Double grade – rakenneputkien puristuskestävyys
Suikkanen, Jari (2014)
Diplomityö
2014
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014120852210
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014120852210
Tiivistelmä
Double grade S420MH/S355J2H – rakenneputki on Ruukin kylmämuovattujen rakenneputkien vakioteräslaji. Se voidaan mitoittaa joko lujuusluokan S355 tai S420 mukaisesti. Teräslajin S355 mukaisesti mitoitettaessa on suunnittelu yksinkertaista. Painonsäästöä ja pidennettyjä jännevälejä haluttaessa käytetään lujuusluokan S420 mukaista mitoitusta.
Työn tavoitteena oli selvittää kylmämuovattujen teräsrakenneputkien todellinen puristuskestävyys. Eurocode 3:n mukaan kylmämuovatut teräsrakenneputket kuuluvat nurjahduskäyrälle c. Tutkimukseen valittiin viisi eri profiilia olevaa rakenneputkea, joiden poikkileikkausluokat olivat 1, 2, 3 ja 4. Käytettäessä rakenneputkia puristussauvoina, on teräksen käyttö tehokkainta poikkileikkausluokassa 3, lähellä poikkileikkausluokkaa 4. Rakenneputkista laskettiin muunnetun hoikkuuden arvoilla 0.1, 0.5, 1.0 ja 1.5 koesauvojen pituudet kaikille profiileille. Valmistettiin kolme samanlaista koesauvaa jokaisesta koosta ja puristuskokeita suoritettiin yhteensä 57 kappaletta. Koesauvojen todelliset pituudet, alkukäyryydet ja poikkileikkaukset mitattiin. Ainestodistuksista saatiin materiaalin todelliset lujuudet. Laskettiin Eurocode 3:n mukaisesti kestävyydet nurjahduskäyrille a, b ja c. Laskennallisia kestävyyksiä verrattiin puristuskokeiden tuloksiin.
Puristuskokeiden tulosten perusteella voidaan b-käyrää pitää oikeana profiileille 100x100x3, 150,150x5 ja 200x200x6. Profiili 150x150x5 kuuluu poikkileikkausluokkaan 2. Profiilit 100x100x3 ja 200x200x6 kuuluvat poikkileikkausluokkaan 4. Profiili 50x50x2 kuuluu nurjahduskäyrälle c. Profiilin poikkileikkausluokka on 1 ja aiemmat tutkimukset tukevat nurjahduskäyrän c käyttöä. Profiilista 300x300x8.8 ei saatu testattua täyttä sarjaa sen suuren kapasiteetin rikottua testilaitteiston, mutta puristuskokeiden perusteella se kuuluu nurjahduskäyrälle b. Profiili kuuluu poikkileikkausluokkaan 4. Double grade S420MH/S355J2H is a standard quality of Ruukki’s cold-formed rectangular hollow section tubes. It combines the properties of S420MH and S355J2H and benefits from the design with eases and weight reduction of S355 and S420, respectively.
The aim of this work was to measure the real axial resistance of cold-formed square hollow sections. Buckling curve c is used for cold-formed steel tubes according to Eurocode 3. Five different cross-sections ranging from classes 1 to 4 were selected. The cross sections in class 3, near class 4, are the most efficient and preferable profiles in case of using steel. The non-dimensional slenderness factors 0.1, 0.5, 1.0 and 1.5 had been applied to all cross-sections and the lengths were calculated based on these factors. Three identical steel tubes were produced of each size and 57 buckling tests had been carried out. The actual lengths, global imperfections and cross-sections were measured. Inspection certificates had been used in order to get the real strength of steel. Capacities were calculated for curves a, b and c based on Eurocode 3 and compared to experimental results.
Based on the test results, buckling curve b is suitable for cross-sections 100x100x3(class 4), 150x150x5 (class 2) and 200x200x6 (class 4). Buckling curve c is suitable for cross-section 50x50x2 (class 1) which supports the previous studies using the same curve. Because of high capacity of cross-sections 300x300x8.8 (class 4), complete test of this profile was not possible. But it seems that buckling curve b works fine for this profile.
Työn tavoitteena oli selvittää kylmämuovattujen teräsrakenneputkien todellinen puristuskestävyys. Eurocode 3:n mukaan kylmämuovatut teräsrakenneputket kuuluvat nurjahduskäyrälle c. Tutkimukseen valittiin viisi eri profiilia olevaa rakenneputkea, joiden poikkileikkausluokat olivat 1, 2, 3 ja 4. Käytettäessä rakenneputkia puristussauvoina, on teräksen käyttö tehokkainta poikkileikkausluokassa 3, lähellä poikkileikkausluokkaa 4. Rakenneputkista laskettiin muunnetun hoikkuuden arvoilla 0.1, 0.5, 1.0 ja 1.5 koesauvojen pituudet kaikille profiileille. Valmistettiin kolme samanlaista koesauvaa jokaisesta koosta ja puristuskokeita suoritettiin yhteensä 57 kappaletta. Koesauvojen todelliset pituudet, alkukäyryydet ja poikkileikkaukset mitattiin. Ainestodistuksista saatiin materiaalin todelliset lujuudet. Laskettiin Eurocode 3:n mukaisesti kestävyydet nurjahduskäyrille a, b ja c. Laskennallisia kestävyyksiä verrattiin puristuskokeiden tuloksiin.
Puristuskokeiden tulosten perusteella voidaan b-käyrää pitää oikeana profiileille 100x100x3, 150,150x5 ja 200x200x6. Profiili 150x150x5 kuuluu poikkileikkausluokkaan 2. Profiilit 100x100x3 ja 200x200x6 kuuluvat poikkileikkausluokkaan 4. Profiili 50x50x2 kuuluu nurjahduskäyrälle c. Profiilin poikkileikkausluokka on 1 ja aiemmat tutkimukset tukevat nurjahduskäyrän c käyttöä. Profiilista 300x300x8.8 ei saatu testattua täyttä sarjaa sen suuren kapasiteetin rikottua testilaitteiston, mutta puristuskokeiden perusteella se kuuluu nurjahduskäyrälle b. Profiili kuuluu poikkileikkausluokkaan 4.
The aim of this work was to measure the real axial resistance of cold-formed square hollow sections. Buckling curve c is used for cold-formed steel tubes according to Eurocode 3. Five different cross-sections ranging from classes 1 to 4 were selected. The cross sections in class 3, near class 4, are the most efficient and preferable profiles in case of using steel. The non-dimensional slenderness factors 0.1, 0.5, 1.0 and 1.5 had been applied to all cross-sections and the lengths were calculated based on these factors. Three identical steel tubes were produced of each size and 57 buckling tests had been carried out. The actual lengths, global imperfections and cross-sections were measured. Inspection certificates had been used in order to get the real strength of steel. Capacities were calculated for curves a, b and c based on Eurocode 3 and compared to experimental results.
Based on the test results, buckling curve b is suitable for cross-sections 100x100x3(class 4), 150x150x5 (class 2) and 200x200x6 (class 4). Buckling curve c is suitable for cross-section 50x50x2 (class 1) which supports the previous studies using the same curve. Because of high capacity of cross-sections 300x300x8.8 (class 4), complete test of this profile was not possible. But it seems that buckling curve b works fine for this profile.