Wykres stali rozciąganej:

R_p – granica proporcjonalności; R_s – granica sprężystości; R₀₂ – umowna granica plastyczności; R_m – umowna granica wytrzymałości; R_u – rzeczywista granica wytrzymałości

Badania Laboratoryjne: 1)Statyczna próba rozciągania; Młot udarnościowy typu Charpy’ego: a) Kształt próbek udarnościowych i karbów: b) Karb Mesnagera U, c) Karb Charpy V

Praca łamania KU gdy próbka ma nacięty karb U: KU = G(h-h₁); Praca łamania KV gdy próbka ma nacięty karb V: KV = G(h-h₁); Miara udarności KCU lub KCV [J/cm ]: KCU = KU/A_nt = G(h-h₁)/A_nt ; KCV = KV/A_nt = G(h-h₁)/A_nt ; A_nt - pole przekroju przełomu; G – siła ciężkości, h wysokość z której spuszczany jest młot, h₁ – wysokość po wychyleniu młota. Próba twardości metodą Brinella:

Miara twardości Brinella HB: ; P = 9,81nD² [N] – stała siła wciskania wzorcowej kulki w czasie T; D = 2,5; 5 lub 10 mm – średnica kulki; Ogólna zależność: R_m ≈ 0,34x9,81 HB; Dla stali S 235: R_m = 486 + 2,86(HB-141). Próba twardości metodą Vickersa:

Miara twardości Vickersa:

Młotek Poldi`ego: Urządzenie do badań: młotek, lupa i sztabka wzorcowa.

Gatunki Stali: Oznaczenia gatunku stali - symbole literowe i cyfrowe wskazujące na zastosowanie oraz właściwości mechaniczne i inne np.: S 235JR – dwa symbole główne ( S i 235) i jeden dodatkowy (JR). Pierwszy symbol główny to duża litera określająca zastosowanie: S – stal konstrukcyjna; L – stal na rury przewodowe; B – stal na pręty zbrojeniowe do betonu; G – staliwo. Drugi symbol główny to minimalna granica plastyczności f_y [MPa]: 235, 275, 355, 420, 460. Pierwszy symbol dodatkowy to praca łamania (udarność): JR → KV = 27 J w temp. 20^o C; J0 → KV = 27 J w temp. 0^o C; J2 → KV = 27 J w temp. - 20^o C. KV = 40 J w temperaturze jak wyżej oznaczono KR, KO, K2. Drugi symbol dodatkowy to Gn gdzie n = 1, 2, 3 lub 4: G1 – stal nieuspokojona; G2 – stal uspokojona; G3 – stal w stanie normalizowanym; G4 – stan dostawy ustala wytwórca; W lub WP – stal trudnordzewiejąca.

Pierwszy symbol dodatkowy dla stali drobnoziarnistej (inaczej mikro stopowej) to litera określająca stan dostawy: N – stal normalizowana lub walcowana normalizująco; M – stal walcowana termomechanicznie; Q – stal ulepszona cieplnie; A – utwierdzona wydzielinowo. Drugi symbol dodatkowy dla stali drobnoziarnistej: L, L1 lub L2 – oznacza pracę łamania; H – stal przeznaczona na rury prostokątne i kołowe kształtowane na zimno.

Właściwości stali (nie liczbowe) - regularne struktura krystaliczna, duża plastyczność, dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne, wysoka wytrzymałość na rozciąganie (do 360MPa), wysoka wytrzymałość na ściskanie. Właściwości liczbowe stali: Moduł sprężystości podłużnej

(E = 210 GPa); Moduł sprężystości przy ścinaniu (G = 81 GPa); Współczynnik Poissona w stanie sprężystym (ν = 0,3); Współczynnik rozszerzalności cieplnej (α = 12x10^-6 /C); Gęstość masy (ρ = 7850 kg/m³); granica plastyczności f_y [MPa]: 235, 275, 355, 420, 460; t – grubość [mm]; f_u – wytrzymałość na rozciąganie (360-570 MPa).

Połączenia spawane – nierozbieralne, typu strukturalnego, czyli obciążenia z jednego łączonego elementu na drugi jest przekazywane za pomocą sił wiązań międzyatomowych. Koncepcja połączenia strukturalnego – rozkład ciśnienia i temperatury w miejscu łączenia dwóch elementów; dzielimy na 3 obszary: A – obszar połączeń niestosowanych; B – obszar połączeń zgrzewanych; C – obszar połączeń spawanych. Charakterystyka spawania i spawalności: Podstawowe wymagania dla połączeń spawanych: 1) spawalność metalurgiczna → odpowiedni skład chemiczny; 2) spawalność operacyjna → rodzaj spawania, temperatura otoczenia i elementów; 3) spawalność konstrukcyjna → właściwa konstrukcja połączenia, grubość elementów. Jeżeli powyższe wymagania nie są spełnione, to można oczekiwać spoin wadliwych. Spawalność metalurgiczna – zależy od składu chemicznego stopu. Jeżeli skład chemiczny stali nie jest odpowiedni, złącze spawane jest podatne na pęknięcia zimne PZ lub gorące PG. Pęknięcia zimne (zwłoczne do 48 h) – skutek twardej struktury martenzytu, tworzącej się przy podwyższonej zawartości C. Równoważnik węgla (miara odporności na PZ): C_e = C + Mn/6 + (Cr+V)/5 + Mo/4 + Ni/15 + Cu/13 + P/2, C < 0,20 i C_e < 0,40 → stal dobrze spawalna; 0,40 < C_e < 0,60 → stal warunkowo spawalna; C_e > 0,60 → stal nie jest spawalna. Wpływ grubości elementów na spawalność stali: C_e^* = C + Mn/6 + (Cr+V)/5 + Mo/4 + Ni/15 + Cu/13 + P/2 + 0,0024t; t [mm] – uśredniona grubość łączonych elementów. Dla stali spawalnych warunkowo, aby przeciwdziałać tworzeniu się struktury martenzytu, należy spowolnić odpływ ciepła: *poprzez zwiększoną energię spawania q_l = ηUI/v lub *poprzez wstępne podgrzanie stali wzdłuż brzegów łączonych. Temperatura wstępnego podgrzewania wg Seferjana: T = 350[(1 + 0,005t)C_e – 0,25]^0,5 [^oC]; Pęknięcia gorące - rozrywanie materiału wywołane naprężeniami skurczowymi przy stygnięciu spoiny. Miara odporności na PG: H_CS = 1000C[S + P + (Si/25) +(Ni/100)]/(3Mn + Cr + Mo + V) > 4 oraz Mn/S > 25.

Kształtowanie wytrzymałościowe połączeń spawanych: Połączenia spawane powinny spełniać warunki nośności i sztywności, a w przypadku konstrukcji projektowanych z uwzględnieniem rezerwy plastycznej – w miejscach styków lub węzłów spoiny powinny być „przewymiarowane” tak, aby odkształcenia plastyczne występowały tylko w łączonych elementach a nie w spoinach. Styki powinny być lokalizowane, w miarę możliwości, poza miejscami największego wytężenia elementów; Środek ciężkości” grupy spoin w połączeniu powinien leżeć, w miarę możliwości, na osi ciężkości łączonych elementów; Należy zachować minimalne odległości dla spoin na blachach węzłowych (dla obniżenia ryzyka pęknięć od naprężeń spawalniczych).

Należy unikać stosowania spoin nośnych w wewnętrznych narożach kształtowników walcowanych, charakteryzujących się podwyższoną zawartością węgla, siarki i fosforu, zwłaszcza w przypadku stali nieuspokojonych. Dotyczy to także strefy zgniotu elementów zimnogiętych.

Wyróżniamy spoiny: Spoiny czołowe – brzeg (ukosowany) przynajmniej jednego elementu jest przetopiony na całej grubości; grubość obliczeniową „a” przyjmuje się równą grubości cieńszej z łączonych części.

Spoiny pachwinowe – spoina ułożona w narożu dwóch elementów (bez ukosowania); grubość obliczeniowa „a” przyjmuje się równą wysokości trójkąta wpisanego w przekrój spoiny; zaleca się tak dobierać grubość spoiny, aby spełnione były warunki: a_w = 1,3a_nom (spoina jednowarstwowa); min(1,2a_nom; a_nom+2mm) – spoina wielowarstwowa;, t₁ – cieńsza blacha, t₂ – grubsza blacha. Równoważne spoinie czołowej o grubości a_w = t (dzięki nadbudowie), pod warunkiem że: - a_nom1 + a_nom2 ≥ t; - c_nom ≤ min (t/5; 3 mm). W przeciwnym razie traktuje się jako dwie spoiny pachwinowe z głębokim wtopem.

Nośność spoiny pachwinowej: - wzór ogólny.

β_w - empiryczny współczynnik poprawkowy zależny od gatunku stali

- metoda uproszczona.

Klasyfikacja połączeń spawanych: 1)dla spoin czołowych: połączenia doczołowe, teowe, krzyżowe i kątowe; 2)dla spoin pachwinowych: połączenia teowe, krzyżowe i zakładkowe (również spoina obwodowa i otworowa), możliwe połączenia doczołowe(różne grubości elementów), kątowe. Pozycja spawania: a) podolna, b) naboczna, c) naścienna, d) okapowa, e) pułapowa, f) pionowa; Niezgodności spawalnicze: Podział wad ze względu na ich położenie: *zewnętrzne (odkryte); *wewnętrzne (ukryte). Podział wad ze względu na ich wielkość: *makroskopowe, które można wykryć gołym okiem lub za pomocą badań nieniszczących (np. odchyłki wymiarowe); *mikroskopowe, które ujawniają badania metalograficzne. Pęcherze gazowe: a) pojedyncze pęcherze kuliste; b) łańcuch pęcherzy; c) gniazdo pęcherzy; d) pęcherz podłużny.

Wtrącenia stałe: a) żużle zwarte; b) żużle pasmowe; c) wtrącenia metalu obcego. Przyklejenia: a) przyklejenia podłużne w strefie wtopu;

b) przyklejenia międzyścięgowe. Brak przetopu grani spoiny: a) jednostronnej; b) dwustronnej. Pęknięcia: a) pęknięcie podłużne;

b) pęknięcie poprzeczne; c) pęknięcie promieniste. Wady kształtu spoin: a) nadmierny przetop grani; b) nierówność lica; c) podtopienie lica

d) podtopienie grani; e) nadmierny nadlew lica; f) wypływ lica.

Jak się wyczerpuje nośność - Zwiększając współczynniki wartości obciążeń (oddziaływań) a zmniejszając właściwości materiałowe.

Stany graniczne: stan graniczny nośności; stan graniczny użytkowalności. SGN: Odnoszą się do utraty przez konstrukcję zdolności przenoszenia obciążeń np.: *powstanie przegubu plastycznego; *zniszczenie przy ścinaniu środnika belki stalowej; *globalna utrata stateczności; *wyboczenie środnika lub półki blachownicy; *zerwanie spoiny. SGU: Odnoszą się do spełnienia przez konstrukcję jej

funkcji użytkowych: *ugięcie; *drgania; *trwałe deformacje. Ugięcia - Przyjmowane ograniczenia są subiektywne,
zależne od ludzkiej percepcji. W przypadku budynków, widoczne ugięcia są niedopuszczalne - nawet wtedy, gdy konstrukcja jest bezpieczna pod względem wytrzymałościowym. Drgania - Trudne do oceny ilościowej. W przypadku budynków, silne drgania nie są tolerowane przez użytkowników. Współczynniki częściowe: obciążenia γ_F i nośności γ_M. Definicje współczynników: γ_f - współczynnik częściowy dla oddziaływań, uwzględniający możliwość niekorzystnych odchyłek wartości oddziaływań od wartości reprezentatywnych; γ_F - współczynnik częściowy, uwzględniający także niepewność modelu i zmiany wymiarów; γ_G - współczynnik częściowy dla oddziaływań stałych, uwzględniający także niepewność modelu i zmiany wymiarów; γ_Q - współczynnik częściowy dla oddziaływań zmiennych, uwzględniający także niepewność modelu i zmiany wymiarów; γ_m - współczynnik częściowy dla właściwości materiału; γ_M - współczynnik częściowy dla właściwości materiału, uwzględniający także niepewność modelu i zmiany wymiarów.

Połączenia trzpieniowe: połączenia elementów o grubości t ≥ 4 mm z zastosowaniem łączników mechanicznych: śrub, nitów, sworzni.

Zalety: *Niezależność wykonawstwa od warunków atmosferycznych i pory roku; * Zbędne - w większości przypadków - wysokie kwalifikacje pracowników; *Możliwość łączenia stali z innymi materiałami; *Na budowie w trakcie montażu nie jest konieczny dostęp do energii elektrycznej. Rodzaje połączeń: *zakładkowe i nakładkowe (śruby, nity i sworznie); *doczołowe i inne( kotwowe) – tylko śruby. Kategorie połączeń zakładkowych: *Połączenia zakładkowe: Kategoria A – docisk łączników do elementów łączonych; śruby klasy 4.6-10.9; F_V.Ed ≤ F_V.Rd (ścinanie), F_V.Ed ≤ F_b.Rd (docisk); Kategoria B – docisk łączników do elementów łączonych w SGN, tarcie pomiędzy elementami w SGU; śruby klas 8.8 i 10.9; F_V.Ed ≤ F_V.Rd (ścinanie), F_V.Ed ≤ F_b.Rd (docisk). Kategoria C – tarcie pomiędzy elementami; śruby klas 8.8 i 10.9. F_V.Ed ≤ F_S.Rd ,

F_V.Ed ≤ F_{b.Rd ,} F_V.Ed ≤ N_net.Rd.

F_V.Ed (F_V.Ed.ser) – wartość obliczeniowa siły ścinającej przypadająca na jedną śrubę w SGN, (wartość charakterystyczna w SGU); F_V.Rd – nośność obliczeniowa śruby na ścięcie; F_b.Rd – nośność obliczeniowa śruby na docisk do ścianki otworu; F_S.Ed (F_S.Ed.ser) – nośność śruby sprężającej na tarcie w SGN (w SGU); N_net.Rd – nośność plastyczna przekroju netto z otworami na śruby.

*Połączenia doczołowe: Kategoria D – połączenia niesprężane; Śruby klas 4.6÷10.9; sprężanie nie jest wymagane; F_t.Ed ≤ F_t.Rd (zerwanie trzpienia), F_b.Ed ≤ B_p.Rd (przeciągnięcie przez ściankę). Kategoria E – połączenia sprężane; Śruby wysokiej wytrzymałości klas 8.8 i 10.9 z kontrolą dokręcania. F_t.Ed ≤ F_t.Rd (zerwanie trzpienia), F_b.Ed ≤ B_p.Rd (przeciągnięcie przez ściankę).

F_t.Ed – wartość obliczeniowa siły rozciągającej jedną śrubę w SGN; F_t.Rd – nośność obliczeniowa śruby na zerwanie trzpienia;

B_p.Rd – nośność obliczeniowa śruby na przeciągnięcie łba lub nakrętki; Połączenia kategorii D nie powinny być stosowane przy wielokrotnie zmiennym obciążeniu rozciągającym, mogą być jednak stosowane dla przeniesienia obciążeń wiatrem.

Nośność na ścinanie w jednej płaszczyźnie: F_V.Rd = α_vf_ubA /γ_M2 ; γ_M2 = 1,25; A = (A_t – pole powierzchni trzpienia gdy ścinanie poza gwintem lub A_s – pole powierzchni rdzenia gdy ścinanie poprzez gwint).

Nośność na docisk: F_V.Rd = k₁α_bf_udt/γ_M2 ; k₁ = {min(2,8e₂/d₀ - 1,7; 2,5) dla śrub skrajnych} lub {min(1,4p₂/d₀ – 1,7; 2,5) dla śrub pośrednich}; α_b = min(α_d; f_ub / f_u; 1); α_d = {e₁ / 3d₀ dla śrub skrajnych} lub {p₁ / 3d₀ – 0,25 dla śrub pośrednich}; d - nominalna średnica śruby; t – grubość łączonych elementów.

Nośność na poślizg (tarcie): F_S.Rd = k_snμF_pc/γ_M3 ; F_pc = 0,7f_ubA_s ; k_s = {1 dla otworów normalnych} lub {0,63÷0,85 dla pozostałych, por. tab. 3.6 PN-EN 1993-1-8}; γ_M3 = 1,25; F_pc - siła sprężająca; n - liczba płaszczyzn tarcia; μ – współczynnik tarcia (0,2÷0,5).

Nośność plastyczna przekroju netto: N_net.Rd = A_netf_y

Nośność na rozciąganie: F_t.Rd = k₂f_ubA_s/γ_M2 ; k₂ = 0,9 dla śrub z łbem zwykłym lub k₂ = 0,63 dla śrub z łbem wpuszczanym.

Nośność na przeciąganie: B_p.Rd = 0,6πd_mt_pf_u/γ_M2 ; d_m – wartość średnia średnic okręgów wpisanego i opisanego na łbie/nakrętce; t_p – grubość blachy narażonej na przeciągnięcie

Nośność graniczna przekroju pręta zależy od: 1)Smukłości ścianek przekroju → wpływ stateczności miejscowej; 2)Rodzaju przekroju (dwuteownik, ceownik, zetownik) → krzywe nośności granicznej w stanach złożonych; 3) Schematu statycznego (belka swobodnie podparta, ciągła) → elasto- lub plastostatyka. Smukłość ścianek przekroju β: * UPN 200 → β = d/t_w = 151/8,5 = 17,8 ; *262 Z 16 → β = c/t = 260/1,6 = 162,5. Graniczne smukłości ścianek: Parametr ε dla ścianek stalowych:.

Twierdzenia o teorii plastyczności (nośności!) - Twierdzenie 1 o plastycznym wyrównaniu naprężeń w przekroju zginanym momentem M_S lub ścinanym siłą poprzeczną V_S: M_Rd=M_pl=W_plf_d V_Rd=V_pl=0,58A_plf_d. Nośność plastyczna (zginanego lub ścinanego) przekroju metalowego niepodatnego na utratę stateczności miejscowej jest nawet o 50 % większa od nośności wynikającej ze sprężystej pracy konstrukcji (dla dwuteowników walcowanych o 10-18 %). Twierdzenie 2 - o powierzchniach granicznych w złożonym stanie sił wewnętrznych – są dla materiału sprężysto-plastycznego zawsze wypukłe. Krzywe nośności granicznej przekroju metalowego niepodatnego na utratę stateczności miejscowej są wypukłe i zależą od rodzaju przekroju. Twierdzenie 3 – o plastycznym wyrównaniu momentów zginających (dla układów prętowych statycznie niewyznaczalnych) - Wniosek: przyrost nośności zależy od stopnia statycznej niewyznaczalności oraz sposobu rozłożenia obciążenia.

KLASY PRZEKROJÓW METALOWYCH: Klasa 1 – przekroje, które osiągają nośność przegubu plastycznego i wykazują przy tym zdolność do obrotu niezbędną do plastycznej redystrybucji momentów. Klasa 2 – przekroje, które osiągają nośność przegubu plastycznego i wykazują ograniczoną zdolność do obrotu na skutek niestateczności miejscowej (w stanie plastycznym, stąd nie jest możliwa plastyczna redystrybucja momentów). Klasa 3 – przekroje, które wykazują nośność nie mniejszą niż to wynika z początku uplastycznienia strefy ściskanej, lecz wskutek niestateczności miejscowej (w stanie sprężysto-plastycznym) nie osiągają nośności przegubu plastycznego. Klasa 4 – przekroje, które wskutek niestateczności miejscowej (w stanie sprężystym) wykazują nośność mniejszą niż to wynika z początku uplastycznienia strefy ściskanej.

Warunek nośności przekroju płatwi stężonej klasy 1 lub 2:

M_NxRd = M_pxRd(1-n)/(1-0,5a); M_NyRd = M_plxRd= W_plxf_y

dla n < a =(A-2bt_f)/A ; n = N_Ed/N_Rd ; M_plyRd= W_plyf_y ; N_Rd = Af_y

Warunek nośności płatwi nie stężonej dowolnej klasy:

k_xy, k_xx , k_yy, k_yx– współczynniki interakcji wg PN-EN-1993-1-1

M_xRd = W_xf_y, M_yRd = W_yf_y, N_Rd = Af_y - nośności przekroju;

χ_x χ_y χ_LT ≤ 1 - współczynniki wyboczenia i zwichrzenia.

Współczynnik zwichrzenia płatwi zginanej:

Nośność prętów rozciąganych: (N_Ed/N_b,Rd) < 1.0; N_t,Rd = min (N_pl,Rd, N_u,Rd); N_pl,Rd = Af_y//γ_M0 ; N_u,Rd = 0,9A_netf_u/γ_M2

Nośność pręta ściskanego osiowo: (N_Ed/N_b,Rd) < 1.0 ,

N_b,Rd = χAf_y/ γ_M1 , γ_M = 1.0 ; χ- wsp. wyboczenia, dla przekr. kl IV A = A_eff.

α - parametr imperfekcji pręta

Nośność na zginanie belki (M_max = M_Ed ; V = 0): M_Ed/M_cRd < 1; M_cRd = M_plRd = W_plf_y/γ_M0 dla klasy 1 i 2; M_cRd = M_elRd = W_elf_y/γ_M0 dla klasy 3; M_cRd = W_efff_y/γ_M0 dla klasy 4.

Ścinanie siłą poprzeczną (V_max = V_Ed ; M = 0): V_Ed/V_cRd < 1;

V_cRd = A_vf_y/√3 γ_M0 - przypadki analizy plastycznej; A_v- pole czynne przy ścinaniu.

f_Rvd = f_y/√3 γ_M0 – przyp. anal. spręż

Rozerwanie blokowe strefy oparcia:

α = 1,0 dla śrub obciążonych osiowo; 0,5 dla obciąż. mimośr.

Plastyczne wyrównanie momentów (podciąg klasa 1):

0,469 GL - ΔΜ = 0,266GL + 0,5 ΔΜ → ΔΜ = 0,135GL

M_plG = 0,469 GL – 0,135GL = 0,334 GL

0,469 PL - ΔΜ = 0,383PL + 0,5 ΔΜ → ΔΜ = 0,057PL

M_plP = 0,469 PL – 0,057PL = 0,412 PL

M_max = M_min = (0,334GL + 0,412PL)

Obliczenia statyczne sprężyste (dla przekroju klasy 2,3 lub 4)

M_max = 0,266GL + 0,383PL; M_min = 0,469GL + 0,469PL

Wymiarowanie stężeń połaciowych: Siły węzłowe obciążające stężenie połaciowe

m – liczba stężanych dźwigarów kratowych; δ_q – ugięcie stężenia od oddziaływania q i obciążeń zewnętrznych W_i, n – liczba prętów stężanego pasa ściskanego, N_Ed – ekstremalna siła osiowa w stężanym pasie dźwigara kratowego, W_i – obciążenie wiatrem i-tego węzła stężenia połaciowego.

Stężenie połaciowe dajemy nie rzadziej niż co 8 pole, stosujemy w przyskrajnych lub skrajnych polach. Jeżeli dajemy stężenie między słupami to dajemy wtedy też tam stężenie połaciowe (nie obowiązuje wtedy zasada, że co 8 pole).

Tężniki są systemami prętowymi które łączą ze sobą co najmniej 2 dźwigary kratowe płaskie w ustrój przestrzenny. Tężniki pionowe tzn. usytuowane w pł. pionowej, w postaci skratowania zakłada się na całej długości budynku ( w budynkach bez transportu suwnicowgo skratowane tężniki pionowe w tych polach co stężenia połaciowe, w pozostałych tylko poziome pręty stężające dla pasów ściskanych). Zadaniem tężników poziomych jest stabilizacja pozycji pionowej łączonych kratownic, szczególnie w fazie montażu i utworzenie wraz z tężnikami połaciowym samostatecznego przestrzennego bloku kratowego do którego można dołączyć stężenie boczne pozostałych kratownic płaskich. Tężnik pionowy musi był kratownicą geometrycznie niezmienną. Słupkami podporowymi tego tężnika są słupki kratownic stężanych. Należy je umieszczać w środku rozpiętości dźwigara i Ew. w miejscach pośrednich tak by odległość między nimi nie przekraczała 15m. Zalecenie dodatkowe: w miejscach styków w dźwigarach kratowych - powiązanych ze stężeniem połaciowym, przyjmuje się lokalne obciążenie skupione stężenia o wartości: ΔF = 2ΦN_Ed = α_mN_Ed/100.

Rozróżniamy tężniki: 1)Tężniki połaciowe - kraty łączące górne pasy dwu sąsiednich wiązarów; zabezpieczają pręty pasa górnego przed wybocz z płaszczyzn wiązara; stosowane między pasami dwu sąsiednich wiązarów skrajnych (obok ścian szczytowych i dylatacji) i co ósme pole, w odległościach < 60m; z pasami połączone bezpośrednio lub za pomocą blach węzłowych. 2) Tężniki pionowe - stanowią podporę dla tężników połaciowych; zapewniają prawidłowe ustawienie wiązarów w czasie montażu; stosowane w płaszczyźnie słupów podporowych; 3) Tężniki podłużne w poziomie pasów górnych - projektowane gdy w linii słupów występują kraty podwiązarowe; zapewniają stateczność krat; 4) Tężniki podłużne w poziomie pasów dolnych - zapewniają stateczność górnych pasów krat podwiązarowych; zabezpieczają przed wyboczeniem pasy dolne; umieszczone na całej długości hali;

Obowiązkowe są stężenia połaciowe i pionowe.

ZASTOSOWANIE STALI W BUDOWNICTWIE: *prętowe (szkielety hal i szkielety budynków wielokondygnacyjnych, kopuły prętowe, wieże antenowe i energetyczne, maszty); *powłokowe (zbiorniki na ciecze i gazy, zasobniki na materiały sypkie, rurociągi, zamknięcia wodne); *cięgnowe (mosty i dachy wiszące o dużej rozpiętości, kolejki linowe).

FORMY NIESTATECZNOŚCI PRĘTA: niestateczność ogólna (wyboczenie, zwichrzenie); niestateczność miejscowa (wybrzuszenie ścianek płaskich); niestateczność dystorsyjna (zmiana kształtu przekroju). Zwichrzenie jest jedną z przestrzennych form utraty stateczności ogólnej i dotyczy elementów zginanych. Podatność elementów zginanych na zwichrzenie zależy w dużym stopniu od sztywności ich przekrojów na skręcanie, toteż pręty o przekrojach dwuteowych lub ceowych są bardziej narażone na zwichrzenie niż elementy o przekrojach skrzynkowych. Przykłady ciągłego zabezpieczenia przed zwichrzeniem: płyta żelbetowa, beton stropu gęstożebrowego, obetonowanie belki stalowej, blacha fałdowa, stosowanie przekroi o dużej sztywności giętno-skrętnej. Przykłady punktowego zabezpieczenia przed zwichrzeniem: stężenie za pomocą belki, stężenie wykonane z kątowników, stężenie wykonane przy użyciu płaskownika, stężenie ściągami. Stateczność miejscowa - środniki, półki dwuteowników, ramiona kątowników itp: mogą ulec wybrzuszeniu jeśli ich obciążenia osiągną określone wartości zwane krytycznymi. Naprężenia zależą od: sposobu podparcia , szerokości (b) i grubości (t) obciążonej płyty.

Płyty ze swobodnie podpartymi płytami , ulegają w stanie krytycznym wybrzuszeniu w postaci półfal podłużnych.

Zapobieganie niestateczności miejscowej: żebra usztywniające -projektuje się je najczęściej z płaskowników, rzadziej kątowników. Stosuje się żebra podłużne i poprzeczne, jednostronne i dwustronne. Łączy się je ze środnikami spoinami pachwinowymi. Podłużne: projektuje się na odcinkach belek o max. wartościach momentów zginających w strefach ściskanych środników. Powinny one mieć przekrój klasy max 3. Poprzeczne: projektuje się w miejscach pod znacznym obciążeniem skupionym, a także w miejscach pośrednich środników klasy 4, w których zredukowana nośność przekroju przy ścinaniu nie spełnia warunków nośności belki zginanej.

Nośność nadkrytyczna ścianek płaskich:

A – nośność plastyczna przekroju pręta N_pl (lub M_pl); B – nośność sprężysta pręta N_cr (lub M_cr); C - nośność sprężysto-plastyczna pręta N_b = χN_pl (lub M_b= χ_LT M_pl); D - nośność sprężysto-plastyczna pręta zredukowana z uwagi na stateczność miejscową.

Projektowanie blachownic: Dobór wymiarów: α = 1,1 przekrój zmienny, α = 1,2 stały

Klasa 4 → h_w/t_w > 124ε ; Klasa 3 → h_w/t_w < 124ε

0,2h_w < b_f < 0,4h_w ; t_f < 40 mm dla S235; t_f < 30 mm dla S355

Nośność przekrojów przęsłowych M_ed ≠ 0; V_ed < 0,5V_Rd

M_Ed/M_cRd < 1; M_cRd = W_elf_y/γ_M0 dla kl. 3; M_cRd = W_eff/γ_M0 dla kl. 4

Warunki podatności na niestateczność przy ścinaniu:η = 1,2 dla stali do S460; η = 1,0 dla innych stali

Warunek ścinania siłą poprzeczną (przekrój podporowy): Nośność przekroju w strefie podpór pośrednich (interakcja M-V; zachodzi gdy V_Ed > 0,5V_bwRd):

Pręty złożone – wielogałęziowe:

Założenia: *Słup złożony, ściskany i podparty na końcach przegubowo jest obarczony wstępną imperfekcją geometryczną e_o= L/500; *Deformacje sprężyste skratowania i przewiązek uwzględnia się za pomocą ciągłej (rozmytej) sztywności postaciowej S_v. Ograniczenia: *Pasy (przekroje gałęzi) są równoległe, a przedziały modularne skratowania lub przewiązek – jednakowe; *Minimalna liczba przedziałów wynosi n = 3. Ściskanie osiowe – siła w pojedynczej gałęzi N_ch,Ed

N_ch,Ed = 0,5N_Ed + (M_Edh_oA_ch)/2I_eff)

N_cr = π² EI_eff/L² – zastępcza siła krytyczna; A_ch – pole przekroju gałęzi; I_eff – zastępczy moment bezwładności przekroju słupa; S_v- sztywność postaciowa słupa; h_o- osiowy rozstaw gałęzi

Ściskanie mimośrodowe N_Ed, M_Ed – siła w pojedynczej gałęzi N_ch,Ed: N_ch,Ed = 0,5N_Ed + (M_Edh_oA_ch)/2I_eff)

M*_Ed – max obl moment przęsłowy

Pręty złożone skratowane: Warunek nośności pojedynczej gałęzi i całego słupa:

N_bRd = χ_iN_Rd = χ_if_yA_ch/γ_M1 , i = y,z , I_eff = 0,5A_chh₀²

Pręty złożone z przewiązkami:

Ściskanie osiowe tak samo jak wyżej.

Ścinanie siłą poprzeczną V_Ed: V_Ed= πM_Ed/L

Warunek nośności pojedynczej gałęzi i całego słupa: tak samo jak wyżej, tylko że: I_eff = 0,5A_chh₀² + 2µI_ch

Sztywność postaciowa:

µ - Wskaźnik efektywności; I_ch - moment bezwładności przekroju gałęzi w płaszczyźnie wiązań; I_b – moment bezwładności przekroju przewiązki w płaszczyźnie układu; n – liczba płaszczyzn wykratowania.

Słupy pełnościenne - wymiarowanie trzonu: Warunki nośności słupa – metoda ogólna:

Obliczenia podstawy słupa:

A. Podstawy słupów podlegające siłom podłużnym N_Ed

Obliczeniowa nośność przy ściskaniu króćca teowego F_cRd:

B. Podstawy słupów ściskane i zginane

F_TLRd – nośność na rozciąganie lewostronnej części węzła

F_TrRd – nośność na rozciąganie prawostronnej części węzła

F_CLRd – nośność na ściskanie lewostronnej części węzła

F_CrRd – nośność na ściskanie prawostronnej części węzła

Hale stalowe: Wymiarowanie prętów ramy: Warunki nośności prętów: Rygiel w przęśle (dla M_Ed = M_max) ; M_Ed ≤ χ_LTM_Rd ;

χ_LT = 1 gdy rozstaw płatwi L_c spełnia warunek:

Warunki nośności słupów:

Współczynniki długości wyboczeniowej słupów ram

*µ_z = µ = 1,0

*µ_y = ν - wg wzoru:

WYMIAROWANIE WĘZŁÓW RAMY:

Rodzaje modeli węzłów: *o pełnej nośności przy zginaniu M_jRd ≥ M_plRd; (M_plRd = M_{plbRd ;} M_pclRd); *nominalnie przegubowe M_jRd < 0,25 M_plRd ; *o niepełnej nośności 0,25 M_plRd < M_jRd < M_plRd

Granice klasyfikacji węzłów: *Strefa 1 – węzły sztywne S_jini ≥ k_bEJ_b/L_b ; k_b= 8 dla ram stężonych; k_b= 25 dla ram niestężonych *Strefa 2 – węzły podatne; Strefa 3 – węzły przegubowe S_jini < 0,5EJ_b/L_b ; S_jini - sztywność obrotowa