Bjelker med åpninger i steget

Abstract

Det er vedtatt at det skal lages et tillegg til prosjekteringsstandardene for stålkonstruksjoner som omhandler stålbjelker med større åpninger i stegene. Tillegget vil hete «EN 1993-1-13», og denne masteroppgaven vil basere seg på utkastet til dette tillegget. Utkastet vil sammenlignes tillegget opp mot doktoravhandlingen til Nils Chr Hagen. I avhandlingen har Hagen utviklet en veiledning for å kontrollere kapasiteten til bjelker med åpninger i steget. I den sammenhengen presenteres det også i oppgaven litteratur og teorier som gjør rede for effekten av åpninger på bjelkens steg. Beregningsreglene fra EN 1993-1-13 og doktoravhandlingen vil gjennomgås og deretter beregnes og sammenlignes. For å ha et sammenligningsgrunnlag med en bjelkes reelle oppførsel ble det gjennomført et forsøk i laboratoriet. I forsøket ble en IPE220 bjelke skjært til med to rektangulære åpninger og belastet i en firepunktstest. Det ble også tatt i bruk elementanalyser i Abaqus for å kartlegge hvor spenninger oppstår, knekkformer og bjelkens kapasitet. Det oppstod store spenninger i områdene rundt åpningene med høyeste spenninger ved åpningenes hjørner. Forsøket endte da det oppstod store spenninger i hjørnene og hjørnene deformerte seg. Dette skjedde ved en belastning på 265kN. Ved denne belastningen oppstod det deformasjoner i de trykkbelastede hjørnene. Dette var ikke en form for knekking, men var en form for utbøying som følge av at flytespenningen var nådd. Det viste seg i ettertid at profilet som ble benyttet i forsøket var for sterkt til å kunne knekke som ønsket. Videre blir beregningsreglene i tillegget og doktoravhandlingen beregnet og sammenlignet i forhold til forsøket. Ingen av kapasitetsberegningene for EN 1993-1-13 ble brutt som følge av måten forsøket ble utført, og tillegget kunne heller ikke beskrive spenningene som oppstod rundt hjørnene i åpningen. Hagens beregningsmetode ga en kapasitet som lå innenfor forsøkets belastning, dette som følge av konservative beregninger.