Forsøk og stivhetsberegninger for hulprofil-endeplateskjøt

Abstract

I NS-EN 1993-1-8 er det gitt regler for å beregne kapasitet og stivhet til knutepunkter basert på komponentmetoden. Knutepunktene deles inn i basiskomponenter, hvor den svakeste komponenten avgjør kapasiteten. Stivheten bestemmes ved å kombinere komponentenes oppførsel. Beregningsreglene omfatter i utgangspunktet ikke endeplateskjøt med hulprofil. I denne rapporten er det derfor sett nærmere på denne type knutepunkt, hvor stivhet er spesielt vektlagt. Reglene i NS-EN 1993-1-8 gjelder kun stålfastheter opp til S460, derfor er det i tillegg sett nærmere på bruk av høyfast stål i endeplatene, og hvilke konsekvenser det har for beregningene og oppførselen til forbindelsene. Et forhåndsstudie ble utført i elementmetodeprogrammet \emph{Abaqus CAE} for å kartlegge effekten ulike parametre har på forbindelsens oppførsel. Det ble sett spesielt på boltetilstramming og skjevheter (platekrumning) forårsaket av sveising. Her ble det funnet at en kombinasjon av initiell krumning i endeplatene og forspenning i boltene kunne utgjøre en tilnærmet dobling av initiell stivhet. Det ble gjennomført laboratorieforsøk for to knutepunktsgeometrier, hver med endeplater utført i både vanlig konstruksjonsstål (S355) og høyfast stål (Weldox 700). Forsøkene ble etterregnet i \emph{Abaqus CAE}, hvor krumninger i endeplatene og tiltrekkingsmoment i boltene ble inkludert. De numeriske simuleringene ble sammenlignet med laboratorieforsøkene og håndberegninger etter eurokoden. Sammenligningen viser at simuleringene underestimerer initiell stivhet fra laboratorieforsøkene med en betydelig margin. Den øvrige responsen i simuleringene er i god overensstemmelse med laboratorieforsøkene. Det kan tyde på at den initielle stivheten i forsøkene vanskelig lar seg gjenskape i en simulering. På lik linje med simuleringene underestimerer også eurokodeformlene den initielle stivheten fra laboratorieforsøkene. Den initielle stivheten påvirkes trolig av mange faktorer, og er derfor meget uforutsigbar. En kan trolig aldri forvente å treffe riktig initiell stivhet ved bruk av standardens regler. Kapasitetsberegning gir konservative resultater både for forbindelsene med vanlig konstruksjonsstål og høyfast stål. En reduksjonsfaktor kan vurderes for høyfast stål dersom en vil oppnå samme utnyttelsesgrad for begge stålfasthetene.