Analýza spolehlivosti tlačených ocelových sloupů se stojinou obetonovanou betonem vysoké pevnosti

Předložená práce se zabývá teoretickou analýzou mezního stavu únosnosti. Pro řešení byly využity výsledky experimentálního výzkumu, který probíhal na Ústavu kovových a dřevěných konstrukcí pod vedením doc. Karmazínové a prof. Melchera. Geometricky a fyzikálně nelineární řešení vycházející z Timošenkova řešení je verifikováno MKP modelem v programovém prostředí ANSYS. Při řešení je zohledněn náhodný vliv počátečních imperfekcí. Model MKP zahrnuje i vliv vlastních pnutí. V parametrické studii je sledován vliv vlastních pnutí na plastizaci průřezu, vliv na mezní únosnost je spolu s vlivem dalších imperfekcí předmětem stochastické analýzy metodou Latin Hypercube Sampling (LHS). Studie dále prokazuje příznivý účinek betonové části průřezu (kombinace materiálů ocel-beton) na pokles mezní únosnosti prutu vlivem vlastních pnutí oceli. Vzhledem k důležitosti časově závislých jevů dotvarování na únosnost, jsou studie uvedené v disertační práci zaměřené i tímto směrem. Parametrické studie vlivu dotvarování poskytují jak srovnání mezních únosností při použití obyčejného a vysokopevnostního betonu, tak i variabilitu mezních únosností, přičemž bylo využito přístupů normy Eurokód 2. Ze srovnání výstupů statistické analýzy dle návrhových podmínek spolehlivosti normy EN1990 a přístupu Eurokódu 4 plyne, že lze doporučit použití Eurokódu 4 pro dimenzování tohoto typu prvku. Návrh podle Eurokódu 4 lze dle provedených studií hodnotit jako spolehlivý, pro stanovení hospodárnosti je nutný větší soubor experimentálních dat.
The presented paper deals with a theoretical analysis of the ultimate limit state. The results of experimental research carried out at the Institute of Metal and Timber Structures headed by Assoc. Prof. Karmazinová and Professor Melcher were applied. The geometrically and materially nonlinear solution based on the Timošenko’s solution is verified by the FEM model in the computer programme system ANSYS. The random influence of initial imperfections is taken into consideration. The FEM model also includes the influence of residual stress. In the parametric study, the influence of residual stress on the cross-section plastification is researched into, its influence on the load carrying capacity limit is, together with the influence of other imperfections, the subject of the stochastic analysis, applying the Latin Hypercube Sampling (LHS). Further on, the study proves a direct effect of the concrete part of the cross-section (combination of materials steel-concrete) on the decrease of load carrying capacity limit of the beam caused by influence of the residual stress of steel. With regard to the importance of time dependent phenomena of the concrete creep for the load carrying capacity, the studies given in the Ph.D. thesis are oriented in this respect. The parametric studies of the influence of the concrete creep having applied the Standard Eurocode 2 provide both a comparison of load carrying capacity limits when using common and high-strength concrete types, and also the variability of load carrying capacities. It follows from the comparison of the statistical analysis outputs according to the design reliability conditions of the Standard EN1990 and of the approach of Eurocode 4 that the Eurocode 4 can be recommended for dimensioning of this member type. According to the studies which we carried out, the design in compliance with Eurocode 4 can be evaluated as the reliable one. A larger set of experimental data is necessary to determine the economy.