1.zjawisko korozji, jej przyczyny, rodzaje ,ochrona przed korozją

2 Kruche pękanie stali:

3. Wpływ podwyższonej temperatury na pracę stali

4. ZASTOSOWANIE POŁĄCZEŃ:

NA ŚRUBY (ŚRUBY ZWYKŁE, SPRĘŻONE, ZAKŁADKOWE)

5. Rodzaje stali stosowanych w budownictwie gatunki asortyment własności i wykresy rozciągania dla obu.

6. ASORTYMENT KSZTAŁTOWNIKÓW STALOWYCH

7. Wymiarowanie prętów rozciąganych osiowo :

Pyt. 9. Klasyfikacja prętowych elementów ściskanych i zginanych.

Pyt.10. Nośność elementów ściskanego osiowo jedno i dwugałęziowego

12) Nośność przekrojów klasy 1,2,3,4

13. Nośność przekroju lub elementu na ścinanie i zginanie ( rozróżnić ) :

14) Zwichrzenie belek i sprawdzenie na czym polega? Jak zabezpieczyć.

15 Stan graniczny użytkowania w belkach( pierwszy pdf)

16 Dobór przekroju belki blachownicowej

17. Oparcia belek

19. Kratownice i obliczanie kratownic

1.Zjawisko korozji, jej przyczyny, rodzaje, ochrona przed korozją.

Korozją nazywamy jest proces niszczenia metalu wskutek oddziaływania środowiska zewnętrznego. Zaczyna się ona na powierzchni metalu i stopniowo przenika do warstw głębszych. Rozpoczęty proces korozji, o ile nie ulegnie zahamowaniu, prowadzi do całkowitego zniszczenia elementów metalowych.

W podwyższonej temperaturze na powierzchni stali powstają tlenki, które łatwo odpadają i odkrywają nowe warstwy jeszcze nie utlenionej stali. W niskiej temperaturze i w wilgotnej atmosferze powstają na powierzchni stali wodorotlenki o budowie porowatej, zwane rdzą. Porowata warstwa rdzy utrzymując w swych szczelinach wilgoć sprzyja dalszej korozji. Analizując niektóre rodzaje korozji, wpływające w różnym stopniu na właściwości wytrzymałościowe konstrukcji, należy rozróżnić-ze względu na charakter procesu- korozję chemiczną i korozję elektrochemiczną.

Korozja elektrochemiczna powstaje także, gdy w elektrolicie znajdują się dwa rożne metale. Wtedy korozji podlega metal anody. Funkcje elektrolitu może spełniać woda wykondensowana z atmosfery lub wilgoć.

Rodzaje korozji:

1. ze względu na charakter procesu rozróżniamy korozję chemiczną i elektrochemiczną

2. ze względu na wynik oddziaływania rozróżniamy korozję równomierną, wżerową, międzykrystaliczną, naprężeniową oraz kontaktową. Korozja międzykrystaliczna i naprężeniowa nie daje powierzchniowych oznak.

Ochrona przed korozją

Do najważniejszych metod ochrony antykorozyjnej można zaliczyć:

a) elektrochemiczną ochronę katodową i protektorową

b) metaliczne i niemetaliczne powłoki ochronne

c) dyfuzyjne ulepszanie powierzchni metali

d) stosowanie inhibitorów

2 Kruche pękanie stali:

Zniszczenie kruche następuje wówczas, gdy obciążenie wywoła w płaszczyznach sieci naprężenia przekraczające spójność materiału. Zniszczeniu kruchemu odpowiada hipoteza wytrzymałościowa de Saint-Venanta (maksymalnego wydłużenia).

Ten sam materiał może ulegać zniszczeniu plastycznemu i kruchemu, w zależności od warunków, w których następuje zniszczenie.

Stal ulega kruchemu zniszczeniu w obniżonych temperaturach, przy niewłaściwym kształcie elementów (i wynikającej stąd koncentracji naprężeń), w przypadku materiału złej jakości, przy nieprawidłowym wykonaniu połączeń spawanych itp.

Kruche pęknięcia są jednym z najpoważniejszych niebezpieczeństw zagrażających spawanym konstrukcjom stalowym w fazie eksploatacji. Niebezpieczeństwo to trudno jest przewidzieć, pęknięcia mogą bowiem wystąpić nawet przy naprężeniach znacznie niższych od wytrzymałości obliczeniowej i w miejscach trudnych do ustalenia. Według obecnego stanu wiedzy można stwierdzić, że kruche pęknięcia występują, gdy:

- istnieje tzw. karb; im silniejszy jest wpływ karbu, tym naprężenia, przy których powstają kruche pęknięcia, mogą być mniejsze,

-działają w obszarze karbu odpowiednio duże naprężenia rozciągające, skierowane prostopadle do powierzchni przekroju narażonego na pęknięcie,

-zapoczątkowaniu i rozwijaniu się kruchego pęknięcia sprzyja temperatura niższa od tak zwanej „temperatury kruchości".

Wyeliminowanie któregokolwiek z wymienionych czynników wyklucza jednocześnie możliwość wystąpienia kruchego pęknięcia.

3. Wpływ podwyższonej temperatury na pracę stali

Przy temperaturze 500 ^oC stal traci do 50% swojej wytrzymałości. Początkowo w różnych stalach w temperaturze 200-300 ^oC wytrzymałość wzrasta, by potem ulec nagłemu załamaniu i w temp 500 ^oC osiągnąć 50%. Moduł sprężystości zmienia się w sposób prawie liniowy, zaś granica plastyczności ma bardzo podobny przebieg do wytrzymałości ( wykres). Wydłużalność stali do 200 ^oC maleje, później rośnie i w temp 700 ^oC osiąga 70%

Zabezpieczenie ppoż. polega na wykonaniu powłok ochronnych typu malarskiego, które przy wysokich temperaturach pęcznieją, tworząc izolację wystarczająca na 30-40min. Innym sposobem ( dla uzyskania większej ochrony) jest obmurowanie cegłą zwykła, lub obetonowanie. 3cm warstwa betonu daje nam ochronę na godzinę. Kolejnym sposobem są natryski włóknami szklanymi na bazie gipsu. Często na główne elementy nośne stosuje się powłoki betonowe, lub od razu słupy żelbetowe.

4. ZASTOSOWANIE POŁĄCZEŃ:

NA ŚRUBY (ŚRUBY ZWYKŁE, SPRĘŻONE, ZAKŁADKOWE)

Śrubowe - stosujemy gdy:

- połączenie ma być wykonane na montażu

- łącznik ma pracować na rozciąganie ( w połączeniach doczołowych)

- gdy łączy się elementy wrażliwe na uderzenia

- gdy nitowanie jest utrudnione ( ze względu na trudny dostęp i zagrożenie ogniowe)

- łączący elementy ( metalizowane, cynkowane i aluminiowane)

1. połączenia zakładkowe

• tendencje do zginania, dla blach o małej grubości

• obciążenie symetryczne, nie ma zginania

• łącznik pracuje na docisk i ścinanie

• docisk do elementów - przyjmujemy, ze na całej powierzchni docisku obciążenie jest liniowe, nieliniowości maleją im mniejsze luzy ( najmniejsze przy ciasno pasowanych)

2. połączenia doczołowe

• łączniki pracują przede wszystkim na rozciąganie, nie powinno się dopuszczać ścinania i docisku

• kategorie A i D w połączeniach na śruby zwykłe

• kategorie B, C, E, F - styki na śruby sprężające (styki sprężone), śruby wysokich wytrzymałości

• W przypadku obciążeń dynamicznych i zmiennych wielokrotnie stosuje się połączenia sprężone (na śruby sprężone), na śruby pasowane lub ewentualnie połączenia nitowe.

• Długość trzpienia łącznika w części zakleszczenia (czyli w obrębie łączonych elementów) musi być mniejsza niż 5d dla połączeń śrubowych nitowanych oraz 8d dla połączeń sprężonych.

• W wyjątkowych przypadkach można dopuścić zwiększenie długości odcinka docisku części zakleszczonej nita do 8t, a nawet 10t pod warunkiem zastosowania specjalnych technologii zaklepywania

POŁĄCZENIA NA ŚRUBY SPRĘŻONE

Połączenie doczołowe sprężone nie ma większej nośności niż nośność śruby.

Zastosowanie śrub wyższej nośności - powoduje zwiększenie nośności. Stosowanie

połączeń sprężonych zapobiega zmęczeniu materiału.

Połączenie sprężone stosujemy w przypadku (do)czołowego połączenia.

Doczołowe sprężone tylko w elementach obciążonych dynamicznie, w zwykłych

obciążeniach - zwykłe śruby.

5. Rodzaje stali stosowanych w budownictwie gatunki asortyment własności i wykresy rozciągania dla obu.

Wykres rozciągania stali:

Wykres: dla stali miękkiej dla stali twardej

Rodzaje stosowanych próbek.

Dla stali podstawowych rozróżniamy próbki :

-próbki okrągłe o przekroju kołowym z główkami gwintowanymi wkręcanymi

w uchwyty maszyny wytrzymałościowej,

-próbki okrągłe z główkami do chwytania w szczęki,

-próbki okrągłe do chwytania w uchwyty pierścieniowe,

-próbki płaskie.

Długość pomiarowa próbki okrągłej wynosi :

L05 = 5 d0 dla próbki pięciokrotnej,

L010 = 10 d0 dla próbki dziesięciokrotnej,

dla próbek płaskich

L05 = 5,65 S

L010 = 11,3 S

„S” - pole przekroju poprzecznego rozpatrywanej próbki.

Granica proporcjonalności: σ_H (pkt A) jest największą wartością naprężenia, przy której, przy której zależność σ(ε) jest jeszcze liniowa

Granica sprężystości: σs (pkt B) jest największą wartością naprężenia, dla której krzywa obciążenia pokrywa się z krzywą odciążenia (odkształcenia 0,01%)

Granica plastyczności: σp (odc. C-D) jest to wartość naprężenia przy której występują znaczne odkształcenia trwałe, bez wzrostu siły, materiał płynie

Górna granica plastyczności:
(pkt C) odpowiada chwilowemu wzrostowi naprężenia, zanim jeszcze wystąpi płynięcie plastyczne materiału

Wytrzymałość doraźna: σw (pkt E) jest równa maksymalnej wartości naprężenia na wykresie σ(ε). Od tego pktu odkształcenia i naprężenia w próbce przestają być jednorodne, tworzy się wyraźne, miejscowe przewężenie, tzw. szyjka. Dalszy przyrost odkształceń następuje przy malejącej sile rozciągającej.

Odkształcenie graniczne: przy zerwaniu εgr (pkt F) próbka ulega zerwaniu w tym przekroju, gdzie powstaje szyjka, dla stali budowlanej odkształcenie graniczne osiąga wartość około 20%.

Stal twarda:

- do granicy plastyczności pokrywa się ze stalą miękką,

- umowna granica plastyczności jako naprężenia odpowiadające odkształceniom R_0,2%=0,2%

- zerwanie w stalach twardych w granicach od 7 do 15-17% (mniej ciągliwa, bardziej krucha, ale też bardziej wytrzymała)

Skład:

Stal jest to stop żelaza z węglem o zawartości węgla do 2%

Rodzaje stali stosowanych w budownictwie:

Metale - pierwiastki chemiczne odznaczające się bardzo dobrą przewodnością cieplną i elektryczną, połyskiem.

Stal - stop żelaza z węglem i ewentualnie z innymi pierwiastkami, zawierający do 2% węgla, w stanie ciekłym podlega obróbce plastycznej.

Klasa stali - w zależności od składu chemicznego, właściwości mechanicznych i technologicznych rozróżnia się pięć klas oznaczonych literą A i cyfrą 0 lub cyfrą rzymską (w jednym przypadku uzupełnioną literą N) - A-0, A-I, A-II, A-III, A-IIIN.

• pręty zbrojeniowe klasy A-0 produkowane są ze stali gatunku St3S; stosuje się je najczęściej jako zbrojenie rozdzielcze (strzemiona) oraz jako zbrojenie konstrukcyjne;

• pręty zbrojeniowe klasy A-I produkowane są ze stali St3SX i St3SY; zastosowanie prętów ze stali tej klasy jest takie jak prętów ze stali klasy A-0; zaleca się ich stosowanie do zbrojenia elementów pracujących w środowisku agresywnym i konstrukcji przenoszących obciążenia dynamiczne;

• pręty zbrojeniowe klasy A-II produkowane są ze stali 18G2, St50B, 20G2Y i mają żebrowaną (śrubowo) powierzchnię boczną; stosuje się je do zbrojenia konstrukcji przenoszących obciążenia dynamiczne;

• pręty zbrojeniowe klasy A-III produkowane są ze stali 34GS; zaleca się je do powszechnego stosowania jako zbrojenie konstrukcyjne;

• pręty zbrojeniowe klasy A-IIIN produkowane są ze stali 20G2VY; stosuje się je do zbrojenia elementów zginanych przenoszących duże obciążenia; nie wolno stosować tych
  prętów do zbrojenia elementów narażonych na obciążenia dynamiczne.

Pręty ze stali klasy A-0 i A-I mają gładką powierzchnię.
Pręty ze stali klasy A-III i A-IIIN mają żebrowaną (w jodełkę) powierzchnię boczną.
W zależności od średnicy pręty do zbrojenia konstrukcji mogą być oferowane w kręgach lub w postaci prętów prostych.

Znak gatunku stali niestopowej stosowanej w budownictwie (konstrukcyjnej ogólnego przeznaczenia i zwykłej do zbrojenia betonu) składa się z liter St oraz liczby porządkowej, która określa gatunek stali w zależności od składu chemicznego, właściwości mechanicznych oraz technologicznych. W przypadku stali konstrukcyjnej są to liczby: 0, 3, 4, 5, 6, 7, a w przypadku stali zbrojeniowej 0, 3, 5.
Litery po liczbie porządkowej oznaczają:
S - przydatność do spawania (np. St0S, St3S); w przypadku stali konstrukcyjnej o określonej zawartości miedzi wpro-
wadzono dodatkowe oznaczenie Cu (np. StSCu),
X - stal nieuspokojoną - częściowo odtlenioną (np. St3SX),
Y - stal półuspokojoną - o średnim stopniu odtlenienia (np. St3SY),
b - stal do zbrojenia betonu (np. St0S-b, StSY-b),
V i W - stal konstrukcyjną spawalną o podwyższonych wymaganiach jakościowych (o obniżonej zawartości węgla oraz fosforu i siarki, np. St3V, St4W).
Znak stali konstrukcyjnej gatunku St5, St6, St7 w przypadku określonej dodatkowo zawartości węgla, manganu i krzemu uzupełnia się na początku literą M (np. MSt5).
Znaki gatunków stali konstrukcyjnych w przypadku wymagania udarności uzupełnia się na końcu znakiem odmiany plastyczności: B, C, D lub U, M, J (np. St3SYU, St4WD).
Znak gatunku stali niskostopowej stosowanej w budownictwie (konstrukcyjnej o podwyższonej wytrzymałości ogólnego przeznaczenia i zwykłej do zbrojenia betonu) składa się z liczb i liter (np. 18G2).
Liczby dwucyfrowe na początku znaku określają przybliżoną średnią zawartość węgla w setnych procenta.
Litery oznaczają: pierwiastki stopowe: G - mangan, V - wanad, N - nikiel, Cu - miedź, Nb - niob, S - krzem (jeżeli jego średnia zawartość w stali zbrojeniowej przekracza 0,5%),
Y - stal półuspokojoną,
b - stal do zbrojenia betonu.
Liczba 2 po literze G oznacza średnią zawartość manganu w stali równą lub przekraczającą 1,3%.
Ww. oznaczenia wprowadza nowa norma PN-EN 10020:2003 "Definicje i klasyfikacja gatunków stali".

Ze względu na technologię kształtowania rozróżnia się stal:

• laną (staliwo) - wykorzystywaną do wykonywania odlewów,

• kutą - kształtowaną przez kucie lub prasowanie,

• walcowaną - kształtowaną na gorąco,

• ciągnioną - kształt nadaje się przez ciągnienie lub walcowanie na zimno.

Ze względu na skład chemiczny rozróżnia się stal:

• niestopową (węglową) - zawierającą oprócz żelaza i węgla jedynie domieszki pochodzące z procesu hutniczego, których zawartość nie przekracza określonej normy,

• stopową - zawiera domieszki (innych metali lub krzemu) wprowadzone celowo - dla uzyskania określonych właściwości.

Ze względu na przeznaczenie rozróżnia się stal:

• konstrukcyjną (stosowaną w konstrukcjach inżynierskich),

• narzędziową (stosowaną do wyrobu narzędzi),

• specjalną (nierdzewną, kwasoodporną lub żaroodporną).

Aluminium - jeden z najbardziej odpornych na korozję metali, stosowany m.in. do produkcji elementów konstrukcyjnych, stolarki budowlanej, okuć.

Miedź - metal stosowany najczęściej do wykonywania blach na pokrycia dachowe i elementów odwodnienia dachów. Pod wpływem wilgotnego powietrza miedź pokrywa się patyną w kolorze ciemnobrązowym, przechodzącą z upływem lat w patynę w kolorze zielonym - tzw. patynę szlachetną.

Żeliwo - stop odlewniczy żelaza zawierający 2-4% węgla, do 4% krzemu oraz mniejsze ilości innych pierwiastków.

Mosiądz - stop miedzi i cynku, używany do wykonywania odlewów, łatwy w obróbce plastycznej na zimno i na gorąco oraz w obróbce skrawaniem, odporny na korozję; stosowany do wyrobu śrub, ozdobnych okuć budowlanych.

Brąz - stop miedzi i cyny, łatwy w obróbce, odporny na korozję, stosowany do wyrobu ozdobnych elementów wykończeniowych: poręczy, krat.

Spiż - stop miedzi, cyny i cynku, odporny na korozję, stosowany do wyrobu ozdobnych elementów wykończeniowych.

Znal - stop cynku i aluminium, stosowany do wyrobu okuć budowlanych.

Stopy cynowo-ołowiane - stosowane do lutowania.

6. ASORTYMENT KSZTAŁTOWNIKÓW STALOWYCH

Przekroje okrągłe - przekroje walcowane o średnicach 5,5÷150 mm, w długościach

3÷15 m (dopuszczalne odchyłki są określone w normie; nie ma odchyłek na minus);

na sworznie, nity, śruby.

• Płaskowniki - walcowanie jednokierunkowe (ścianki na końcach są lekko

zaokrąglone), szerokości 20÷150 mm, grubości 6÷40 mm; walcowane w długościach

do 9 m.

Uniwersale (blachy uniwersalne) - przekroje o szerokościach 151÷700 mm.

Walcowane w obu kierunkach, poprawionej strukturze, uwłóknionej budowie a zatem

o podwyższonej wytrzymałości. Produkowane w długościach do 14 m. Stosowane na

pasy ciężkich kratownic.

• Kątowniki - równoramienne i nierównoramienne (produkowane w stosunkach

długości boków 1:2 i 2:3). Szerokości półek od 15x15 do 200x200 mm. Każdy numer

kątownika ma od 3 do 8 grubości.

• Teowniki - wysokie (wysokość = szerokość) i niskie (wysokość = ½ szerokości). Są

one składowym elementem konstrukcji, nie występują samodzielnie.

• Dwuteowniki

- normalne

- pocienione (z cieńszymi środnikami)

- ekonomiczne (zmienione pochylenie stopek i środnik jeszcze bardziej

pocieniony)

- PE (o równoległych stopkach)

- HEB (szerokostopowe; wysokość = szerokość pasów; gdy wysokość

większa niż 300mm wtedy szerokość pasów stała i równa 300mm)

- HEA (pocienione, ze zmianą geometrii)

• Ceowniki - produkowane w wysokościach do 330 mm, także jako pocienione i

ekonomiczne

• Zetowniki - dobrze przenoszą zginanie ukośne; bardzo dobre na belki wczepowe

• Profile noskowe - blachy uniwersalne z dodatkowymi nawalcowaniami; stosowane

na pasy blachownic

• Blachy - cienkie (do 5 mm); walcowane na zimno lub na gorąco

- grube (5÷100mm), walcowane jako gładkie lub żeberkowe(służą wtedy jako blachy pomostowe - nie ma poślizgu, bo nie są gładkie)

7. Wymiarowanie prętów rozciąganych osiowo :

Nośność elementów rozciąganych osiowo należy sprawdzać z warunku

Gdzie : N - siła osiowa w pręcie

- nośność obliczeniowa przekroju przy rozciąganiu

A - pole przekroju pręta

- wytrzymałość obliczeniowa stali

W przypadku elementów osłabionych otworami na łączniki lub zamocowanych mimośrodowo ( kątownik zamocowany jednym ramieniem , ceownik zamontowany środnikiem teownik półką ) nośność przekroju należy wyznaczyć ze wzoru :

gdzie:
-sprowadzone pole przekroju

Sprowadzone pole przekroju oblicza się z zależności :

- dla pręta obciążonego osiowo i osłabionego otworami , w przypadku pojedynczej ścianki :

( dla ścianki , blachy pasa lub środnika belki )

lecz

Gdzie :

- pole najcieńszego płaskiego lub łamanego przekroju netto

Rm - wytrzymałość na rozciąganie stali

Re - granica plastyczności stali

- dla pręta obciążonego osiowo i osłabionego otworami w przypadku elementu złożonego z kilku ścianek ( dla całego kształtownika )

- dla prętów zamocowanych mimośrodowo

gdzie :
- pole przekroju części przylgowej kształtownika brutto dla połączeń spawanych,

netto dla połączeń śrubowych i nitowych

- pole części przekroju ostającej kształtownika

Ponadto :
- dla prętów o długości rzutu większej niż 6m należy uwzględnić zginanie wywołane

ciężarem własnym

- w przypadku obciążeń dynamicznych obowiązuje ograniczenie smukłości :

dla prętów kratownic

dla cięgna bez wstępnego naciągu

Pyt. 9. Klasyfikacja prętowych elementów ściskanych i zginanych.

• Przekroje klasy I mogą osiągnąć nośność uogólnionego przegubu plastycznego, a po uplastycznieniu podczas zginania wykazują zdolność obrotu niezbędną do plastycznej redystrybucji momentów. Nośność belki przy zginaniu jest określona wielkością momentów, który powoduje uplastycznienie przekroju.

• Przekroje klasy II mogą osiągnąć nośność uogólnionego przegubu plastycznego, ale na skutek miejscowej niestateczności plastycznej mają utrudnioną zdolność obrotu. Uniemożliwia to plastyczną redystrybucję momentów zginających. Stanom granicznym dla przekrojów klasy II jest częściowe uplastycznienie najbardziej wytężonego przekroju.

• Przekroje klasy III uzyskują stan graniczny nośności w chwili rozpoczęcia uplastycznienia strefy ściskanej. Najczęściej jest to związane z początkiem uplastycznienia pasa ściskanego. Maksymalne naprężenia w strefie ściskanej muszą spełniać warunek:
  . Strefa rozciągana może być częściowo uplastyczniona.

• Przekroje klasy IV są wrażliwe na miejscową utratę stateczności, tracą nośność przy osiągnięciu maksymalnych naprężeń ściskających (lub średnich ściskających) mniejszych od granicy plastyczności.

Przekroje klasy IV pracują w stanie nadkrytycznym.

Osiągnięcie przez przekrój klasy IV naprężeń krytycznych nie wyczerpuje nośności przekrojów. Nośność przekrojów jest wyczerpana, jeżeli uplastycznieniu ulegną podpory lokalne podtrzymujące wyboczony przekrój środnika i najczęściej pasa górnego. Zastosowanie podpór lokalnych podtrzymujących środnik i uniemożliwiających zwichrzenie przekrojów środnika umożliwia dalszą pracę przekrojów w tak zwanym stanie nadkrytycznym. Rolę lokalnych podpór stanowią żebra usztywniające.

Pyt.10. Nośność elementów ściskanego osiowo jedno i dwugałęziowego

dla klasy I, II, III

- wsp. wyboczeniowy ustalony na podstawie tablicy 10 i 11 oraz wartości smukłości względnej

- smukłość porównawcza

12) Nośność przekrojów klasy 1,2,3,4

• Przekroje klasy I musza osiągnąć nośność uogólnionego przegubu plastycznego a jego uplastycznienie podczas zginania wykazują zdolność obrotu niezbędną do plastycznej redukcji krzywej i momentu. Nośność belki przy zginaniu jest określona wielkością który powoduje uplastycznienie przekroju

• Przekroje klasy II mogą osiągnąć nośność uogólniona przegubu plastycznego , ale na skutek miejscowej niestatecznością plastyczną mogą utrudniać zdolność obrotu . Uniemożliwia to plastyczną redystrybucję momentów zginających. Stanem granicznym , dla przekrojów klasy II jest jej częściowe uplastycznienie najbardziej natężonego przekroju.

• Przekroje klasy III uzyskują stan graniczny nośności w chwili rozpoczęcia uplastycznienia strefy ściskanej. Najczęściej jest to związane z początkiem uplastycznienia przekroju ściskanego. Maksymalne naprężenia w strefie ściskanej muszą spełniać warunek :

σ_cmax≤fd

Strefa rozciągana może być częściowo uplastyczniona

• Przekroje klasy IV są wrażliwe na miejscową utratę stateczności . tracą nośność przy osiągnięciu maksymalnych naprężeń ściskających ( lub średnich ściskających ) mniejszych od granicy plastyczności.

Przekroje klasy IV pracujące w stanie nadkrytycznym .

Osiągnięcie przez przekrój klasy IV naprężeń krytycznych nie wyczerpują nośność przekroju. Nośność przekroju jest wyczerpana jeżeli uplastycznieniu ulegną podpory lokalne podtrzymujące wyboczony przekrój środnika i najczęściej pasa górnego . Zastosowanie podpór lokalnych podtrzymujących środnik i uniemożliwiających zwichrzenie przekroju środnika umożliwia dobrą pracę przekroju w tak zwanym stanie nadkrytycznym . Rolę lokalnych podpór spełniają żebra usztywniające.

Co oznacza nośność w stanie plastycznym .

W konsekwencji rosnących odkształceń, które zmieniają się na skutek wzrastającego obciążenia powstaje w stanie przegubu plastycznego jądro sprężyste. Jednakże dla celów obliczeniowych nośności przekroju pomijamy fakt, iż ono powstaje i zakładamy wykres naprężeń w postaci prostokątów.

MR = Wpl * fd

gdzie:

Wpl - plastyczny wskaźnik wytrzymałości

Wykorzystanie nośności przekroju klasy 1stosowane jest w tzw. teorii nośności granicznej, w której analizuje się konstrukcje w momencie przekształcania się w mechanizm chwilowego ruchu wskutek otwarcia się kilku przegubów plastycznych. Metody szacowania nośności konstrukcji wg teorii nośności granicznej bazują na teorii plastyczności w przeciwieństwie do powszechnie stosowanych metod opartych na teorii sprężystości. W przypadku belek ciągłych o jednakowej rozpiętości przęseł i jednakowym obciążeniu do określenia nośności w stanie plastycznym można stosować współczynniki zawarte w tablicy Z4-2 . W przypadku ram liczonych wg teorii nośności granicznej należy warunki nośności ramy i przekrojów liczyć z uwzględnieniem tablicy Z4-1 i pkt. Z4.3, Z4.4 i Z4.5 PN90/B- 03200.

Przy obliczaniu konstrukcji wg. teorii nośności granicznej należy uwzględnić wymagania ogólne zawarte w pkt. Z4.1 normy.

Co oznacza nośność w stanie sprężystym .

MR = Wx * fd

13. Nośność przekroju lub elementu na ścinanie i zginanie ( rozróżnić ) :

Nośność obliczeniową przekrojów zginanych oblicza się :
dla prętów klasy I i II

gdzie :
- współczynnik rezerwy plastycznej przekroju

dla prętów klasy III i IV

gdzie dla klasy III
dla IV

dla przekroju klasy IV
które jest zależne od

Przy sprawdzaniu warunku nośności przekroju porównujemy nośności przekroju a nie naprężenia a co za tym idzie musi być sprawdzony warunek nośności przekroju przy zginaniu

dla

Nośność przekroju na ścinanie :

gdzie :
współczynnik niestateczności lokalnej

- smukłość względna
i

dla
a dla

Warunek nośności przekroju na ścinanie :

Zginanie ze ścinaniem :

Dla bisymetrycznego przekroju dwuteowego klasy I i II zginanych względem największej osi bezwładności gdy :

W pozostałych przypadkach gdy

gdzie :

moment bezwładności całego przekroju

- moment bezwładności przy ścinaniu przekroju obliczonego względem osi

Bezwładności

- pole czynnej części przekroju przy ścinaniu

14) Zwichrzenie belek i sprawdzenie na czym polega? Jak zabezpieczyć.

1. smukłość względna przy zwichrzeniu λ_l jest określony wzorem :

λ_l =1,15*

gdzie:
-naprężenia krytyczne wg. klasycznej teorii statyczności

2. smukłość λ_l elementów o bisymetrycznym przekroju dwuteowym swobodnie podpartym w sposób widełkowy (tj. bez możliwości obrotu wokół osi prętów i obciążęń momentami nad podporach , można wyznaczyć na podstawie wzoru przybliżonego:

λ_l =0,045*
gdzie :
-rozpiętość , wysokość elementu

-szerokość , grubość

3. współczynnik zwichrzenia
   należy przyjmować zależnie od smukłości względnej λ_l z tab. 11, przy czym dla elementów walcowanych oraz spawanych w sposób zmechanizowany - wg. krzywej niestateczności
   , natomiast w pozostałych przypadkach wg. krzywej a.

Można przyjąć ze są konstrukcje zabezpieczone przed zwichrzeniem!!!!

-elementy, których pas ściskany jest stężony sztywną tarczą

-dwuteowniki walcowane , gdy spełniony jest warunek

gdzie:
-rozpiętość stężeń bocznych ,
-promień bezwładności względem osi y

-elementy rurowe i skrzynkowe, gdy spełniony jest warunek:

gdzie:
- osiowy rozkład środników

15 Stan graniczny użytkowania w belkach( pierwszy pdf)

1.10. Sprawdzenie ugięcia belek ( Stan graniczny użytkowania).

Sprawdzenie ugięcia belek polega na wyznaczeniu maksymalnego ugięcia sprężystego belki i

porównaniu tej wartości z granicznymi ugięciami podanymi w normie tablica 4:

Oznacza to, że w przypadku belek kl 1 i 2 pomijamy ewentualne plastyczne odkształcenia a w

przypadku belek kl.4 liczonych w stanie nadkrytycznym zamiast przekroju efektywnego uwzględniamy

przekrój pierwotny. Jest to możliwe tylko dla tego, że w obliczeniach stanu granicznego użytkowania

uwzględniamy obciążenia charakterystyczne.

Przy obliczaniu belek ciągłych jednakowych długościach przęseł i jednakowo obciążonych (dotyczy

tylko belek, których długości oraz obciążenie sąsiednich belek nie różni się więcej aniżeli o 20%) można

ugięcia tych belek liczyć wzorami jak dla belki swobodnie podpartej redukując obciążenie współczynnikami

podanymi w normie.

Np. w przypadku belki ciągłej obciążonej równomiernie ugięcie można liczyć ze wzoru:

gdzie:

q - obciążenie charakterystyczne zredukowane odpowiedniowspółczynnikami;

g - obciążenie stałe;

p - obciążenie zmienne;

Wartości w nawiasach dotyczą przęseł skrajnych, natomiast te bez nawiasów dotyczą przęseł

środkowych

Wartości graniczne ugięć należy przyjmować:

- dla głównych belek stropowych l

- dla innych belek stropowych l

16 Dobór przekroju belki blachownicowej

Dany moment przekroju belki i siła poprzeczna (M, V). Należy określić wymiary przekroju dwuteowej symetrycznej belki.

Przed przystąpieniem do obliczeń należy przyjąć:

- gatunek stali

- grubość średnią t_w , przy czym zaleca się aby t_w > (??)

Następnie oblicza się optymalną wysokość środnika

,
,
- zależne od schematu statycznego belki,
- wytrzymałość obliczeniowa stali

Po obliczeniu
zaokrągla się wymiary do wartości
wynikającej z zaleceń architektonicznych lub np. dopasowuje się do szerokości dostępnych arkuszy blach.

W typowych przypadkach zaleca się aby:

Dobór pasów. Zakłada się grubość pasów
i oblicza potrzebny moment bezwładności pasów:

Przyjmuje się następnie szerokość `b' i oblicza moment bezwładności pasa:

Dobierając przekrój pasa należy uwzględnić również szerokości (??) blach. Pasy blachownic projektujemy z płaskowników lub blach uniwersalnych środniki z blach uniwersalnych lub blach grubych. Zaleca się aby dla prawidłowo dobranego przekroju dwuteowego:

Po doborze przekroju należy dokonać sprawdzenie(??):

Stan graniczny nośności (nośność najbardziej wytężonego przekroju)

-zginanie

-ścinanie

-zginanie ze ścinaniem

-(??)

Stan graniczny użytkowania:

-ugięcie

-dynamika (amplituda i częstotliwość drgań)

17. Oparcia belek

Oparcie belki na ścianie i na podciągu

Oparcia belek na ścianie

a) oparcie bezpośrednie - na betonowej poduszce stosowane przy małych obciążeniach. Zaleca się aby grubość poduszki nie była mniejsza niż grubość 2 warstw cegieł.

w praktycznych przypadkach
-powierzchnia docisku,

b) oparcie na płaskiej płytce stalowej - grubość płytki stalowej określa się dla momentu zginającego i dla schematu belki wspornikowej o szerokości 1,0m

c) oparcie na płytce centrującej (łożysko klockowe)

- powierzchnia blach klocka na podstawie docisku do betonu

- grubość blach klocka na podstawie momentu zginającego wyciętego paska blach o szerokości 1,0cm

- spoiny

19. Kratownice i obliczanie kratownic

Zalety:

-lekkość (małe zużycie stali)

-duża sztywność

-łatwość dobrania różnych kształtów

Wady:

-trudność w wykonaniu węzła

-pracochłonność wykonania

Podział kratownic:

- ze względów statycznych: a) stat. Wyznaczalne, b) stat. Niewyznaczalne

-wewnętrzne lub zewnętrzne

-ze względu na kształt: (o prętach równoległych lub nierównoległych)???

---