Konstrukcje

Metalowe

Wojciech

Dornowski

Konstrukcje stalowe

Zagadnienia

Literatura tematu
Zasady zaliczenia
Przykłady konstrukcji stalowych
Podział konstrukcji budowlanych
Własności fizyczne i mechaniczne

stali

Stale stosowane w konstrukcjach

budowlanych

Asortyment wyrobów stalowych

Wiadomości wstępne

Konstrukcje stalowe

Literatura obowiązkowa

Budownictwo ogólne,
tom 5, stalowe
konstrukcje budynków,
projektowanie według
eurokodów z
przykładami obliczeń,
praca zbiorowa pod
kierunkiem
M. Giżejowskiego i J.
Źiółko Arkady,
Warszawa 2010.

Konstrukcje stalowe

Literatura obowiązkowa

Bródka J., Broniewicz
M., Projektowanie
konstrukcji stalowych
według Eurokodów,
PWT, Rzeszów 2010.

Konstrukcje stalowe

Literatura obowiązkowa

Konstrukcje stalowe.
Przykłady obliczeń
według PN-EN 1993-1,
pod redakcją A.
Kozłowskiego Oficyna
Wydawnicza Politechniki
Rzeszowskiej, Rzeszów
2009.

Konstrukcje stalowe

Literatura obowiązkowa

Goczek J., Supeł Ł.,
Gajdzicki M., Przykłady
obliczeń konstrukcji
stalowych, Wydawnictwo
Politechniki Łódzkiej,
Łódź 2010.

Konstrukcje stalowe

Warto sobie poczytać

Pałkowski S., Konstrukcje
stalowe. Wybrane
zagadnienia obliczania i
projektowania,
Wydawnictwo Naukowe
PWN, Warszawa 2009.

Konstrukcje stalowe

Warto sobie poczytać

Łubiński M. i inni,
Konstrukcje
metalowe
cz. I i II, Arkady,
Warszawa 2004.

Konstrukcje stalowe

Warto sobie poczytać

Biegus A., Stalowe
budynki halowe,
Wydawnictwo Arkady,
Warszawa 2004.

Konstrukcje stalowe

Warto sobie poczytać

Kucharczyk W., Stalowe
hale i budynki
wielokondygnacyjne,
Wydawnictwo
Politechniki
Częstochowskiej,
Częstochowa 2004.

Konstrukcje stalowe

Warto sobie poczytać

Bródka J., Broniewicz M.,
Konstrukcje stalowe z
rur, Arkady, Warszawa
2001.

Konstrukcje stalowe

Warto sobie poczytać

Rykaluk K., Konstrukcje
stalowe. Kominy, wieże,
maszty, Oficyna
Wydawnicza Politechniki
Wrocławskiej, Wrocław
2005.

Konstrukcje stalowe

Warto sobie poczytać

Gwóźdź M., Stany
graniczne konstrukcji
aluminiowych,
Wydawnictwo
Politechniki Krakowskiej,
Kraków 2007.

Konstrukcje żelbetowe

Zasady zaliczenia

• Zaliczenie wykładów – egzamin pisemny

na ostatnim wykładzie.

• Zaliczenie ćwiczeń;

– co najwyżej 1 usprawiedliwiona

nieobecność,
– poprawnie wykonane zadania domowe

(odpowiednia liczba korekt).

Kiedy słucham – zapominam, kiedy patrzę –
zapamiętuję, dopiero kiedy robię – rozumiem

przysłowie chińskie

Konstrukcje stalowe

Przykłady konstrukcji stalowych

Salon Chrysler-

Jeep

w Krakowie

Obiekt o konstrukcji
stalowej, która stanowi
jednocześnie element
detalu
architektonicznego,
zwłaszcza we
wnętrzach budynku.

Konstrukcje stalowe

Przykłady konstrukcji stalowych

Terminal

pasażerski

Portu

Lotniczego

Poznań-Ławica

Detal dachu w
formie skrzydła
nad wejściem

Konstrukcje stalowe

Przykłady konstrukcji stalowych

Centrum

handlowo-

rozrywkowe

Galeria Emka,

Koszalin

Centralna
przestrzeń ze
świetlikiem
wspartym na
belkach
stalowych

Konstrukcje stalowe

Przykłady konstrukcji stalowych

Centrum

handlowe

Sfera, Bielsko

biała

Stalowa konstrukcja
szklanego dachu,
przekrywającego
wewnętrzną ulicę

Konstrukcje stalowe

Przykłady konstrukcji stalowych

Santiago

Calatrava,

Barcelona,

Hiszpania

Konstrukcję nośną
mostu stanowią dwie
pary łuków stalowych.

Konstrukcje stalowe

Przykłady konstrukcji stalowych

Kładka dla pieszych,

Bilbao, Hiszpania

Konstrukcje stalowe

Przykłady konstrukcji stalowych

Kładka dla pieszych,

Expo 2000, Hanower,

Niemcy

Zwraca uwagę
niebanalnie
ukształtowany detal
węzła.

Konstrukcje stalowe

Przykłady konstrukcji stalowych

Centrum Nauki i

Sztuki, Walencja,

Hiszpania

Subtelna prętowa
struktura palmiarni i
promenady

Konstrukcje stalowe

Przykłady konstrukcji stalowych

Ateny 2004

Konstrukcje stalowe

Przykłady konstrukcji stalowych

Przekrycie

stadionu

olimpijskieg

o, Ateny

2004

Konstrukcje stalowe

Przykłady konstrukcji stalowych

Dworzec

„Oriente”,

Lizbona,

Portugalia

„Prostota
rybiego
szkieletu,
lekkość
wielonogiej
ważki,
struktura
liścia lub
drzewa”.

Konstrukcje stalowe

Podział konstrukcji budowlanych

Konstrukcje
prętowe

Konstrukcje stalowe

Podział konstrukcji budowlanych

Konstrukcje

powierzchniowe

Konstrukcje stalowe

Podział konstrukcji budowlanych

Konstrukcje

cięgnowe

Konstrukcje stalowe

Zalety i wady konstrukcji stalowych

Zalety:

 wysoka niezawodność,
 możliwość pełnego

uprzemysłowienia
produkcji,

 duża szybkość wykonania,
 wysoka wytrzymałość,
 wygodne w transporcie i

montażu,

 łatwa rozbiórka z

możliwością prawie
całkowitego odzysku
materiału

Wady:

 wrażliwość na korozję,
 słaba odporność na wysokie

temperatury,

 wrażliwość na udarność,
 zmęczenie dynamiczne,
 kruchość w niskich

temperaturach.

Konstrukcje stalowe

Stal – tworzywo konstrukcyjne

PROCES STALOWNICZY



 C

Fe

inne

pierwiastki

OBRÓBKA PLASTYCZNA

STAL

Materiał sprężysty, izotropowy, o wysokiej i zarazem

zbliżonej wytrzymałości na rozciąganie, ściskanie i zginanie,

odporny na ścinanie. Inne cechy: plastyczność, twardość,

ciągliwość, kujność, spawalność

Konstrukcje stalowe

Własności fizyczne stali

Własności stałe – niezależne od

gatunku stali

 współczynnik sprężystości podłużnej (moduł Younga)

GPa

205



E

 współczynnik sprężystości poprzecznej

GPa

80



G

 współczynnik Poissona, wyrażający zależność między

odkształceniami poprzecznymi i podłużnymi

3

,

0





 gęstość masy

3

kg/m

7850





 współczynnik rozszerzalności cieplnej liniowej

C

/

10

12

6 







T



Konstrukcje stalowe

Własności mechaniczne stali

Własności mechaniczne stali, podstawowe przy

ocenie jej przydatności dla projektowanego

elementu konstrukcyjnego, są znacznie bardziej

zróżnicowane.

Wynikają one z procesu technologicznego, składu
chemicznego stali oraz sposobu obróbki: mechanicznej,
cieplnej i cieplno-chemicznej, a dla ich określenia wymagane
jest prowadzenie badań wytrzymałościowych stali różnych
gatunków.

Konstrukcje stalowe

Próba rozciągania stali

Próbki do próby
statycznej
rozciągania
przed i po
zerwaniu:
a) próbka
okrągła,
b) próbka
płaska

Konstrukcje stalowe

Próba rozciągania stali

– zakres odkształceń

liniowo-sprężystych

)

,

0

(

H

R





R

H

– granica

proporcjonalności

,





E



const

tg 





E

– zakres odkształceń

nieliniowo-

sprężystych

)

,

(

E

H

R

R





R

E

– granica sprężystości, to

naprężenie

przy

odkształceniach trwałych
0,02%

– zakres odkształceń

sprężysto-

plastycznych

)

,

(

e

E

R

R





R

e

– granica plastyczności, to

naprężenie przy

odkształceniach
trwałych 0,2%

Konstrukcje stalowe

Własności mechaniczne wyrobów walcowanych

Przy pomiarach cech
mechanicznych wyrobów
walcowanych istotne
znaczenie ma miejsce
wycięcia próbki

Konstrukcje stalowe

Wpływ temperatury

Wzrost temperatury do 250-
300

o

C wpływa korzystnie na

cechy plastyczne i
wytrzymałościowe stali,
natomiast dalszy wzrost
temperatury powoduje
gwałtowny spadek tych cech

Konstrukcje stalowe

Stale stosowane w konstrukcjach budowlanych

A. Stale konstrukcyjne niestopowe, PN-EN
10025-2

Należą do powszechnie stosowanych, a wyroby z nich są
najtańsze. Odmiany jakości stali są charakteryzowane przez
rodzaj odtlenienia (uspokojenia), zastosowaną obróbkę cieplną
oraz przez odmiany plastyczności.

B. Drobnoziarniste, wieloskładnikowe stale konstrukcyjne
niestopowe, PN-EN 10025-3,4

Także należą do powszechnie stosowanych. Są dostarczane w
stanie normalizowanym albo po walcowaniu normalizacyjnym.
W efekcie stal ma znaczną wytrzymałość i dużą odporność na
pękania (udarność), a niska zawartość składników stopowych
pozwala na uzyskanie łatwej spawalności.

C. Stale konstrukcyjne trudnordzewiejące,
PN-EN 10025-5

Mają podwyższoną odporność na korozję atmosferyczną,
dzięki dodatkom fosforu (P), miedzi (Cu), chromu (Cr), niklu
(Ni), molibdenu (Mo) i innych. Składniki te tworzą na
powierzchni stali ochronną warstwę tlenków, utrudniającą
dalszy postęp korozji.

Konstrukcje stalowe

Stale stosowane w konstrukcjach budowlanych

D. Stale o podwyższonej granicy plastyczności w stanie
ulepszonym cieplnie,
PN-EN 10025-6

S460 – S960, podczas hartowania uzyskiwana jest struktura
martenzytyczna, która znacznie zwiększa odporność na
pękanie.

E. Stale do kształtowników zamknietych (rur) walcowanych na
gorąco, PN-EN 10210-1

Skład chemiczny tych stali jest nieco zmieniony w porównaniu
ze stalami niestopowymi i drobnoziarnistymi, co wpływa na
niewielkie różnice we własnościach mechanicznych.

F. Stale do kształtowników zamknietych (rur) giętych na zimno,
PN-EN 10119-1

Kształtowniki zamknięte wykonywane w procesie gięcia na
zimno, ze szwem, wykonywane są ze stali konstrukcyjnych
drobnoziarnistych po normalizowaniu i ze stali
drobnoziarnistych po walcowaniu termomechanicznym.

Konstrukcje stalowe

Stale stosowane w konstrukcjach budowlanych

Struktura
oznaczenia stali

Konstrukcje stalowe

Stale stosowane w konstrukcjach budowlanych

Grupa 1: Odporność na
kruche pękania

Konstrukcje stalowe

Stale stosowane w konstrukcjach budowlanych

Grupa 2: Cechy gatunku stali

C

– stal do formowania na zimno,

H

– stal na kształtowniki zamknięte,

L

– stal do stosowania w niskich

temperaturach,

M

– stal walcowana

termomechanicznie,

N

– stal normalizowana lub walcowana

normalizująco,

P

–stal na kształtowniki grodzicowe,

Q

– stal ulepszona cieplnie,

W

– stal odporna na korozję

atmosferyczną,

FF

– stal całkowicie uspokojona.

Konstrukcje stalowe

Stale konstrukcyjne powinny spełniać

warunki:

 wydłużenie stali przy zerwaniu, określane na próbce

„pięciokrotnej” powinno być nie mniejsze ni z 15%,

 stosunek odkształceń granicznych do odkształceń przy

osiągnięciu granicy plastyczności powinien być nie mniejszy
niż 15,

 stosunek granicy wytrzymałości do granicy plastyczności

powinien być nie mniejszy niż 1,1.

Stale stosowane w konstrukcjach budowlanych

Konstrukcje stalowe

Podstawowe kryteria doboru stali:

 wytrzymałość,
 ciągliwość,
 odporność na pękanie,
 właściwości plastyczne w kierunku prostopadłym do

powierzchni wyrobu walcowanego (pękniecie lamelarne),

 skład chemiczny (spawalność, odporność na korozję,

łatwość cynkowania ogniowego itp.),

 zdolność do kształtowania na zimno,
 cena

Stale stosowane w konstrukcjach budowlanych

Konstrukcje stalowe

Asortyment wyrobów stalowych

Kształtowniki
stalowe
walcowane na
gorąco

Konstrukcje stalowe

Asortyment wyrobów stalowych

Blachy
profilowe:
a) faliste,
b) fałdowe,
c)
kasetonowe

Konstrukcje stalowe

Asortyment wyrobów stalowych

Niektóre rodzaje kształtowników cienkościennych

profilowanych na zimno

Konstrukcje stalowe

Asortyment wyrobów stalowych

Blachy

żeberkowe

Konstrukcje stalowe

Asortyment wyrobów stalowych

Blachownice wytwarzane w sposób mechaniczny: a) IPBS, b)

HKS, c) IKS

Konstrukcje stalowe

Asortyment wyrobów stalowych

Belka
ażurowa
z
dwuteownika
walcowaneg
o

Konstrukcje stalowe

Asortyment wyrobów stalowych

Liny stalowe; a) jednozwite otwarte, b) jednozwite

zamknięte, c) dwuzwite

Konstrukcje stalowe

Asortyment wyrobów stalowych

Śruba zwykła z

podkładką i śruba

pasowana

Konstrukcje stalowe

Asortyment wyrobów stalowych

Śruby specjalne: a) rzymska, b) kotwiące, c) hakowa, d)

rozporowa

Konstrukcje stalowe

Wykład wstępny poświęcono
następującym zagadnieniom:

Literatura tematu
Zasady zaliczenia
Przykłady konstrukcji stalowych
Podział konstrukcji budowlanych
Własności fizyczne i mechaniczne

stali

Stale stosowane w konstrukcjach

budowlanych

Asortyment wyrobów stalowych

Koniec