Носимост на дюбелните връзки - PDF безплатно изтегляне

Е. Колинг; H. J. Pale; В. Изпитател 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

изтегляне

Проектът, на който се основава този доклад, е финансиран от Германския институт за строителни технологии (DIBt), Берлин, под референтен номер P 52-5-13.190-1434/13. Отговорността за съдържанието на тази публикация е на авторите. F. Colling H.J. Blaß C. Prüfer i

Съдържание 1 Общи положения. 1 2 Сравнение DIN 1052: 1988 EC 5. 2 2.1 Основа за изчисленията за сравнение. 2 2.1.1 перм N St съгласно DIN 1052: 1988. 2 2.1.2 F v, rk съгласно EC 5. 4 2.1.3 Сравнителна стойност R V. 6 2.2 Съставяне на сравнителните изчисления. 8 2.2.1 Връзки дърво-дърво, n h = 1 и n h = 6. 9 2.2.2 Връзки дърво-дърво, влияние на ъгъла на натоварване α. 10 2.2.3 Листови връзки стомана-дърво. 13 2.3 Заключение, констатации. 14 3 Опис на изпълнените връзки. 14 4 Тестови данни. 16 4.1 Подуване, изпитвания на срязване/опън/стягане, стройност. 16 4.2 Сурови плътности. 18 4.3 Качества на стоманата. 20 4.4 Разрешения. 21 4,5 диаметър. 23 4.6 Схема на свързване. 23 4.7 Изключени стойности. 24 5 Оценки, част 1. 25 5.1 Сравнение с допустимите стойности съгласно DIN 1052: 1988. 25 5.2 Сравнение с характеристичните стойности съгласно Еврокод 5. 26 5.2.1 Индивидуални оценки. 26 5.2.2 Обобщена оценка. 33 5.3 Сравнение с очакваните стойности на теста. 34 5.4 Заключение. 36 6 експеримента с дюбели. 36 6.1 Общи положения. 36 6.2 Тестове с дюбели. 37 6.2.1 Материал и методи. 37 6.2.2 Резултати от изпитванията на опън. 39 6.2.3 Резултати от изпитванията на огъване. 40 7 Ефект за отслабване. 45 ii

8 Оценки Част 2. 46 8.1 M y -нови. 46 8.2 M y -нови + ефект за отслабване от 25% с образуването на 2 пластмасови панти. 47 8.3 M y -нови + ефект на стройност от 25%, когато се оформят 1 и 2 пластмасови панти.49 8.4 M y -нови + ефект на отслабване от 10%, когато се оформи 1 пластмасова панта и 25% с 2 пластмасови панти. 50 8.5 Ефекти, базирани на примери. 52 9 Ефективен брой на дюбели. 56 9.1 Общи положения. 56 9.2 Материал за данни. 56 9.3 Влияещи фактори. 58 9.3.1 Брой дюбели, разположени един зад друг (n h). 58 9.3.2 Разстояние между крепежните елементи (a 1/d). 58 9.3.3 Тънкост на връзката (SH). 59 9.4 Множествена регресия. 60 9.4.1 Уравнение на регресията. 60 9.4.2 Влияние на стройността. 60 10 Разпределение на шахтите в шахматно/нерегулирано положение. 62 11 Резюме. 63 12 Литература. 65 iii

Пример: Удар при опън (напрежение върху влакното), d = 16 mm, SH = 60 mm, MH = 100 mm. За страничния дървен материал: най-малко 2 5,5 60 16 = 10560 N = 16 kn 2, но най-много permn 2 33,0 16 = 16896 N = 16,90 kn За средното дърво: St най-малко 8,5 100 16 = 13600 N = 13, 60 kn 2, обаче, максимално zuln 5 16 = 13056 N = 13,06 kn решаващо: перм N St = 16 kn St В случай на крепежни елементи, разположени един зад друг в посока на зърното, до 6 дюбели могат да се считат за напълно ефективни, не се изисква намаляване. С повече от 6 последователни крепежни елементи, броят на ефективните дюбели може да бъде изчислен, както следва: 2 nef 6 (n 6) уравнение (2.2) 3 Това означава, че първите 6 дюбели в един ред са завършени, а 7-ми и всеки следващ Използвани са дюбели с 2/3 от допустимото натоварване на дюбел. 3

Случай на повреда 4 (2 пластмасови панти на срязващо съединение): 2 0 Fv, Rk 1,15 2 145927 24,11 16 = 12202 N = 12,20 kn на SF 1 0 решаващо: F v, rk = 10,48 kn на SF 2 10, 48 = 20,96 kn на SDü Ако се приложи сила под ъгъл към зърното на дървесината, якостта на вграждане на съответната дървесина трябва да се умножи по коефициента k α: d 8 mm: k α = 1 d> 8 mm: k 2 2 (1,35 0,15 г) sin cos с α = ъгъл между силата и посоката на зърното в разглеждания дървен материал, уравнение (2.8) За връзки стоманено-дървен материал от дърво (с ламарина от вътрешната страна), носещата способност може да се изчисли, както следва: Случай на повреда 1 (повреда на вграждането в SH): Fv, Rk fh, 1, k t1 d Eq. (2.9a) Случай на повреда 2 (1 пластмасова панта върху стоманена ламарина и наклонен щифт в SH): 4M y, k Fv, Rk fh, 1, k t1 d 2 1 2 fh, 1, kd t1 Случай на повреда 3 (2 пластмасови панти на срязващо съединение): Уравнение (2.9b) Fv, Rk 1.15 2 2 My, k fh, 1, kd Уравнение (2.9c) За крепежни елементи и сила, легнали една зад друга в посока на зърното успоредно на зърното е броят на ефективните Ефективен дюбел: с 1 n ef na 13 d 0,9 1 = разстояние между дюбелите по посока на влакната, уравнение (2.10) 2.1.3 Сравнителна стойност RV Съгласно DIN 1052: 1988 трябва да се предостави следното доказателство: с преди St perm. 2.11) St съществува N St = натоварване въз основа на характерните действия съгласно DIN 1055 6

Rv или позволете N [kn] Rv/позволете N Rv или позволете N [kn] Rv/позволете N Rv или позволете N [kn] Rv/позволете N Rv или позволете N [kn] Rv/позволете 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 4,0 0,7 0,6 EC 5 DIN "стар" 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 "стар" 0,4 0,3 0 0 0 3,00 4,00 5,00 6,00 7, 00 8.00 SH Фигура 2.2 Резултати от сравнителните изчисления: дърво-дърво, 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 "стар" 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 "стар" 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 Връзки дърво-дърво, влияние на ъгъла на натоварване α На фигури 2.3 до фигура 2.6 са съставени сравнителните изчисления за различни ъгли на натоварване в страничния дървен материал (α SH) и в централния дървен материал (α MH). От тези изображения могат да се видят същите тенденции, както при напрежение, успоредно на зърнената посока на дървото: с увеличаване на диаметрите на дюбелите и стройност на дървесината, EC 5 осигурява по-ниски сравнителни стойности за товароносимостта на дюбелите от DIN 1052: 1988. 10

бяха налични дюбелни връзки. Общо 183 различни съединения бяха добавени към базата данни. 174 връзки бяха връзки от стомана-дърво, само 9 връзки дърво-дърво бяха на разположение за оценка. Поради тази причина в следващите илюстрации са взети предвид само връзки от стоманена ламарина и ламарина. Те не представляват представително представяне, а само повече или по-малко произволен подбор. Тънкостта SH на страничния дървен материал (= дебелина на страничния дървен материал/диаметър на дюбелите) на връзките варира между 3.28 и 13.4 със средна стойност 6.88 (виж Фигура 3.1 вляво). Най-често се идентифицира странична тънкост от дърво на SH 6. Фигура 3.1 отдясно дава преглед на използваните диаметри на дюбелите. Фигура 3.2 показва броя на дюбелите, разположени един зад друг по посока на силата и зърното. Фигура 3.1 Хубавост на страничните дървени части (вляво) и диаметър на дюбелите (вдясно) на изпълнените връзки Фигура 3.2 Брой дюбели, разположени един зад друг по посока на сила и зърно на изпълнените връзки 15

4 Тестови данни Като част от изследователския проект бяха събрани и изчерпателно оценени резултатите от тестовете от общо 7 източника (вж. [5] до [11]). 4.1 Тестове за подуване, опън/компресивно срязване, стройност Оценени са общо 1588 теста, от които 1045 връзки дърво-дърво и 543 връзки стомана-дърво. Фигура 4.1 показва броя на тестовете със свързаните източници. Фигура 4.1 Оценени изпитвания с източници Фигура 4.2 показва броя на изпитванията на опън и срязване, извършени за всеки източник. Проведени са общо 988 изпитвания на опън и 600 изпитвания на компресия. Фигура 4.2 Брой изпитвания на срязване и срязване Стънката SH на страничния дървен материал (= дебелина на страничния дървен материал/диаметър на дюбелите) на образците за изпитване варира между и 7,5 (Фигура 4.3). От тази картина може да се види, че при връзките дърво-дърво предимно връзки със странична тънкост от дърво SH 600 kg/m³ Свързаните данни от изпитването са посочени по-долу като изключени стойности. След приспадане на тези изключени стойности останаха общо 561 теста с връзки дърво-дърво и 325 теста с връзки стомана-дърво. 24

Фигура 5.7 Съотношение R V/R k (експерименти по Кнайдл) Тази фигура показва, че стойността на характерното съотношение (R V/R k) k се намира под целевата стойност в някои тестови серии. Ако всички тестови стойности се комбинират, резултатът е характерно съотношение (R V/R k) k = 0,990, което приблизително съответства на целевата стойност на. Тестове Brühl [7] Brühl извърши 6 тестови серии, в които връзките бяха снабдени с напречна опънна армировка (фиг. 5.8). Фигура 5.8 Връзка с напречна армировъчна опция според Brühl. Използвани са дюбели с диаметри d = 7 до d = 16 mm. Фигура 5.9 показва свързаните резултати отляво (d = 7 mm) надясно (d = 16 mm). При тестовете с по-голям диаметър страничните дървени материали са се повредили преждевременно, преди да може да се постигне носещата способност на връзката. Всички стойности на теста могат да бъдат използвани за оценката. 31

За всеки тест отново се изчислява съотношението между стойността на теста R V и изчислената характеристика според Йохансен R k. Фигура 5.9 показва съответната средна стойност на съотношението (R V/R k) m и свързаната стойност на характеристичното съотношение (R V/R k) k за всяка серия от изпитвания. Фигура 5.9 R V/R k съотношение (експерименти на Брюл) Ако всички експериментални стойности се комбинират, резултатът е характерна стойност на съотношението (R V/R k) k = 0.912, което е под целевата стойност на Тестове Schmid [11] Schmid проведе 9 тестови серии с много ниска странична тънкост на дървото (SH = 1,25) и стомани с висока якост с диаметър d = 24 mm. В съответствие с критериите за изключване, обяснени в раздел 4.7, всички резултати от теста трябваше да бъдат изключени от оценката (те са показани в червено на фигура 5.10): Поради недостатъчна тънкост: всички серии от тестове (109 до 117). За всеки тест отново се изчислява съотношението между стойността на теста R V и изчислената характеристика според Йохансен R k. Фигура 5.10 показва съответното средно съотношение (R V/R k) m и свързаното съотношение на характеристиките (R V/R k) k за всяка серия от изпитвания. 32

Фигура 5.10 Съотношение R V/R k (експерименти на Schmid) Ако всички експериментални стойности се комбинират, резултатът е характерна стойност на съотношението (R V/R k) k = 30, което приблизително съответства на целевата стойност на. 5.2.2 Обобщаваща оценка 5.2.2.1 Връзки дърво-дърво Фигура 5.11 показва стойностите на съотношението R V/R k за всички изследвани връзки дърво-дърво. Характерното съотношение (RV/R k) k на всички изпитвани стойности (без изключени стойности) е 74. [-] 4.5 връзки дърво-дърво 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 92 94 96 98 Тестови серии Фигура 5.11 Съотношение RV/R k за връзки дърво-дърво (червено = изключени стойности) Фактът, че тази стойност е по-горе, показва, че след Характерната товароносимост R k, изчислена от Еврокод 5, може да се разглежда като леко консервативна. 33

якост на опън и диаметър или производител не могат да бъдат идентифицирани. По принцип стойностите на якост на опън от изпитванията са значително над стойностите за стомана S235, което трябва да се приеме за дюбелите, без да се посочва качеството на стоманата. Фигура 6.2 показва пример на дюбелите от изпитвателната серия VK 16/200 след изпитванията на опън. Фигура 6.2 Дюбели от изпитвателна серия VK 16/200 след изпитванията на опън с ясно стеснение и залепналите маркировки за оптичната измервателна система 6.2.3 Резултати от изпитванията на огъване Фигура 6.3 Дюбели от изпитваната серия RB 8 x 140 след изпитването на огъване в машината за изпитване на въртящия момент на Schatz GmbH Докато ясната оценка на якостта на опън и 0,2% устойчивото напрежение е определена от стандартите за изпитване на опън, моментът на провлачване на дюбел зависи значително от постигнатия ъгъл на огъване (виж Фигура 6.1) Blaß, Bienhaus и Krämer [14] предлагат емпирична връзка 40 въз основа на тестове за огъване с дюбели

Между резултатите от изпитването и прогнозните стойности беше постигнат следният израз: с ff My, нови 2 yu 3 0,15 d за fu 450 N/mm² 3 0,15 fu d за fu 450 N/mm² d = диаметър fy = граница на провлачване на стоманата fu = якост на опън на стоманата Уравнение (6.3) Фигура 6.4 Абсорбиращ момент на огъване в зависимост от ъгъла на огъване за стомана с по-голяма якост (непрекъсната линия) и стомана с ниска якост с изразена граница на граница (пунктирана линия) Фигура 6.5 показва връзката между M y за 122 теста за огъване EN 409 и стойността съгласно уравнение (6.3) въз основа на средната (диаманти) и номиналната (квадрати) якост на опън, определени за съответната серия от изпитвания. Фигура 6.5 Стойности на съотношението на моментите на провлачване от изпитванията към въртящите моменти на плъзгане съгласно уравнение (6.3) въз основа на действителните (ромбове) или номиналните (квадрати) граници на плътност и якостта на опън на дюбелните дюбели. Стойностите на съотношението не зависят от диаметъра на дюбелите. Средната стойност на съотношението е 9, характеристичната стойност 0. Това е много добро определяне на 43

Дюбели с d = 12 mm, докато Ehlbeck/Werner също са използвали дюбели с до 30 mm. Фигура 8.2 показва същата оценка за връзки стоманена ламарина и дърво. Тази диаграма е сравнима с фигура 5.12 от раздел 5.2.2.2. Стойността на характеристичното съотношение (RV/R k) k на всички изпитвани стойности (без изключени стойности) е резултат от 01. В сравнение: с M y -alt е получена стойност на характерно съотношение 73 за всички изпитвани стойности. 01 Фиг. 8.2 Съотношение RV/R k за връзки дърво-дърво (червено = изключени стойности) 8,2 M y -нови + ефект на стройност от 25% с образуване на 2 пластмасови панти Използване на модифицираното уравнение за момента на плъзгане M y съгласно раздел 6.2 и ефект на стройност от 25% в случай на повреда Тестовете бяха преоценени за 2 пластмасови панти. Фигура 8.3 показва резултатите за сравнение на изпитваните стойности R V с характерните изчислени стойности R k за връзки дърво-дърво. Тази картина е сравнима с фигура 5.11 от първата оценка (раздел 5.2.2.1). 37 Фигура 8.3 Съотношение R V/R k за връзки дърво-дърво (червено = изключени стойности): преоценка с M y -нови и ефект на отслабване от 25% с появата на 2 пластмасови панти на срязваща връзка 47

Стойността на характеристичното съотношение (RV/R k) k на всички стойности на изпитване на дървесина (без изключени стойности) води до 37. Фигура 8.4 показва резултатите за сравнение на стойностите на изпитване RV с характерните изчислени стойности R k за стоманена ламарина Показани връзки. Тази картина е сравнима с фигура 5.12 от първата оценка (раздел 5.2.2.2). 0.978 Фигура 8.4 Съотношение RV/R k за връзки от ламарина стомана и дърво (червено = изключени стойности): преоценка с M y -нови и ефект на отслабване от 25% при поява на 2 пластмасови панти на срязваща връзка. Стойността на характерното съотношение (RV/R k) Стойностите за изпитване на ламарина от стомана и дърво (без изключени стойности) водят до 0,978. Сравнението на стойностите на теста с очакваните стойности на теста (R V/R EV) е показано на фигура 8.5. Тази снимка е сравнима с картина 5.13 от първата оценка (раздел 5.3). Фигура 8.5 Съотношение RV/R EV като функция от стройността на страничния дървен материал: преоценка с M y -нови и ефект на стройност от 25% с появата на 2 пластмасови панти на срязваща връзка. Фигура 8.5 показва подход към идеалната стойност на 1: В за стройност SH> 6 В тази област ефектът за отслабване влиза в действие с оформянето на 2 пластмасови панти. 48

Обаче товароносимостта в средния диапазон на стройност 4 1, т.е. надвишаваща аритметичната товароносимост с 26%. Следващата таблица 8-1 показва степента на използване на тази връзка, като се използват трите влияещи фактора, описани в различни комбинации. Таблица 8-1 M y - нова степен на използване на връзката с ниска тънкост Ефект за отслабване с 1 пластмасов панта/2 пластмасови панти Пренапрежение (S 355) Степен на използване 0%/25% 10%/25% 25%/25% 1,26 *) x 1, 24 xx 1,24 xx 1,13 xx 1,13 xx 1,13 xxx 1,13 xxx 1,13 xxx 1,13 *) Текущо състояние От тази таблица се вижда, че в случай на компактни връзки с малък диаметър на дюбелите, различни влияещи фактори, не могат да бъдат постигнати значителни промени: понастоящем ниското превишение от 26% може да бъде намалено само до 13%. Пример 2 Тънка връзка с по-голям диаметър на дюбелите (d = 16 mm). NKL 2, KLED = средно. F g, k = F p, k = 76 kn Според текущото състояние на стандартизацията този пример води до степен на използване на = 1,83> 1, т.е. надвишаваща изчислената товароносимост с 83%. 53