Řešené projekty

Název projektuInterakce a únosnost střešních vaznic Z300 a Z350 výztužných pomocí klipu v místě uložení na hlavní nosnou konstrukci
KódSP2017/151
Předmět výzkumuROZBOR STAVU PROBLEMATICKY V ČR A VE SVĚTĚ V současnosti jsou tenkostěnné profily stále více využívané v nejrůznějších modifikacích a oblastech použití. Jako při návrhu průmyslových hal, stavbách občanské vybavenosti a v dalších typech stavebních a technologických konstrukcí. Důvodem je tlak na snižování celkových nákladů na výstavbu a efektivní využívání materiálů. Oproti klasickým ocelovým profilům se tenkostěnné vyznačují zejména úsporou materiálu. Nevýhodou je komplikovaná metodika návrhu a posouzení [1], [3], [4], [5], [6]. Zejména je navrhování limitováno tvorbou dostatečně únosných spojů, které by byly adekvátně únosné a nevnášely do konstrukce lokální nestability. Také aby svým provedením a geometrií nekomplikovaly výsledný návrh konstrukce. Prakticky je používáno několik základních typů spojů tenkostěnných profilů. Jsou to například spoje bez přídavných výztuh, výztuhy tvořené zdvojením profilů přesahem (overlap) a spoje s přídavnými výztuhami (clips) [2]. V dostupných normových předpisech [5] nejsou zohledněny návrhy a posouzení těchto typů spojení, což je bráno jako hlavní motivace pro tento výzkum. Posuzování spojů je v současnosti prováděno na základě zkušeností, interních testů a předpisů jednotlivých výrobců těchto konstrukcí. Tento postup je celkově neefektivní a při možné optimalizaci může být relativně nákladný. V rámci projektu budou provedeny experimenty napojení profilu Z300 a Z350 na hlavní nosnou konstrukci pomocí výztužného klipu. A to pro různé rozměrové modifikace, jako je tloušťka materiálu 1.95 a 2.95 mm, šířka pásnice hlavní nosné konstrukce a pro různý poměr M/V v místě podpory. Klip ve spoji má několik funkcí, zejména nosnou a výztužnou. U řešeného spoje není přesně známo, do jaké míry se klip na přenosu sil a spolupůsobení mezi jednotlivými částmi podílí a jak významnou stabilizační funkci má pro zabránění tzv. criplingu tenkostěnných vaznic. Skutečné chování a interakce klipu bude zkoumáno na základě numerických modelů. Ty budou validovány fyzikálními experimenty, které budou provedeny v laboratoři FAST VŠB-TUO. Získané výsledky by mohly vést v budoucnu k tvorbě normových podkladů a doporučení pro návrh těchto typů spojů. Literatura [1] Hofmeyer H. Combined web crippling and bending moment failure of first-generation trapezoidal steel sheeting, PhD-thesis, Eindhoven University of Technology, Faculty of Architecture, Department of Structural Design, ISBN 90-6814-114-7, The Netherlands, 2000. [2] Vraný T., Belica A., Szabó G.:Cold-formed double C beam-column with discrete elastic supports at compression flange,(2006) Proceedings of the International Colloquium on Stability and Ductility of Steel Structures, SDSS 2006, pp. 673-680. [3] Rosmanit M. Ohybová únosnost tenkostěnných profilů průřezu Z. Praha, 2005. Disertační práce. ČVUT. [4] Hapl V. Stabilita ocelového prutu spolupůsobícího s pláštěm. Praha, 2010. Disertační práce. ČVUT. [5] ČSN EN 1993-1-3 - Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-3: Obecná pravidla - Doplňující pravidla pro za studena tvarované prvky a plošné profily, CNI [6] Studnička, J.: Navrhování tenkostěnných za studena tvarovaných profilů, Academia, Praha 1994 PŘEHLED POUŽITÝCH METOD Fyzikální testy sestavy napojení střešních vaznic Zkušební tělesa tvořena dvěma tenkostěnnýma Z-profily umístěné do symetrické sestavy dvou protilehlých nosníků a budou zatěžovány lisem na střední roznášecí příčník. Tento příčník reprezentuje horní pásnici hlavní nosné konstrukce. Zaznamenáváno bude vnášené zatížení od panenky lisu a deformace pomocí extenzometrů v několika významných bodech konstrukce (svislý posun příčníku a v místech nad podporovým uložením). Testovány budou série nosníků Z300 a Z350 s tloušťkami stěn 1.95 a 2.95 mm. Dále bude alternována šířka pásnice zatěžovacího příčníku (do 180 do 300 mm). Alternativně budou odzkoušeny vybrané sestavy na zatížení tahem. Numerické modelování Budou vytvořeny numerické modely ve statických software ANSYS a Scia Engineer, pro všechny testované varianty uložení. Tyto modely budou validovány dle fyzikálních testů. Fyzikální testy pro zjištění skutečných materiálových charakteristik Z plechů použité šarže budou vyřezány zkušební tělesa pro trhací zkoušky. Ze zjištěných materiálových charakteristik budou vytvořeny skutečné pracovní diagramy, které budou použity v numerických modelech. Dále pro tvorbu návrhových materiálových charakteristik je nutné dodržet požadavky uvedené v EN 1993-1-3 A.6.2 (5), které předepisují statistické zhodnocení skutečných naměřených hodnot únosností válcovaných plechů. ZDŮVODNĚNÍ ZAPOJENÍ JEDNOTLIVÝCH ČLENŮ Ing. Přemysl Pařenica – příprava podkladů dle zmíněné metodiky, příprava měření, sepsaní článků, výjezd na konferenci. Ing. Miroslav Rosmanit, Ph.D. – příprava a kontrola článků, kontrola měření. Ing. Jakub Flodr – konzultace k dané problematice a pomoc s přípravou testů. PŘEDCHOZÍ DOSAŽENÉ VÝSLEDKY ČLENŮ TÝMU 1. Pařenica P., Rosmanit M., Flodr J.: Numerical modelling of thin-walled purlins connection to the supporting structure. Structural and physical aspects of construction engineering 2016 na Slovensku. 2. Pařenica P., Rosmanit M.: Měření vybraných materiálových charakteristik konstrukční oceli pro numerické modelování. In Modelování v mechanice 2016: sborník příspěvků vědecké konference: 26. a 27. května 2016, Ostrava, Czech Republic. Ostrava: VŠB - Technická univerzita Ostrava, 2016, s. 79-80. 3. Flodr J., Krejsa M., Mikolášek D., Brožovský J., Pařenica P.: Numerické modelování tenkostěnného profilu s vlivem redistribuce ohybových momentů. In Modelování v mechanice 2015: sborník příspěvků vědecké konference: 28. a 29. května 2015, Ostrava, Czech Republic. Ostrava: VŠB - Technická univerzita Ostrava, 2015, s. 13-14. 4. Rosmanit M., Pařenica P.: Capacity of composite steel-concrete columns, (2013) Procedia Engineering, 65, pp. 428-433. HARMONOGRAM ŘEŠENÍ: leden - březen: Testování materiálových charakteristik. První série testů (download). duben - červen: Druhá série testů (upload). Příprava a publikace článků pro konferenci ICNAAM 2017. červenec - srpen: Vyhodnocení dat ze zkoušek. Příprava a publikace článku v časopise. únor - říjen: Průběžná optimalizace a validace numerického modelu napojení vaznice. Tvorba zjednodušené metody posuzování. září - listopad: Příprava a publikace článků do časopisů.
Rok zahájení2017
Rok ukončení2017
KategorieWorkflow pro SGS
TypSpecifický výzkum VŠB-TUO
ŘešitelPařenica Přemysl Ing.

© 2018 VŠB-TU Ostrava