hrvatski

Pouzdanost saćastih nosača iz aspekta bočnog izvijanja

Cilj ovog znanstvenog istraživanja bio je istražiti i obraditi problem bočne stabilnosti saćastih nosača opterećenih na savijanje iz aspekta bočno-torzijskog izvijanja. Do sada su se za ovaj način otkazivanja uglavnom samo prilagođavali računski modeli otpornosti, koji su se odnosili na punostijene I profile, bez potrebne kvantifikacije takvih rješenja na pouzdanost saćastih nosača i to na znanstvenoj razini. Bitni parametri, koji utječu na otkazivanje bočno-torzijskim izvijanjem, kod ovog tipa nosača su uz geometrijske imperfekcije i utjecaj vlastitih napona. Kako je vlastite napone vrlo teško izmjeriti, a još teže direktno uključiti u određivanje otpornosti, za potrebe dosezanja postavljenog cilja istraživanja, morala su se provesti vlastita laboratorijska ispitivanja, obzirom da su rezultati sličnih laboratorijskih ispitivanja s jasnim načinom otkazivanja bočno-torzijskim izvijanjem izrazito malobrojni. Primijenjene metode istraživanja u ovom radu bile su različite za pojedine faze istraživanja. Na teoretskoj razini razmotren je složeni način otkazivanja ovakvih nosača bočno-torzijskim izvijanjem te su provedene brojne parametarske analize koje su imale za cilj ukazati na područja ekonomične primjene takvih nosača te na područja u kojima će se s velikom sigurnošću očekivati da će do otkazivanja doći upravo bočno-torzijskim izvijanjem, a ne na neki drugi način. Dobiveni rezultati bili su smjernice za odabir uzoraka za laboratorijska ispitivanja koja su provedena u Laboratoriju Zavoda za tehničku mehaniku Građevinskog fakulteta u Zagrebu. Na temelju dobivenih rezultata laboratorijskih ispitivanja, provedeno je istraživanje pouzdanosti ovakvih nosača na znanstvenoj razini. Primjenjene su probabilističke metode istraživanja kao jedine prave mjere za kvantificiranje pouzdanosti konstrukcija. U ovom slučaju, istraživanje je provedeno na dvije različite razine: pomoću indeksa pouzdanosti na probabilističkoj razini te pomoću parcijalnih faktora za nepouzdanost računskog modela otpornosti na semiprobabilističkoj razini. Značaj ovog rada može se podijeliti u nekoliko cjelina. Provedena laboratorijska ispitivanja dala su bolji uvid u fenomenološko ponašanje saćastih nosača opterećenih na savijanje kod kojih bočno-torzijsko izvijanje predstavlja dominantan način otkazivanja. Kako i u svijetu ima jako malo provedenih laboratorijskih ispitivanja za ovaj način otkazivanja, dobiveni rezultati će značajno upotpuniti ovu bazu podataka. Analizom složenog ponašanja nosača do trenutka otkazivanja, uočena je vrlo velika sličnost u usporedbi s načinima otkazivanja punostijenih nosača. Stoga je zaključeno da se računski model otpornosti, koji se danas primjenjuje u suvremenoj tehničkoj regulativi, ne treba bitno mijenjati, te da je potrebno analizirati potrebnu korekciju na razini primjene europske linije izvijanja s obzirom da je slika vlastitih napona kod saćastih nosača bitno različita u odnosu na punostijene profile od kojih se izrađuju. U tom smjeru je krenulo i daljnje istraživanje na znanstvenoj razini. U nastavku su provedena istraživanja na semiprobabilističkoj razini kako bi se preko dijela parcijalnog faktora, koji se odnosi na nepouzdanost računskog modela otpornosti, procijenilo koja se europska linija izvijanja najbolje uklapa u predloženi računski model. Ovo istraživanje provedeno je s baznom varijablom, koja uzima u obzir različitost ponašanja stvarnog nosača u odnosu na usvojeni računski model na temelju provedenih vlastitih laboratorijskih istraživanja, bez koje se ne bi uopće moglo doći do znanstveno verificirane veličine ove nepouzdanosti. I na razini ukupnih parcijalnih faktora u odnosu na nominalnu vrijednost, kao i na razini usporedbe parcijalnih faktora za neopouzdanost računskog modela otpornosti, pokazala se linija izvijanja c kao najpogodnija. Na probabilističkoj razini, korištenjem programskog paketa STRUREL i primjenom metoda FORM, SORM i SI, proračunavani su indeksi pouzdanosti na 216 saćastih nosača kod kojih do otkazivanja dolazi bočno-torzijskim izvijanjem. Istraživanjem nosača u dvije različite snjegovne zone te za dvije različite namjene u visokogradnji, pokazalo se također da je linija izvijanja c najpogodnija za primjenu. Predložena linija izvijanja d navedena u Eurokodu 3 svakako je prestrogi kriterij. Ovi rezultati dobiveni su za I profile s odnosom visine profila i širine pojasnice većim od 2. Za manje odnose, za koje za sada nedostaju laboratorijska ispitivanja, predlaže se ili zadržavanje linije izvijanja c kao mjerodavne, ili čak primjena linije izvijanja b, što bi trebalo potvrditi dodatnim istraživanjima. Provedena istraživanja senzitivnosti veličine indeksa pouzdanosti ukazala su na bazne varijable koje imaju najveći utjecaj na promjenu veličine indeksa pouzdanosti te su značajne za daljnje temeljitije praćenje, analizu i obradu. Ovaj dio istraživanja je pokazao da upravo bazna varijabla, koja uzima u obzir razlike stvarnog ponašanja nosača u odnosu na računski model otpornosti, ima najveći utjecaj na promjenu veličine indeksa pouzdanosti, što ukazuje na značaj provedenih vlastitih laboratorijskih ispitivanja, koja nedostaju i u svijetu te potrebu daljnjeg istraživanja s posebnom pozornošću na laboratorijska ispitivanja. Izvorni znanstveni doprinos ovog rada očituje se u rezultatima proizašlim iz kvantifikacije nepouzdanosti računskog modela otpornosti na bočno-torzijsko izvijanje saćastih nosača na semi-probabilističkoj i probabilističkoj razini, kao jedinoj pravoj mjeri utvrđivanja stupnja vjerojatnosti otkazivanja, što do sada nije bilo istraženo za ovu vrstu konstrukcija. Istraživanje je pokazalo da je najpouzdaniji računski model isti kao za punostijene nosače s tim da se geometrijske i statičke veličine određuju na mjestu otvora te da se pri tome primjeni linija izvijanja c. Na temelju prvenstveno vlastitih provedenih istraživanja dani su statistički parametri bazne varijable za korekciju računskog modela otpornosti. U njoj su sadržani utjecaji geometrijskih imperfekcija kao i strukturalnih imperfekcija, posebno razine vlastitih napona, koji su značajno drugačiji zbog tehnologije izrade saćastih nosača u odnosu na one kod valjanih profila, od kojih se saćasti nosači izrađuju. Ovi statistički parametri su vrlo značajni kako za istraživanja provedena u ovom doktorskom radu, tako i za druge istraživače čija će istraživanja biti rađena na probabilističkoj razini, budući podataka o statističkim parametrima ove bazne varijable nije bilo u dostupnoj literaturi. Rezultati provedenih istraživanja dali su tražene odgovore na postavljeni cilj istraživanja, ali su i otvorili mnoge puteve i dali smjernice za nastavak istraživanja saćastih nosača i bočno-torzijskog izvijanja kao dominantnog načina otkazivanja.

saćasti nosač; pouzdanost; bočno izvijanje; indeks pouzdanosti; matematički model

nije evidentirano