|
Autor
|
Filip Łukasik
|
Předmětem této diplomové práce je studie navrhování ocelových nosníků s velkými otvory ve stojinách. Práce se skládá z rešeršní a experimentálně-návrhové části.
V rešeršní části je představen přehled literatury a současný stav poznání v oblasti nosníků s otvory. Je popsána evoluce a použití těchto prvků, typické tvary otvorů a pro ně charakteristické lokální mechanismy porušení, včetně Vierendeelova mechanismu a boulení mezipásového sloupku. Jsou shrnuty zásady navrhování výztuh (horizontální a vertikální výztuhy, výztužné prstence), geometrická omezení a soubor návrhových postupů podle nejnovější generace předpisů Eurokód – normy EN 1993-1-13:2024 a EN 1993-1-14:2024.
V experimentálně-návrhové části byly provedeny experimentální zkoušky čtyř ocelových nosníků z profilu IPE300 s kruhovými otvory. Prvky byly rozděleny do dvou variantních párů – s širokou a úzkou roztečí, přičemž v každém páru byl zkoumán nosník bez výztuh a s výztuhami otvorů ve formě trubkových vložek. Nosníky byly zatěžovány ve tříbodovém ohybovém schématu, přičemž byla zaznamenávána síla, průhyb, bodová přetvoření a pole přetvoření metodou DIC. Získané výsledky byly porovnány s analytickými výpočty provedenými podle EN 1993-1-13 a numerickou analýzou metodou konečných prvků (GMNIA) provedenou v programu Dlubal RFEM 6.
Provedené analýzy umožnily potvrdit, že odpor nosníků s otvory závisí především na lokálních mechanismech porušení. Pro nosníky s širokou roztečí byl rozhodujícím mechanismem Vierendeelův ohyb, zatímco pro úzkou rozteč – mechanismy spojené s mezipásovým sloupkem. Bylo prokázáno, že prstencová výztuha účinně redukuje napěťovou špičku na okraji otvoru a zvyšuje odpor na Vierendeelův ohyb, čímž se chování oslabeného nosníku přibližuje chování plnostěnného prvku. Bylo dosaženo dobré shody experimentálních, analytických a numerických výsledků jak v oblasti odporu, tak i forem porušení, což potvrzuje správnost normových postupů obsažených v EN 1993-1-13 pro navrhování tohoto typu prvků.