Έλεγχος Συμμίκτων Πλακών με τη Μέθοδο "m-k" και τη Μέθοδο Μερικής Διατμητικής Σύνδεσης

Abstract

Η διπλωματική μου εργασία αφορά στην δημιουργία ενός προγράμματος, χρησιμοποιώντας Microsoft Excel το οποίο να προσδιορίζει με δύο τρόπους την αντοχή διαμήκη διάτμηση μιας σύμμικτης πλάκας, δεδομένων των χαρακτηριστικών του χαλυβδόφυλλου και της πλάκας από σκυρόδεμα. Λόγω της έλλειψης ενός ικανοποιητικού θεωρητικού μοντέλου για την παραλαβή της διαμήκους διάτμησης, από την τριβή που αναπτύσσεται μεταξύ χαλυβδόφυλλου και σκυροδέματος, αναπτύχθηκε μία εμπειρική μέθοδος σχεδιασμού “m-k”. Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο, η αντοχή σε διαμήκη διάτμηση δίνεται από μία εξίσωση σύμφωνα με τον Ευρωκώδικα 4 όπου οι παράμετροι m, k είναι σταθερές με διαστάσεις τάσης και προσδιορίζονται από πειράματα. Έχει αποδειχθεί ότι η μέθοδος είναι επαρκής για τον σχεδιασμό συμμίκτων πλακών με μικρά ανοίγματα και ψαθυρή συμπεριφορά. Όμως για να αξιοποιήσουμε πλήρως την όλκιμη συμπεριφορά της πλάκας, με καλή συνεργασία των δύο υλικών λόγω εξογκωμάτων στο χαλυβδόφυλλο και μεγαλύτερα ανοίγματα, είναι αναγκαίο να χρησιμοποιήσουμε τη μέθοδο της μερικής διατμητικής σύνδεσης. Η δύναμη στην πλάκα μπορεί να υπολογιστεί από το τuRd, όπως και το διατμητικό μήκος Lsf . Aυτό επιτρέπει τον υπολογισμό της αντοχής σε κάμψη M pRd σε αυτό το τμήμα. Για τον ασφαλή σχεδιασμό σε κάθε διατομή η ροπή σχεδιασμού MEd δεν πρέπει να υπερβαίνει την ροπή αντοχής MRd. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται η μελέτη σε κάμψη της σύμμικτης γέφυρας, του χαλυβδόφυλλου καθώς και έλεγχοι ρηγμάτωσης και βελών κάμψης. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναλυτική μελέτη της σύμμικτης πλάκας με τις μεθόδους m-k και μερικής διατμητικής σύνδεσης. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται η παρουσίαση του προγράμματος excel που αναπτύχθηκε, στο τέταρτο δίνεται μία εφαρμογή και τέλος φαίνονται τα συμπεράσματα από τη σύγκριση των δύο μεθόδων.

In my diploma thesis I worked on the development of a programme using Microsoft Excel so that it can provide us with the resistance of the composite slab, given all requested parameters by comparing and contrasting two methods. For profiled sheeting that relies on frictional interlock to transmit longitudinal shear, there is no satisfactory conceptual model. This led to the development of the shear-bond test and the empirical ‘m-k’ method of design, where the shear resistance is given by an equation in Eurocode 4 where the parameters m and k are constants with dimensions of stress, determined from shear-bond tests. The method has proved to be an adequate design tool for profiles with short spans and rather brittle behaviour. But to exploit fully the ductile behaviour of profile now available, with good mechanical interlock and longer spans, it is necessary to use a partial-interaction method. The force in the slab can be calculated from τuRd, as well as the shear span Lsf, and that enables the bending resistance M pRd at that section to be calculated. For safe design at any cross-section the design bending moment MEd does not exceed the design resistance MRd. In the first chapter, the buckling resistance of the composite slab is calculated, as well as the sheet design. There are also deflection and crack controls. In the second chapter there is a detailed analysis of the two methos used for longitudinal shear: m-k and partial interaction method. In the third chapter you can find the excel programme that was developed for this thesis and in the forth chapter there is an application of all the programme. Last but not least, there are the conclusions that came out after comparing and contrasting the two methods.