Nyilvántartási szám:
22/03
Témavezető neve:
Témavezető e-mail címe:
kovacs.nauzika@emk.bme.hu
A témavezető teljes publikációs listája az MTMT-ben:
A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése:
A szétbontható és újra felhasználható öszvér gerendák fejlesztése segíti az acél-beton együttdolgozó szerkezetek integrálását a körkörös gazdasági folyamatok koncepciójába. Ezek a gerendák a szétbontás után elemeiben (acél gerenda, betonlemez) vagy újra összekapcsolva (öszvér) ismételten felhasználhatók egy új funkció kiszolgálására. A hagyományos öszvér szerkezetek újra felhasználásában azonban számos nehézsége rejlik: az egyik ilyen probléma a betonlemez és az acélgerenda összekapcsolásának a módja: a betonlemezbe ágyazott, acélgerendához hegesztett nyírt kapcsolóelemek (fejes csapok, perfobond lemezek stb.).
A szétbontható öszvér gerendák koncepciója jól ismert, korábban már végeztek kutatásokat e fenntartható megoldású szerkezetek statikus terhelés alatti szerkezeti viselkedésének elemzésére. A szétszerelhető kompozit gerendák ciklikus terhelés alatti vizsgálata, vagyis e megoldás alkalmazása szeizmikus régiókban lévő épületek esetén, azonban még feltárásra váró kutatási terület.
A kutatás célja kísérleti, analitikus és numerikus vizsgálatok elvégzése szétszerelhető nyírt kapcsolatokkal kialakított beton és acél elemeire bontható és újra felhasználható öszvér gerendák globális és lokális szerkezeti viselkedésének ciklikus terhelés alatti elemzése.
A PhD-kutatás során a következő feladatok elvégzése a cél:
Irodalmi áttekintés: a nemzetközi szakirodalom alapján foglalja össze az innovatív szétbontható öszvér gerendákon végzett kutatásokat. Értse meg az ilyen típusú gerendák szerkezeti viselkedését és elemezze a tönkremeneteli módjaikat, különös tekintettel a szétszerelhető nyírt kapcsolat kialakítására és viselkedésére vonatkozóan.
Kísérleti programok összefoglalása: tekintse át a nemzetközi szakirodalomban található kísérleti kutatási programokat. Készítsen tervet a szétbontható öszvér gerendák ciklikus terhelési körülmények közötti kísérleti programjára és végezze el a kísérleteket. Derítse fel a megválaszolandó kérdéseket a szétbontható öszvér gerendák ciklikus viselkedése terén: alakváltozási képesség, merevség- és ellenállás csökkenése, elnyelt energia.
Numerikus modell kidolgozása és verifikálása: fejlesszen ki egy végeselemes modellt a kísérleti vizsgálatok eredményei alapján verifikálva. Végezzen paraméteres vizsgálatokat a verifikált numerikus modellek segítségével a szerkezeti paraméterek ciklikus viselkedésre (merevség, alakváltozási képesség, ellenállás, elnyelt energia) gyakorolt hatásának elemzése céljából.
Készítsen tervezési útmutatót a szétbontható öszvér gerendák kialakításához szeizmikus régiókban, fókuszálva a nyírt kapcsolat viselkedésére, a szeizmikus méretezési elvek teljesítése céljából. Fogalmazzon meg gyakorlati ajánlásokat és definiálja azok alkalmazási körét.
***
The demountable and re-usable composite beams assist the integration of steel-concrete composite construction into the concept of circular economy. After dismantling, these beams can be re-used in their elements (steel beams, concrete slabs) or as re-connected elements (composite) to serve a new function. There are several difficulties in the way of re-use traditional composite structures: one of them is the method of connecting the concrete slab to the steel beam by means of shear connectors (headed studs, perfobond plates etc.) welded to the steel beam and embedded to the concrete slab.
The concept of the demountable composite beams is well known, and research studies have been already completed to analyse the structural behaviour of this sustainable solution under static loading conditions. However, the analysis of the demountable composite beams under cyclic loading conditions i.e., buildings in seismic regions is a research field to be explored.
The aim of the research is to complete experimental, analytical, and numerical studies on demountable and re-usable composite beams having dismountable shear connection to analyse the global and local structural behaviour under cyclic loading conditions.
In the PhD research the following tasks should be completed:
Literature review: based on international literature summarize the research work completed on the field of innovative demountable composite beams. Understand the structural behaviour and analyse the failure modes of these type of beams with the focus on the demountable shear connections.
Summary of experimental programs: complete research on experimental programs carried out by international researchers. Provide a plan for completing experimental program under cyclic loading condition on the demountable composite beams and complete the test. Find the open questions to be solved on the field of deformation capacity, rigidity, and resistance degradation, absorbed energy of the demountable composite beams.
Development and verification of numerical model: develop numerical model based on the results of the experimental tests. Perform parametric analysis by the verified FE models to analyze the influence of structural parameters on the structural behaviour: rigidity, ductility, resistance, absorbed energy.
Provide guidance for design of demountable composite floor beams in seismic regions focusing on the details of the shear connection to fulfill the requirement of seismic design principles. Define the range of application of the practical recommendations.
A téma meghatározó irodalma:
1. Dai XH, Lam D, Saveri E. (2015). Effect of concrete strength and stud collar size to shear capacity of demountable shear connectors. JOURNAL OF STRUCTURAL ENGINEERING 141 (11) http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001267
2. Kozma, A, Odenbreit C, Braun MV, Veljkovic M, Nijgh MP. (2019). Push-out tests on demountable shear connectors of steel-concrete composite structures. STRUCTURES Vol.21: 45-54. https://doi.org/10.1016/j.istruc.2019.05.011
3. Liu XP, Bradford MA, Lee MSS. (2015) Behavior of high-strength friction-grip bolted shear connectors in sustainable composite beams. JOURNAL OF STRUCTURAL ENGINEERING 2015;141(6) https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001090
4. Moynihan M, Allwood J. (2014). Viability and performance of demountable composite connectors. JOURNAL OF CONSTRUCTIONAL STEEL RESEARCH 99 pp. 47–56. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2014.03.008
5. Rehman N, Lam D, Dai X and Ashour A F. (2016). Experimental study on demountable shear connectors in composite slabs with profiled decking. JOURNAL OF CONSTRUCTIONAL STEEL RESEARCH 122: pp. 178-189. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcsr.2016.03.021
A téma hazai és nemzetközi folyóiratai:
1. Journal of Constructional Steel Research (ISSN: 0143-974X).
2. MAGÉSZ Acélszerkezetek (ISSN 1785-4822).
3. Engineering Structures (ISSN: 0141-0296).
4. Periodica Polytechnica-Civil Engineering (ISSN: 1587-3773).
5. Journal of Engineering Structures (ISSN: 0141-0296).
6. Stahlbau (ISSN: 1437-1049).
7. Journal of Structural Engineering (ISSN: 1943-541X).
8. Advances in Structural Engineering (ISSN: 13694332).
A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja:
1. Németh G, Jáger B, Kövesdi B, Kovács N. (2022). Experimental investigation of steel-concrete composite push-out tests with embedded corrugated web. Advances in Structural Engineering – publikálásra elfogadva.
2. Kovács N, Calado L, Dunai L. (2020). Öszvérszerkezetek: tervezés az Eurocode alapján. ISBN: 9789637727108. Artifex Kiadó, 102 p.
3. Németh G, Jáger B, Kovács N, Kövesdi B. (2018). Trapézlemez gerincű hibrid tartók beágyazott nyírt kapcsolatának vizsgálat. MAGÉSZ ACÉLSZERKEZETEK XV(2-3), pp. 68-78.
4. Kovács N, Kövesdi B, Kachichian M, Frank MF. (2017). Full scale test on steel-concrete composite beams - Investigation of innovative shear connectors, The online collection of conference papers in civil engineering: Eurosteel 2017, Kopenhagen, Ernst und Sohn, pp. 2100-2109.
5. Rózsás Á, Kovács N, Vigh LG, Sýkora M. (2016): Climate change effects on structural reliability in the Carpathian region, IDŐJÁRÁS/QUARTERLY JOURNAL OF THE HUNGARIAN METEOROLOGICAL SERVICE 120: pp. 103-125.
A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye:
1. Kovács N, Calado L, Dunai L. (2004). Behaviour of bolted composite joints: Experimental study. JOURNAL OF CONSTRUCTIONAL STEEL RESEARCH 60(3-5), pp. 725-738.
2. Kovács N, Calado L, Dunai L. (2008). Experimental and analytical studies on the cyclic behaviour of end-plate joints of composite structural element. JOURNAL OF CONSTRUCTIONAL STEEL RESEARCH 64(2), pp. 202-213.
3. Kővári Á, Kovács N. (2012). Preflex tartók gyártási építéstechnológiai és statikai kérdései. MAGÉSZ ACÉLSZERKEZETEK IX(3), pp. 30-39.
4. Németh G, Jáger B, Kovács N, Kövesdi B. (2018). Trapézlemez gerincű hibrid tartók beágyazott nyírt kapcsolatának vizsgálata. MAGÉSZ ACÉLSZERKEZETEK XV(2-3), pp. 68-78.
5. Németh G, Jáger B, Kövesdi B, Kovács N. (2022). Experimental investigation of steel-concrete composite push-out tests with embedded corrugated web. ADVANCES IN STRUCTURAL ENGINEERING – publikálásra elfogadva.
A témavezető eddigi doktoranduszai
Rózsás Árpád (2012/2016/2016)
Frank Máté Ferenc (2016//)
Németh Gábor (2018/2022/)
Mefleh Wajdi (2019/2023/)
Státusz:
elfogadott