Probabilistyczna ocena nośności łącznika w połączeniu zakładkowym, w klasie niezawodności RC3, w temperaturach normalnych i pożarowych

W pracy przedstawiono probabilistyczna metodę wyznaczania nośności łącznika

w zakładkowym stalowym połączeniu kategorii A dla obiektów o klasie niezawodności

RC3. Obiekty te, takie jak hale sportowe, obiekty kultu religijnego, budynki wysokie, mosty

o dużych rozpiętościach budowle są projektowane z wyjątkowymi wymaganiami

bezpieczeństwa definiowanymi w normie PN-EN 1990, w połączeniach tych wymagane

jest przeniesienie obciążeń z założonym minimalnym prawdopodobieństwem awarii.

Obiekty klasy RC3 wymagające podwyższonych wymagań bezpieczeństwa, definiowane

są przez wskaźnik niezawodności 4,3 odpowiadający prawdopodobieństwu awarii

pf=8,54 * 10-6. W zaleceniach normowych PN-EN 1993-1-8 obliczeniową nośność łącznika

w połączeniu zakładkowym kategorii A określa się jako wartość minimalną

z obliczeniowych nośności na docisk i na ścinanie. W przedstawionym artykule traktuje się

obie te wielkości jako losowe, opisywane probabilistycznymi rozkładami log-normalnymi.

Zadaniem pracy jest określenie rozkładów prawdopodobieństwa dla minimów z tych

wielkości, podstawowych parametrów probabilistycznych takich jak momentów zwykłych

rzędu pierwszego, momentów centralnych rzędu drugiego oraz odpowiednich

współczynników zmienności. Zostaną wyznaczone wartości charakterystyczne

i obliczeniowe dla minimów nośności połączenia w temperaturach normalnych

i pożarowych. Zastosowane zostaną klasyczne metody analizy probabilistycznej oraz

metody symulacyjne Monte-Carlo. Istotnym zagadnieniem, które będzie poruszone

w artykule jest stałość parametru zmienności w zmieniających się temperaturach

pożarowych 300oC, 400oC, 500oC, 600oC. Przeprowadzono badania laboratoryjne – próby

rozciągania w każdej temperaturze dla dwóch gatunków stali S235JR ,S355JR oraz dwóch

asortymentów: kształtowników, prętów. Dla każdej „próby” statystycznej w badanych

temperaturach wyznaczono odchylenia standardowe oraz współczynniki zmienności

i zbadano ich stałość stosując statystki Bartletta, które są zbieżne do rozkładu hi-kwadrat.

Wyniki testów oraz wnioski przedstawiono na końcu artykułu.

Pełny tekst (pdf)

[1] Benjamin J., R., Cornell C., A.:Probability, Statistics, and Decisions for Civil

Engineers, Mc Graw-Hill, New York 1997.

[2] Maślak M., Domański T.: Safety factors in design of steel members for accidental

fire situation, Proc of International Conference on Design, fabrication and Economy

of Welded Structure. Miskolc, Hungary 24-26 April 2008. pp 563-570.

[3] Walpole R.E., Myers R.H., Myers S.L.: Probability & Statistics for

Engineers&Scientists, Prentice Hall.N.J.2002

[4] EN 1990, Eurocode 0, Basis of structural design.

[5] EN-1993-1-8, Eurocode 3, Design of steel structures - Design of joints

[6] EN-1993-1-2, Eurocode 3, Design of steel structures, General Rules, Structural Fire

Design.