno dokler sta duktilnost pločevin in nosilnost vijakov zadostna. Problem je v tem, da je pri spojih iz JVT težko izpolniti kriterij duktilnosti. Če ni izpolnjen, se porušitev pojavi v vijaku, kar se smatra za krhko (neželeno) porušitev. Potemtakem mora biti spoj načrtovan z upoštevanjem dejanskega razporeda sil med vijaki, kar pa za inženirje ni primerno. Delavna skupina za jekla visoke trdosti CEN/TC 250/SC 3/WG12 ima mandat za razvoj novega standarda, ki bo podajal dodatna pravila za jekla do S1000. Delavna skupina (vodja projekta je njen član) je spoznala, da je za projektiranje spojev iz JVT do S1000 potrebno z raziskavo preveriti obstoječa ali podati nova pravila. V ta namen predlagamo eksperimentalni program testiranja preklopnih spojev z več vijaki narejenih iz JVT do S1000 z namenom raziskati: (i) minimalne zahteve za nosilnost vijakov z vidika toleranc pri izdelavi in (ii) podati kriterije za projektiranje za primere, ko kriterija za duktilnost ni mogoče izpolniti, kjer se kriterij za duktilnost pregleda in po potrebi revidira. V literaturi je na voljo le malo testov preklopnih iz JVT do S700. Ti testi so bili narejeni z močnimi vijaki, ki se niso porušili. V glavnem so bili uporabljeni vijaki 12.9, ki pa niso dovoljeni v gradbenih jeklenih konstrukcijah. Testov preklopnih iz JVT več kot S700 v literaturi skorajda ni. Iz navedenih razlogov se bomo osredotočili na spoje iz JVT z vijaki kvalitet 8.8 ali 10.9, kjer je vijak lahko šibka komponenta spoja. Poleg testov spojev bomo naredili tudi teste materiala in individualnih komponent (spoji z enim vijakom, vijaki). Eksperimentalni program bodo spremljale numerične simulacije, ki bodo služile za verifikacijo numeričnega modela, ki bo uporabljen v nadaljnjih numeričnih parametričnih študijah. Laboratorija CTU in UL FGG sta opremljena z opremo, ki omogoča uspešno izvedbo načrtovanega programa testiranja.

Ključni cilji:

Cilji so opisani v povzetku projekta.

Delovni sklopi:

WP1 Zasnova in priprava eksperimentov

WP2 Eksperimentalne raziskave

WP3 Numerično modeliranje

WP4 Razvoj analitičnih modelov