METALE~2, konstrukcje metalowe- Rykaluk


  1. Zalety i wady konstrukcji stalowych. Sposoby walki z wadami.

Zalety: duża wytrzymałość na rozciąganie, ściskanie i ścinanie, materiał izotropowy, względnie lekki (tzn. ρg/fd = 0,365e-31/m jest mniejsze niż w innych materiałach)

Wady: mała odporność na korozję atmosferyczną (powłoki malarskie i metaliczne - ocynkowanie), mała ognioodporność (okładziny ogniochronne - beton >5cm, wełna mineralna), reologia - zmiana właściwości fizycznych, chemicznych i technologicznych

  1. Cechy wspólne metali. Uproszczony model wiązań atomowych.

regularna struktura krystaliczna, duża plastyczność, dobre przewodnictwo elektryczne i cieplne, połysk. Wiązanie metaliczne: na powłoce walencyjnej znajduje się 1 lub 2 elektrony.

  1. Miejsca pobierania próbek z wyrobów walcowanych.

  2. Grupy wyrobów walcowanych

6 grup: 1-Pręty (dowożone w odcinkach prostych) np. płaskownik, pręty płaskie lub żebrowane. 2-Walcówka (dostarczane w kręgach). 3-Kształtowniki kątowniki, ceowniki, dwuteowniki, zetowniki, szyny kolejowe, dźwigowe, kształtowniki okien. 4-Bednarka. 5-Rury bez szwów (d<=508 mm). 6-Blachy - cienkie (g=0,2÷2,8mm walcowane na zimno - 400°C), średnie (g=3,0÷4,5mm), grube (g=5,0÷140mm). Blachy walcuje się dwukierunkowo  izotropowe, blachy uniwersalne - walcowane 1-kierunkowo, szerokość arkuszy do 700mm  duża anizotropowość. Blachy żeberkowe  zwiększona wytrzymałość. Wszystkie blachy: w kierunku grubości najmniejsza wytrzymałość i ciągliwość. (środek ścinania s - pkt, przez który musi przejść wypadkowa sił poprzecznych, żeby wystąpiło tylko zginanie pręta)

  1. Opis produkcji wyrobów walcowanych

Kształtowniki na gorąco walcowane wykonuje się z ogrzanych do odpowiedniej temperatury kęsów. Następnie przechodzi to wszystko przez walcarkę, która składa się z kilku klatek, w których są 2 pary walców o osiach V iH. Walce proste i bruzdowe. Musi być 15÷30 przejść.

  1. Kształty próbek na rozciąganie

l0 - baza pomiarowa = nd0, n=5 lub 10  próbki 5- lub 10-krotne.

  1. Wykres rozciągania P-l i σ- próbek z pojedynczego metalu (Fe lub Al)

  2. Proces krzepnięcia stopu

Komórka elementarna- najmniejszy element, który łączy ze sobą atomy danego pierwiastka. Tworzą się ziarna (metal o budowie polikrystalicznej - dążenie do uzyskania największych ziaren krystal.). Z każdego ośrodka siatka narasta w innym kierunku. w przestrzeniach międzyziarnowych zbierają się zanieczyszczenia innymi pierwiastkami  duża wytrzymałość, mała ciągliwość, wewnątrz ziaren jest odwrotnie. Im mniejsza średnica ziaren, tym większa ciągliwość. Dodatek glinu b. zwiększa ciągliwość.

  1. Podstawowe siatki sześcienne kryształu

  2. Różnice pomiędzy związkiem chemicznym, mieszaniną i roztworem

Mieszanina - pierwiastki stopowe nie oddziałują ze sobą, związek chemiczny - pierw. stopowe łączą się w cząsteczki  proporcje składników stałe, roztwór - procentowy udział składników mieści się w pewnym przedziale.

  1. Wykres równowagi energetycznej roztworu dwuskładnikowego o ograniczonej rozpuszczalności w stanie stałym

Eutektyka - stop o oznaczonych proporcjach, który przechodzi ze stanu stałego w ciekły w określonej temperaturze.

  1. Warunki powstawania stopu przesyconego. Starzenie naturalne

Stop, który został szybko ochłodzony, przy przejściu przez temperaturę T1 pierwiastka B nie zdąży się dokonać dyfuzja, nadmiar osadza się na granicach ziaren (tzw. starzenie stopu, bo pierwiastek stopowy wydziela się ze struktury stopu). Proces starzenia trwa do kilku lat. Przez podgrzanie można go skrócić do 1÷2 godzin.

  1. Wykres równowagi energetycznej Fe-C

  2. Proces obróbki cieplnej stali. Wyżarzanie i hartowanie

Hartowanie - ogrzewa się o 30÷50° powyżej linii A3 przez pewien czas, struktura  przebudowuje się w γ w całej objętości materiału; potem szybko oziębia się element (zanurzenie w wodzie). W ten sposób uzyskujemy przesycenie węglem, który umieszcza się w strukturze i ją zaburza. V wzrasta o ok. 2%. W wyniku tego procesu powstaje martenzyt - twardy i wytrzymały, ale kruchy.

Odpuszczanie - ogrzewa się materiał poniżej temperatury T1, a następnie wychładza (b. powoli). Ten proces zwiększa twardość i wytrzymałość, ale również plastyczność (w porównaniu do hartowanej). Hartowanie + odpuszczanie  stal ulepszona cieplnie.

Wyżarzanie odprężające (do b. odpowiedzialnych konstrukcji spawanych) pomaga pozbyć się naprężeń własnych (ich największe wartości są po spawaniu). Nagrzać do temp. 600° - następuje wtedy relaksacja naprężeń. Naprężenia wykonują pracę i znikają.

Wyżarzanie rekrystalizujące: w wyniku zgniotu materiału uzyskuje się dużą wytrzymałość w kierunku poziomym i minimalną w kierunku prostopadłym. Materiał zgnieciony należy poddać wyżarzaniu rekryst. przez podgrzanie do temperatury Trekr = 0,4Ttopnienia stali, Ttopn=1500° dla stali używanej w budownictwie.

  1. Przykład wykresu naprężeń własnych. Warunki równowagi tych naprężeń w przekroju elementu

A σwdA = 0 i A σwydA = 0.

  1. Cel badania twardości stali. Metody badań

  1. Temperatura rekrystalizacji

Trekr = 0,4Ttopnienia stali, Ttopn=1500° dla stali używanej w budownictwie.

  1. Podział stali węglowej na grupy

niskowęglowa (C0,25%), średniowęglowa (0,25C0,6%), wysokowęglowa (0,6C1,6%)

  1. Oznaczenia stali węglowej ogólnego przeznaczenia zwykłej i wyższej jakości

St 0…7 - oznaczenie właściwości wytrzym. Im większa wartość, tym większa wytrzymałość i zawartość węgla. W konstrukcjach dominuje St 3. Odmiany: St 3S 0,22%C, 1,10% Mn, St 3V 0,2%C, 1,20% Mn, St 3W 0,17%C, 1,30%Mn. Wraz z przejściem od S do W maleje zawartość węgla i składników psujących jakość stali: siarki i fosforu. X - stal nieuspokojona (w zimie przy obciążeniach dynamicznych - pęka), Y - półuspokojona.

Stal niskowęglowa konstrukcyjna wyższej jakości posiada: niższą zawartość C (mniej wytrzymała), dużą jednorodność, czystość, nie ma dużego rozrzutu. Symbole stali wyższej jakości: St 08 (X, Y) 0,08%C, St 10 0,10%C, St 15 0,15%C

  1. Oznaczenia stali niskostopowej

Stale stopowe w ogóle: symbole: np. 18G2 - 18 0,18%C, G - pierwiastek stopowy poza węglem, 2 - procentowa zawartość pierwiastka stopowego. G-hutniczy symbol manganu (Mn), H-chromu (Cr), N-niklu (Ni), M-molibdenu (Mo), B-boru (Bo). A-stal posiada lepsze własności plastyczne, jest b. ciągliwa, uzyskuje się ją przez rozdrobnienie ziarna. V-wanad (pierwiastek mikrostopowy) występuje w ilości 0,1%, polepsza właściwości mechaniczne.

Stal niskostopowa: *trudno rdzewiejąca: 10H (0,1%C, pierw. stopowy - chrom), 10HA, 10HAV, 10HNAP (P-fosfor). *stale o specjalnym przeznaczeniu (do produkcji rur): R35, R45, R (R nie ma gwarantowanych własności mechanicznych).

  1. Opis procesu hutniczego stali

Ruda- minerały, z których otrzymuje się żelazo (magnetyt, hematyt, limonit, syderyt). Wsad- ruda, koks, topniki. W wyniku procesu wielkopiecowego z wsadu powstaje surówka (2,5÷4,5%C i 7% innych domieszek - nie można jej kuć, ani walcować - słabe własności plastyczne). Stal otrzymuje się w procesie świeżenia (utleniania) surówki w konwertorach lub piecach elektrycznych; polega na usunięciu nadmiaru węgla i domieszek krzemu, siarki, fosforu, manganu za pomocą środków silnie utleniających. W końcowym okresie wytapiania i po wylaniu do kadzi przeprowadza się proces odtleniania (uspokajania) - płynna stal zawiera pozostałości tlenku żelaza FeO, który musi być usunięty. Osiąga się to przez dodanie odtleniaczy (mangan, krzem, glin, krzemionka). Powstają tlenki nierozpuszczalne, które wypływają na powierzchnię i łączą się z żużlem (z wypalonego węgla). Krzepnięcie odbywa się we wlewnicach - powstają pęcherze (można zawalcować), jama usadowa i żużel - 2 ostatnie odciąć i złomować.

  1. Wykres umowny i rzeczywisty rozciągania σ- dla stali miękkiej

Wykres umowny - siłę odnosimy do pola pierwotnego przekroju poprzecznego próbki.

  1. Interpretacja odcinka wzmocnienia wykresu rozciągania próbki stalowej

  2. Ustalenie wytrzymałości obliczeniowej fd na podstawie wykresu rozciągania

fd = fyk / γs, fyk = Re min, γs = 1,15÷1,25.

  1. Zależność granicy plastyczności stali od grubości wyrobu. Interpretacja tego zjawiska

Stal niestopowa, np. St3: t16mm  Re min=235MPa, 16t40  225, 40t100  215.

Stal niskostopowa, np. 18G2: t16mm  Re min=355MPa, 16t30  345, 30t50  420.

  1. Wpływ karbu na zmianę wykresu rozciągania próbki ze stali miękkiej

  2. Sposoby redukcji ostrości karbu w miejscu zmiany przekroju elementu rozciąganego

element się ukosuje w celu usunięcia ostrych karbów (rys.).

  1. Zależność granicy plastyczności od temperatury

Wszystkie najważniejsze parametry (E, A) maleją ze wzrostem temperatury. ReT/Re - granica plastyczności w temperaturze T, (ReT/Re)1 = exp[B(1/(t+273) - 1/273)], (dla St3 B140), (ReT/Re)2 = 1,022 - 0,19710-3T - 1,5910-6T2,

  1. Cel przeprowadzania badań udarności. Kształty próbek

Udarność odporność na pękanie pod wpływem uderzenia  odporność na działanie obciążeń dynamicznych. Kształty próbek: Mesnager, ISO-Charpy U, ISO-Charpy V, szerokości b=10, 7.5 lub 5mm.

  1. Krzywa seryjna udarności. Ustalenie odmiany plastyczności

Krzywa udarności przesuwa się w prawo pod wpływem nieuspokojenia stali, np. St3SX, gdy stal doznała zgniotu na zimno, np. ceowniki gięte na zimno. Odmiana plastyczności: A, B, C, D, E. Praca łamania Kv=27J, jeśli uzyskamy tę pracę w temp. 20°C B, 0°  C, -20°  D, -40°  E. Najgorsza jest A - wtedy, gdy nic o stali nie wiemy. Jeden gatunek stali może mieć kilka odmian plastyczności. Gdy stal jest krucha, potrzeba małej pracy łamania, im niższa temperatura, tym mniejszej.

  1. Próba zmęczeniowa. Schemat obciążenia. Charakterystyka cyklu zmęczeniowego

  2. Kształt i opis krzywej zmęczeniowej stali

  3. Hipoteza Palmgrena-Minera

  4. Przekrój krytyczny konstrukcji. Liczba tych przekrojów w zależności od hiperstatyczności ustroju

Przekrój krytyczny - miejsce, w którym jest największe prawdopodobieństwo zniszczenia elementu kiedy obciążenie będzie rosło proporcjonalnie do jednego z parametrów. Liczba przekrojów krytycznych = stopień stat. niewyznaczalności + 1

  1. Nośność elementu konstrukcyjnego. Różnica między normowym i fizycznym stanem granicznym

Element pracuje dopóki we włóknach skrajnych nie pojawi się naprężenie większe od dopuszczalnego. Po osiągnięciu granicy plastyczności następuje zniszczenie fizyczne wskutek odkształceń większych od dopuszczalnych. Norma nakazuje stosować współczynniki bezpieczeństwa. fd = fyk / γs, fyk = Re min, γs = 1,15÷1,25.

  1. Normowe kombinacje obciążeń w poszczególnych stanach granicznych

Kombinacje obc. ustala się w zależności od rozpatr. stanu granicznego wg PN-76/B-03001, w wyniku analizy możliwych wariantów jednoczesnego działania różnych obciążeń. Obciążenia powinny być tak dobrane, aby dawały najbardziej niekorzystny efekt w rozpatrywanym stanie granicznym.

W stanach granicznych nośności: kombinacja podstawowa składa się z obciążeń stałych oraz zmiennych uszeregowanych wg ich znaczenia - γfiGki + 0iγfiQki  obc. stałe i zmienne, 0 - współczynnik jednoczesności; kombinacja wyjątkowa - γfiGki + 0,8γfiQki + Fa.

W stanach granicznych użytkowania: kombinacja podstawowa składa się z wszystkich obciążeń stałych i jednego najbardziej niekorzystnego obc. zmiennego - Gki + Qk; kombinacja obciążeń długotrwałych składa się z obc. stałych i długotrwałych części obciążeń zmiennych - Gki + diQki

  1. Sprawdzanie SGN materiału w stanie jednoosiowego i wieloosiowego stanu naprężeń

u(3)=1/2(σxxyyzz+xyγxy+yzγyz+zxγzx), prawo Hooke'a: x=(1-)/E[σx-(σyz)], y=(1-)/E[σy-(σxz)], z=(1-)/E[σz-(σxy)], γxy=2(1+)/Exy, γyz=2(1+)/Eyz, γzx=2(1+)/Ezx, u(3)=uobjętościowe+upostaciowe, uobj=(1-2)/6E(σxyz)2, upost=(1+)/6E2σred, σred=2-0,5((σxy)2+(σyz)+6(xy2+yz2+zx2))0,5, σredfd, dwuosiowy: σred=(σx2yxσy+3xy2)0,5fd, jednoosiowy: σxfd.

  1. Sprawdzanie SGN przekroju osiowo rozciąganego elementu konstrukcyjnego

NNRt=Afd. W przypadku eltów osłabionych otworami na łączniki lub zamocowanych mimośrodowo: NAfd, A-sprowadzone pole przekroju.

Pręty osiowo obciążone i osłabione otworami na łączniki: Ai=An0,8Rm/ReA, A=Ai, An-pole netto mniejszego przekroju poprzecznego płaskiego lub łamanego ścianki.

Pręty pojedyncze zamocowane mimośrodowo: można pominąć wpływ mimośrodu, wtedy A=A1+3A1/(3A1+A2)A2, A1-pole części przylgowej (brutto dla spawanych, netto dla trzpieniowych), A2-pole częsci odstającej.

Pręty pojedyncze zamocowane mimośrodowo na jeden łącznik: A=A1n0,8Rm/ReA1, A1n-pole netto części przylgowej.

Przekroje mimośrodowo rozciągane osłabione otworami na łączniki: σet=(-σ)/ot+σfd, (-σ) - naprężenia średnie dla przekr. brutto, σ - naprężenia od zginania dla przekr. brutto, ot=At/At - wskaźnik osłabienia, At - sprowadzone pole strefy rozciąganej, At - pole strefy rozciąganej brutto.

  1. Sprawdzanie SGN przekroju osiowo ściskanego elementu konstrukcyjnego

N/(NRc)1, NRc=Afd, dla klas 1,2,3 =1, w klasie 4 <1: w stanie krytycznym =p, w stanie nadkrytycznym =e, e =Ae/A lub Wec/Wc, p=0,8(-p)-0,8 dla 0,75(-p)1, p=0,8(-p)-1,6 dla 1(-p)3, (-p)=b/tK/56(fd/215)0,5, =(1+(-)2n)-1/n, n - uogólniony parametr imperfekcji = 1,2÷2,5, (-)=(/p)()0,5, =l0/i, -współczynnik dł. wyboczeniowej, l0-długość pręta w osiach podpór, p=84(215/fd)0,5.

  1. Sprawdzanie SGN przekroju zginanego elementu konstrukcyjnego

M/(LMR)1, L-współcz. zwichrzenia, MR=Wfd, dla klas 1,2 =p, dla klasy 3 =1, dla klasy 4 -tak jak w ściskaniu, p=0,5(1+pl) - obliczeniowy współczynnik rezerwy plastycznej (dla IPN i IPE px=1,07, dla HEA i HEB px=1,05),pl=Wpl/W, Wpl=|Sc|+|St|, Sc,St-momenty stat. ściskanej i rozciąganej częsci przekr. wzgl. osi obojętnej w stanie pełnego uplastyczn. L przyjmuje się =1 dla eltów zginanych względem osi najmniejszej bezwładności przekroju i dla elementów konstrukcyjnie zabezpieczonych przed zwichrzeniem, tj. eltów, których pas ściskany jest stężony sztywną tarczą, dwuteowników walcowanych, gdy l135iy/(215/fd)0,5, gdy te warunki nie są spełnione: (-L)=1,15(MR/Mcr)0,5, (wzór przybliżony dla dwuteowników swob. podpartych widełkowo, obciążonych momentami na podporach: (-L)=0,045(l0h/(btf)fd/215)0,5), L=(1+(-)2n)-1/n, n=2,5 dla eltów walcowanych i spawanych automatycznie lub 2 dla pozostałych.

  1. Sprawdzanie SGN przekroju ścinanego elementu konstrukcyjnego

VVR=0,58pvAvfd, pv - współcz. niestateczności przy ścinaniu =1, gdy spełniony jest odp. warunek smukłości lub pv=1/(-p)1 dla (-p)5, (-p)=b/tKv/56(fd/215)0,5, Av-pole przekroju czynnego przy ścinaniu, ≥1  Kv=0,65(2-1/)0,50,8, <1  Kv=0,65(2-)0,5.

  1. Sprawdzanie SGN przekroju równocześnie zginanego i ścinanego

p. zginanie i ścinanie, potem sprawdza się warunki: MMR,V i VVR.

Gdy V>0,3VR  MR,V=MR[1 - I(v)/I(V/VR)2], I(v)-pole częsci czynnej przy ścinaniu .

Gdy przekrój dwuteowy klasy 1,2 i V>0,6VR  MR,V=MR[1,1 - 0,3(V/VR)2]

  1. Sprawdzanie SGN elementu konstrukcyjnego albo rozciąganego osiowo, albo ścinanego, albo ściskanego osiowo

Nośność w złożonym stanie naprężenia: (Nw/NRw+Mw/MRw+P/PRc)2-3p(Nw/NRw+Mw/MRw)P/PRc+(V/VR)21

  1. Sprawdzanie SGN elementu konstrukcyjnego zginanego

p. zginanie.

  1. Sprawdzanie warunków SGU

Przy sprawdzaniu SGU przyjmuje się wartości charakterystyczne obciążeń, nie uwzględnia się współczynników dynamicznych, osłabienia przekrojów otworami na łączniki, obciążenia stałego w przypadku konstrukcji z podniesieniem wykonawczym, wzrostu przemieszczeń spowodowanego efektami II rzędu. Ugięcie belki: fmax<fgr, przemieszczenia poziome konstrukcji: siły osiowe po przemieszczeniu się ramy dają momenty wywracające  powstają dodatkowe siły wewnętrzne wskutek mimośrodu; Sprawdzenie częstotliwości drgań własnych: w obiektach użyteczności publicznej w belkach stropowych o l>12m  n=1/T≥5Hz. Różnica częstotliwości drgań wzbudzonych i własnych konstr. narażonych na oddziaływania typu harmonicznego powinna wynosić ≥25% częstości drgań własnych.

  1. Podział połączeń trzpieniowych pod względem konstrukcyjnym

*Nity - skład.się z łba i trzonu. Nitowanie polega na tym, że nit surowy ogrzany do ok. 900° wprowadza się w otwory łączonych części i zakuwa.

*Śruby zwykłe i pasowane oraz sworznie - Klasy śrub oznacza się symbolem złożonym z dwóch liczb oddzielonych kropką. pierwsza liczba oznacza 1/100 wymaganej Rm [MPa] (po odrzuceniu miejsc po przecinku). Druga liczba to 1/10 wartości wyrażonej w procentach stosunku Re do Rm, czyli 1/10Re/Rm100. stosuje się: zwykłe śruby o łbach i nakrętkach sześciokątnych w klasach 3 dokładności (III - zgrubna, II - średniodokładna, I - dokładna), pasowane - dopasowanie na zasadzie stałego otworu, otwory wierci się mniejsze od nominalnej średnicy trzpienia (pracochłonne i kosztowne), wkręty do stali, śruby rzymskie, śruby fundamentowe (fajkowe, płytkowe, młotkowe, rozporowe).

*Śruby sprężające - pracują przede wszystkim dzięki tarciu występującymi między łączonymi elementami, powstającego wskutek docisku przez sprężenie śrubami  niewielkie koncentracje naprężeń wokół otworów, w konstr. obc. dynamicznie nie trzeba ich wymieniać, łatwość zakładania - nie ma wymagań co do dokładności otworów.

*Kołki, gwoździe i łączniki lekkiej obudowy.

  1. Wytrzymałościowa cecha charakterystyczna połączenia zakładkowego. Konstrukcja tego połączenia

W połączeniach zakładkowych przyjmuje się rozdział obciążenia osiowego na poszczególne łączniki proporcjonalnie do ich nośności. Przy obciążeniu momentem gnącym w płaszczyźnie połączenia przyjmuje się siły działające na poszczególne łączniki prostopadle do ramion obrotu i proporcjonalnie do odległości łączników od środka obrotu znajdującego się w środku ciężkości grupy łączników po jednej stronie styku.

Odległość od czoła blachy w kierunku obciążenia: 1,5da1min{12t; 150mm; (4t+40mm)}, Odległość od krawędzi bocznej: 1,5da2 min{12t; 150mm; (4t+40mm)}, rozstaw szeregów: 2,5da3min(14t; 200mm), Rozstaw łączników w szeregu: 2,5da2a3 max-a3.

Nośność łączników:

*Ścięcie trzpienia: SRv=0,45RmAvm, m- liczba płaszczyzn ścianania, Av = A gdy ścinana część niegwintowana, 0,8As gdy śruba klasy 10.9, As dla pozostałych klas.

*Uplastycznienie wskutek docisku trzpienia do ścianki otworu: SRb=fddt, przy czym =a1/d2,5 lub =a/d-3/42,5, fd- materiału części łączonych, t- sumaryczna grubość części podlegających dociskowi w tym samym kierunku, d- średnica śruby.

*Poślizg styku sprężonego: SRs=s(SRt-St)m, m- liczba płaszczyzn tarcia, s=0,7 przy otworach owalnych długich równoległych do kierunku obc., 0,85 przy otworach okrągłych powiększonych lub owalnych krótkich, 1 przy otworach okrągłych pasowanych lub krótkich, - współczynnik tarcia, St- ewentualna siła rozciągająca śrubę w połączeniu.

Stany graniczne:

Kategoria A: ścięcie lub docisk łączników, B - ścięcie lub docisk łączników i poślizg styku, C - poślizg styku.

Obliczenia połączeń zakładkowych:

*Obciążenie osiowe siłą F połączenia złożonego z n łączników: FFRj=nSR, SR- miarodajna nośność obliczeniowa łącznika (zależna od rodzaju stanu granicznego: SRv, SRb, SRs), - współczynnik redukcyjny zależny od odległości l między skrajnymi łącznikami w kierunku obciążenia: l15d  =1, else =1-(l-15d)/200d≥0,75

*Obciążenie siłą F i momentem M0: Si=((Si,M+Si,Fcosi)2+(Si,Fsini)2)0,5 SR, Si,F=F/n - siła składowa od obciążenia F, Si,M=M0ri/((ri)2) - siła składowa od obciążenia momentem M0, prostopadła do ramienia obrotu, ri- odległości łączników od środka obrotu, i-kąt między wektorami sił składowych SF i SM.

*Dodatkowo należy sprawdzić nośność elementów ze względu na osłabienie otworami na łączniki.

  1. Sposoby wykonywania gwintu śruby. Średnica przejściowa na śrubę

  2. Wytrzymałościowa cecha charakterystyczna połączenia doczołowego. Konstrukcja tego połączenia

W połączeniach doczołowych położenie osi obrotu wyznacza oś pasa ściskanego lub oś ukośnej blachy usztywniającej. Warunki równowagi i siły w poszczególnych śrubach ustala się na podst. zmodyfikowanych rozkładów obc. z uwzgl. współczynników rozdziału obciążenia i. Ponadto przyjmuje się, że udział w przenoszeniu sił od momentu mają co najwyżej 3 szeregi śrub rozmieszczone w bezpośrednim sąsiedztwie pasa rozciąganego.

Odległość swobodnej krawędzi blachy w kierunku prost. do płaszczyzny obciążenia: 1,5da26t, odległość między śrubami: 2,5da15t.

Nośność łączników:

*Zerwanie trzpienia: SRt = min {0,65RmAs; 0,85ReAs}, As-pole przekroju czynnego rdzenia śruby;

*Rozwarcie styku sprężonego: SRr = 0,85SRt - przy obc. stat., SRr,dyn=0,6SRt;

Stany graniczne:

Kategoria D: zerwanie śrub, E - zerwanie śrub i rozwarcie styku, F - rozwarcie styku.

Obliczenia połączeń doczołowych:

*Grubość blachy czołowej: połączenia niesprężane proste - tmin=1,2(cSRt/(bsfd))0,5, c- odl. między krawędzią spoiny a brzegiem otworu na śrubę, bs- zserokość współdziałania blachy przypadająca na jedną śrubę 2(c+d), fd- stali blachy doczołowej. Połączenia sprężane obciążone statycznie ze śrubami klasy 10.9 usytuowanymi w odległości cd: tmin=d, dla śrub innych klas: tmin=d(Rm/1000)(1/3). Połączenia sprężane obciążone obc. dynamicznymi: t≥max{1,94(cSRt/(bsfd))0,5; 1,25d(Rm/1000)(1/3)}

*Wpływ efektu dźwigni: =2,67-t/tmin, tmin=1,2(cSRt/(bsfd))0,5, w połączeniach prostych  uwzględnia się gdy brak żeber usztywniających blachę doczołową, w połączeniach złożonych uwzględnia się tylko gdy brak żeber i dla zewn. szeregu śrub i>1/, w zginanych złożonych - gdy brak żeber i występuje tylko zewnętrzny szereg śrub.

*Nośność połączeń prostych: NNRj=1/nSR

*Nośność połączeń złożonych: NNRj=SRi, i na podst. rysunku w normie.

*Nośność ze wzgl. na zerwanie śrub: MRj=SRti=pp+k-1mitiyi, p=1 gdy jest zewnętrzny szereg śrub lub p=2, mi- ilość śrub w i-tym szeregu.

*Nośność ze wzgl. na rozwarcie styku: a) połączenie z żebrem usztywniającym: MRj=SRri=pp+k-1miriyi2/ymax; b) połączenie bez żebra: MRj=SRr(m1r1y1+i=2kmiriyi2/y2)

  1. Rozmieszczenie śrub w kształtownikach walcowanych

Wszystkie potrzebne wielkości (w, emax, d1, d2) są w tablicach inżynierskich.

  1. Nośność śruby w połączeniu kategorii A - p. pyt. 47

  2. Wytrzymałościowe i wykonawcze cechowanie śrub

Klasy śrub oznacza się symbolem złożonym z dwóch liczb oddzielonych kropką. pierwsza liczba oznacza 1/100 wymaganej Rm [MPa] (po odrzuceniu miejsc po przecinku). Druga liczba to 1/10 wartości wyrażonej w procentach stosunku Re do Rm, czyli 1/10Re/Rm100. stosuje się: zwykłe śruby o łbach i nakrętkach sześciokątnych w klasach 3 dokładności (III - zgrubna, II - średniodokładna, I - dokładna), pasowane - dopasowanie na zasadzie stałego otworu, otwory wierci się mniejsze od nominalnej średnicy trzpienia

  1. Budowa śruby. Rodzaje podkładek

p. rys. do 46 i 53

  1. Nośność śruby w połączeniu kategorii C - p. pyt 47.

  2. Sprawdzanie nośności śruby w styku montażowym środnika belki

Najpierw oblicza się SR  p. pyt. 47, potem położenie środka ciężkości grupy łączników: x0=Sy/A, odległości nitów względem środka ciężkości: xi, yi, ri, ri2, ev- odl. między środkami ciężkości grup łączników po obu stronach połączenia, M0=Vev, wybieramy łącznik najbardziej obciążony (ten, który jest najdalej od środka obrotu, i w którym sumują się składowe siły), obliczenie siły składowej dla łącznika najbardziej obciążonego: SFx=Fx/n, SFy=Fy/n, SMx=-M0y1/(xi2+yi2), SMy=M0x1/(xi2+yi2), S1=((SFx+SMx)2+(SFy+SMy)2)0,5SR.

  1. Rozdział siły obciążającej złącze zakładkowe wzdłuż zakładu - p. pyt 47

  2. Dobór grubości blachy czołowej w styku doczołowym - p. pyt 49

  3. Normowy warunek nośności w połączeniu doczołowym prostym kategorii D i F - p. pyt. 49

  4. Normowy warunek nośności w połączeniu doczołowym złożonym kategorii D i F - p. pyt 49

  5. Normowy warunek nośności w połączeniu doczołowym kategorii D i F obciążonym momentem - p. pyt 49

  6. Podział spoin. Typy spoin czołowych jedno- i dwustronnych

Podział spoin ze względu na:

*pracę spoin (nośne- służą do przenoszenia sił, wymiary należy obl. na podst. warunków wytrz., sczepne - związane z technologią łączenia elementów, nie oblicza się)

*sposób wykonania (ciągłe, przerywane)

*pod względem konstrukcyjnym (doczołowe - układane najczęściej w przygotowanych rowkach, pachwinowe - układane w naturalnych rowkach utworzonych między eltami łączonymi, otworowe i bruzdowe - szczególny przypadek spoin pachwinowych, grzbietowe - do łączenia cienkich elementów, najczęściej bez ukosowania). Typy czołowych  rys.

  1. Łączenie doczołowe elementów o różnych grubościach

p. rys., należy zapewnić ciągłą zmianę przekroju stosując pochylenie nie większe niż: 1:1 przy obciążeniach statycznych, 1:4 przy obciążeniach dynamicznych. Jeżeli przesunięcie krawędzi czołowych nie jest większe niż grubość cieńszej blachy i nie przekracza 10mm, to wymagane pochylenie można uzyskać przez odpowiednie ukształtowanie spoiny

  1. Kratery spoiny czołowej. Sposób likwidacji kraterów

Podczas spawania w miejscu jarzenia się łuku pozostaje na jeziorku metalu zagłębienie zwane kraterem spawalniczym. Z powodu dużej szybkości krzepnięcia (w chwili zerwania łuku w celu wymiany elektrody lub zakończenia spoiny) krater ten pozostaje, będąc miejscem skupienia zanieczyszczeń metalu. Układając dalszy odcinek spoiny należy krater dokładnie przetopić. Spoinę bez kraterów spawalniczych można też uzyskać przez wyprowadzenie końców spoiny na płytki wybiegowe.

  1. Wymiary obliczeniowe spoiny czołowej

Grubość obliczeniową a przyjmuje się równą grubości cieńszej z łączonych części, a w przyoadku niepełnych spoin czołowych - głębokości rowka do spawania zmniejszonej o 2mm. Jeśli w połączeniu teowym ze spoinami czołowo-pachwinowymi spełnione są warunki: c3 mm, c0,2t oraz ai≥t, to tak ukształtowane połączenie można traktować jak połączenie na spoinę czołową o grubości a=t. W przeciwnym razie obowiązują zasady jak dla spoin pachwinowych. Długość obliczeniową l spoin czołowych przyjmuje się równą długości spoiny bez kraterów.

  1. Kształty spoin pachwinowych. Wymiary obliczeniowe

Grubość obl. a przyjmuje się równą wyprowadzonej z grani spoiny wysokości trójkąta wpisanego w przekrój spoiny. Do obliczeń należy przyjmować nominalną grubość spoiny a=anom, przyjmowaną w całkowitych milimetrach; wyjątkowo stosuje się spoiny o grubości 2,5 i 3,5mm. W przypadku spoin wykonywanych automatycznie łukiem krytym lub metodami równorzędnymi, można przyjmować a=1,3anom - dla spoin jednowarstwowych, a=1,2anomanom+2mm - dla spoin wielowarstwowych. Jeżeli nie stosuje się specjalnych zabiegów technologicznych, to powinny być spełnione warunki: min{0,2t2,10mm; 2,5mm}anommin{0,7t1; 16mm}, t1, t2 - grubość cieńszej i grubszej części w połączeniu. W przypadku spoin obwodowych rur można przyjmować anom=t1. Długość obl. spoin przyjmuje się równą sumarycznej długości li, przy czym w przypadku spoin nieciągłych można uwzględniać w obl. tylko te odcinki, dla których 10ali100a i li≥40mm.

  1. Miejsca niedozwolone dla spoin pachwinowych

Spoin pachwinowych nie należy stosować: w strefach nagłej zmiany przekroju belki lub równoczesnego występowania znacznych naprężeń normalnych i stycznych (np. nad podporami belek ciągłych, w narożach ram), w przypadku obciążeń dynamicznych, w przypadku działania agresywnego środowiska.

  1. Podział złączy spawanych

Pachwinowa pozioma podolna, pachwinowa, pionowa, czołowa pozioma naścienna, podpawana pozioma naścienna, czołowa pozioma podolna, pachwinowa pozioma pułapowa, czołowa pozioma pułapowa.

  1. Ustalenie wytrzymałości obliczeniowej materiału spoiny

Oznaczenie elektrody: ER3.46, gdzie 46Rm/10

  1. Normowy warunek nośności na spoinę czołową rozciąganą osiowo lub ścinaną

Wzór ogólny: ((σ/)2+(/||)2)0,5fd, σ, - naprężenia w przekroju obliczeniowym połączenia w stanie sprężystym (tu  nie występuje)  warunek: σ/ fd, , || - odpowiednie współczynniki wytrzymałości spoiny, które należy zmniejszyć: o 10% jeśli spoina montażowa, o 20% jeśli spoina pułapowa, o 30% jeśli montażowa i pułapowa, tu: = 0,85 dla rozciągania i =1 dla ściskania.

  1. Normowy warunek nośności na spoinę czołową rozciąganą mimośrodowo

σ/fd, =1-0,15,  - stosunek naprężeń średnich do maksymalnych. (napr. średnie: σF=F/As, od zginania: σM=Fe/Ws, maksymalne: σ=σFM), ||=0,6, =V/Asv.

  1. Normowy warunek nośności na spoinę czołową rozciąganą mimośrodowo i równocześnie ścinaną

((σ/)2+(/||)2)0,5fd, =1-0,15,  - stosunek naprężeń średnich do maksymalnych (p. poprz. pyt.),

  1. Normowy warunek nośności na spoinę pachwinową podłużną lub poprzeczną w połączeniu zakładkowym obciążonym osiowo

F=F/(al)||fd, Re255MPa  ||=0,8, 255<Re355  ||=0,7, 355<Re460  ||=0,6.

  1. Normowy warunek nośności na spoinę pachwinową podłużną lub poprzeczną w połączeniu zakładkowym obciążonym siłą normalną i ścinającą

(σ2+32)0,5fd, p. rys., Re255MPa  =0,7, 255<Re355  =0,85, 355<Re460  =1, σ=F/As, σ==σ/(2)0,5.

  1. Obliczanie spoin pachwinowych łączących doczołowo wspornik dwuteowy ze słupem dwuteowym

p. rys., σ1=M/Isy1, (σ2+32)0,5fd, σ2=M/Isy2, σ2=22/(2)0,5, fd, 2||=P/A2s||fd, (σ2+3(||2+2))0,5fd.

  1. Obliczanie spoin pachwinowych w kształcie litery C, obciążonych siłą przechodzącą mimośrodowo względem ich środka ciężkości

p. rys., P=P/As||fd, M=Mr/I0, I0=Ix+Iy, W=((M+Pcos)2+(Psin)2)0,5fd.

  1. Spawanie metodą Sławianowa

Jest to spawanie elektryczne łukowe - elektrodą topliwą otuloną. Elektroda otulona to pręt metalowy, na który nałożono masę otulinową. Jej zadaniem jest osłanianie ciekłego metalu przed zetknięciem z powietrzem i oczyszczenie metalu ze szkodliwych domieszek. Pod wpływem ciepła łuku (ok. 6000°C) elektroda topi się wraz z otuliną wytwarzając żużel na powierzchni jeziorka ciekłego metalu. Ciekły metal wykazuje skłonności do łączenia się z gazami atmosferycznymi: tlenem, azotem i wodorem tworząc związki, które ujemnie wpływają na jego własności. Składniki otuliny mają własności: jonizujące przestrzeń łukową i stabilizujące łuk, gazotwórcze, żużlotwórcze, odtleniające i odazotujące stopiwo, regulujące skład chemiczny stopiwa, upłynniające żużel, wiążące masę otulinową.

  1. Izolacja łuku elektrycznego od atmosfery przy spawaniu ręcznym, półautomatycznym i automatycznym

Spawanie ręczne: ochronę stanowi atmosfera gazów wytworzonych z topiącej się otuliny elektrody (p. poprz. pyt.). Spawanie półautomatyczne: w ochronie gazu ochronnego - elektroda goła, ale cieńsza (ok. 2mm) jest to drut giętki nawinięty na bęben. Gaz ochronny: CO2 - SAGMA (shielded active gas metal welding), Ar lub He - SIGMA (shielded inert gas metal welding). Spawanie łukiem krytym: Zamiast otuliny stosuje się topnik w proszku, pod którego warstwą jarzy się łuk między elektrodą topliwą a przedmiotem spawania. Łuk jarzy się niewidocznie pod osłoną topnika zsypywanego z zasobnika. Elektroda w postaci drutu jest podawana samoczynnie z bębna przez podajnik ze ślizgowymi szczękami prądowymi. Na spoinie krzepnie żużel. Nadmiar topnika pozostały na spoinie jest zasysany z powrotem do leja zasypowego. B. duża wydajność: 1m/min, czyli 5÷40  szybciej niż ręcznie.

  1. Układanie spoiny o dużej grubości

Spoina o dużej grubości: czołowa o gr.>6mm, pachwinowa o gr.>8mm. Spoinę wykonuje się ściegami, jest to spoina wielowarstwowa. Każda warstwa może być wykonana jednym ściegiem zakosowym lub kilkoma prostymi. Ściegiem nazywa się warstwę stopiwa ułożoną jednym przejściem elektrody. Prowadząc ścieg ruchem postępowym prostoliniowym , otrzyma się wąski ścieg nazywany prostym. Jeśli ruch jest wahadłowy, otrzymuje się ścieg zakosowy. Ze względu na to, że warstwa pierwsza jest najmniej jednorodna i wykazuje liczne segregacje, grań spoiny wycina się i układa nową warstwę. Spoinę taką nazywa się podpawaną.

  1. Pozycje spawania

Podolna, naboczna, sufitowa, (pułapowa), pozioma, naścienna.

  1. Wady spoin

Wady wewnętrzne: pęcherze gazowe (A), żużle (po każdym ściegu trzeba oczyścić spoinę z żużla) (B), przyklejenie (C), niewłaściwy przetop (D), pęknięcie (E). Wykrywa się je metodami defektoskopowymi: ultradźwięki, prześwietlenie promieniami X lub γ.

Wady zewnętrzne (F): wklęśnięcie lica spoiny, nadmierny nadlew lica spoiny, podcięcie materiału, wypływ lica.

  1. Klasy spawanych konstrukcji stalowych i kategorie wytwórni tych konstrukcji

W zależności od ilości wad konstrukcje zalicza się do klas: 1 (najlepsza), 2, 3. Ponieważ zniszczenie elementu stalowego konstrukcji budowlanej jest zawsze związane z zagrożeniem życia ludzkiego, spawane elementy stalowe budowli zalicza się do klasy 1. Wytwórnia elementów stalowych powinna mieć uprawnienia do wykonywania połączeń spawanych klasy 1, a więc należeć do zakładów kategorii I. Są jeszcze kategorie II i III odpowiadające klasom 2 i 3.

  1. Kryteria odporności stali na pękanie zimne i gorące

Pękanie zimne: miarą odporności jest równoważnik węgla: Ce=C+Mn/6+(V+Cr)/5+Cu/13+P/2+0,0024t [mm], t - grubość blach spawanych. Jeżeli Ce0,4 i C0,2, to stal dobrze spawalna; jeśli nie, to stal spawalna warunkowo, np. trzeba wstępnie podgrzać elty do temperatury T0=350(Ce(1+0,005t)-0,25)0,5°C.

Pękanie gorące: Hcs=1000C(S+P+Si/25)/(3Mn+V+Cr). Hcs<4  stal odporna na pękanie gorące.

  1. Powstawanie naprężeń spawalniczych - p. rys.

ql- moc źródła ciepła, ql=UJ/v [J/cm], =0,4W/cm°C, cρ=4,3J/cm3°C, a=/cρ, Tmax(y,t)=ql/(g(4cρt)0,5)exp(-y2/4at), t0i=yi2/2a

  1. Powstawanie deformacji spawalniczych - p. rys.

  2. Charakterystyczne przekroje belek metalowych. Warunki powstania nieswobodnego skręcania

p. rys., Skręcanie nieswobodne występuje, gdy obciążenie nie przechodzi przez środek ścinania i zamocowanie uniemożliwia deplanację przekroju.

  1. Sprawdzanie nośności belki zginanej i równocześnie nieswobodnie skręcanej. Uproszczony sposób potraktowania nieswobodnego skręcania

e=1/A(Af2h+Awh/2), ys=e-I2y/Iyh, I2y=tf2bf23/12, I1y=tf1bf13/12, Iwy=bwtw3/12, Iy=I1y+I2y+Iwy, Ms=M+Md, B1max=ms(ch(kl/2)-1)/(k2ch(kl/2)), B2max=Mssh(kb)sh(ka)/(ksh(kl)), k=GId/(EI), Id=1/3biti3, I=A2dA, Nośność przekroju: M/MR+B/BR1, MR=Wfd.

  1. Minimalna wysokość belki

Ze względu na sztywność: np. belka swobodnie podparta obciążona równomiernie q: Mmax=ql0/8, fmax=5/384ql04/EI =5/48(ql02/8)l02/EI =5/48Mmaxl02/EI, σmax=Mmax/Wx =2Mmax/(Ih)  I=Wh/2  fmax=5/48Mmax/(Wh/2)l02/E =5/48σmax/E2l02/h  hmin/l0=5/24σmax/El0/fmax, smax=fdf', γf'=(γf,gg+γf,pp)/(g+p), l0/fmax  z normy, E=205GPa. Inaczej: np. dla belki obustronnie utwierdzonej fmax=1/384ql04/EI.

  1. Optymalna wysokość blachownicy

Ze względu na ekonomikę: A=Aw+2Af, Itwh3/12+2Af(h/2)2, W=I/(h/2) =twh2/6+Afh =Ah/2-twh2/3, w=h/tw, Aw=twh, A=2W/h+2/3h2/w, dA/dh=-2W/h2+4/3h/w=0, hopt=(3/2wW)(1/3)≥hmin, dla belek złożonych dochodzi jeszcze warunek minimalnej masy własnej: h=max(hmin, hopt), =Aw/A, W=Ah/2-twh2/3=Ah(1/2-/3), h=wtw, h2=wtwh =wAw=wA, W=A(wA)0,5(1/2-/3) =(wA3)0,5(1/2-/3), maksymalna nośność, gdy dW/d=0  =1/2, tw7+3h/1000, hopt=(3/2W/tw)0,5, σmax=Mmax/(WL)  W≥Mmax/fd.

  1. Konstrukcja blachownicy w miejscu zmiany przekroju poprzecznego - p. rys.

  2. Ustalanie klasy przekroju poprzecznego belki - p. rys. 39 i plik stateczn na kalkulatorze.

=(215/fd)0,5, pas: b'f/tf 9, 10, 14, >14; środnik: 33/, 39/, 42/K2, >42/K2, K2=0,4+0,6, gdy 01 i >1, K2=0,4/(1-), gdy <0 i >1, =a/bw, a- rozstaw żeber lub innych eltów usztywniających (jeśli ich nie ma, to a2/3bw).

  1. Nośność na zginanie przekroju belki

p. rys., pyt. 40, 41 i 42; dodatkowo: w przekroju 1: σ1=M1/Wfd, σ1cr=pRe; w przekroju 2: 0=V/Avfdv0,58fd, Av=bwtw  dla blachownic, 0cr=pvRe.

  1. Obliczanie współczynnika rezerwy plastycznej p i współczynnika niestateczności miejscowej p

p=0,5(1+pl) - obliczeniowy współczynnik rezerwy plastycznej (dla IPN i IPE px=1,07, dla HEA i HEB px=1,05), pl=Wpl/W, Wpl=|Sc|+|St|, Sc,St-momenty stat. ściskanej i rozciąganej częsci przekr. wzgl. osi obojętnej w stanie pełnego uplastyczn. Inaczej: pl=Mpl/Mspr, Mspr=Psprespr i Mpl=Pplepl  p. rys.

p=0,8(-p)-0,8 dla 0,75(-p)1, p=0,8(-p)-1,6 dla 1(-p)3, (-p)=b/tK/56(fd/215)0,5, K- wpółczynnik podparcia i obciążenia ścianki.

  1. Nośność przekroju belki na ścinanie

p. pyt. 41 i 39 (ściskanie żeber) i 96 (moment krytyczny)

  1. Interakcyjna nośność przekroju belki na zginanie i ścinanie

p. pyt. 41

  1. Normowe warunki nośności belki

p. 39, 40, 41, 42

  1. Moment krytyczny belki zginanej momentem równomiernym na całej jej długości i innym rozkładem

Obciążenie krytyczne to takie, przy którym belka traci stateczność, czyli następuje zwichrzenie giętno-skrętne (trzy składowe przemieszczenia: u, v, ). Dla belki swobodnie podpartej obciążonej na podporach momentami Mcr: Mcr0=/(yL) (EIyGId)0,5 (1+2EI/(GIdL))0,5, y - współczynnik długości wyboczeniowej przy wyboczeniu giętnym,  - współczynnik długości wyboczeniowej przy wyboczeniu skrętnym =1 dla podparcia widełkowego, =0,5, gdy belka przyspawana do sztywnej płyty, Id=1/3biti3, I=Iyh2/4  dla bisymetrycznego dwuteownika. Dla wykresów nieprostokątnych: Mcr=1/mMcr0: *obc. równomierne - m=0,88, *jedna siła w środku rozpiętości - m=0,74, *dwie siły w odstępie L/2 - m=0,96,*moment na jednej podporze - m=0,57, *rozkład dowolny (podpora lewa - M1, podpora prawa - M5, pomiędzy nimi M2, M3, M4 w równych odstępach) - m=(3M2+4M3+3M4+2Mmax)/(12Mmax).

  1. Sposoby zabezpieczenia belki przed zwichrzeniem

L przyjmuje się =1 dla eltów zginanych względem osi najmniejszej bezwładności przekroju i dla elementów konstrukcyjnie zabezpieczonych przed zwichrzeniem, tj. eltów, których pas ściskany jest stężony sztywną tarczą, dwuteowników walcowanych, gdy l135iy/(215/fd)0,5, przykłady - p. rys.

  1. Nośność środnika podciągu walcowanego pod ułożoną na nim belką

p. rys., c1=tw1+2(r1+tf1), c0=c1+5(r+tf), yc=h/2-(r+tf), σc=Mmax/Ixyc, PPR,w=c0twfdc, jeśli warunek nie spełniony, to trzeba zastosować żebro.

  1. Nośność środnika podciągu blachownicowego pod ułożoną na nim belką

p. rys., c1=tw1+2(r1+tf1), c0=c1+2(r+tf), PPR,c=kctw2fdc, kc=(15+25c0/tw)(tf/tw215/fd)0,5c0/tw, jeśli warunek nie spełniony, to trzeba zastosować żebro.

  1. Zadanie żebra poprzecznego w blachownicy i dobór jego geometrii

Żebro zapewnia niezmienność konturu przekroju poprzecznego w miejscach występowania dużych wartości siły tnącej (np. na podporze), zapobiega uplastycznieniu środnika w miejscach przyłożenia sił skupionych, zapewnia stateczność środnika - zapobiega jego wyboczeniu poprzez wymuszenie linii węzłowych podczas wybaczania (jeśli spełniony warunek: l135iy/(215/fd)0,5).

Wymiarowanie:

*Żebro dwustronne: bs≥bw/30+40, ts≥2bs(fd/E)0,5, Is=2[tsbs3/12+tsbs((bs+tw)/2)2]≥kbwtw3, k=1,5(bw/a)2≥0,75

*Żebro jednostronne (gdy nie jest stosowane do połączeń z belkami stropowymi): bs≥bw/24+50, ts≥2bs(fd/E)0,5, Is=tsbs3/12+tsbs((bs+tw)/2)2≥kbwtw3, k=1,5(bw/a)2≥0,75

*Sprawdzenie nośności na ściskanie żebra podporowego: R/(NRc)1, NRc=As0fd, As0=2bsts+30tw2 - pole badanego przekroju (bo przyjmuje się długość współpracującą środnika po 15tw w obie strony), Is0=Is+30tw(tw)3/12, is0=(Is0/As0)0,5, =0,8bw/is0, p=84(215/fd)0,5, =[1+(/p)2,4](-1/1,2).

  1. Wymiarowanie płytki stalowej pod stopką belki opartej na murze

p. rys., R0/(ab)Rm  wytrz. obl. muru, R0/(twc0)fd, c0=a+r+tf  a≥R0/(fdtw)-r-tf, ,σ=Mmax/Wfd Mmaxm00,5(b-bf)/2, W=at2/6  t≥0,5(b-bf)(3σm0/fd)0,5, fmax(b-bf)/1000, fmax=qmk0,5(b-bf)4/(8EI), I=at3/12, qmkmka, σmkm0f  t≥0,1540,5(b-bf)(σmk)1/3

  1. Połączenie przegubowe belki walcowanej ze słupem wielopiętrowym

Trzeba sprawdzić docisk do stolika: tbfdb≥R, fdb=1,25fd, Frezować górę stolika i jak na rys.

  1. Połączenie przegubowe belki walcowanej z podciągiem walcowanym

1-szy wariant tylko, gdy drugi koniec spoczywa na murze; 2-gi wariant również, gdy belka pomiędzy dwoma podciągami.

  1. Połączenie przegubowe belki walcowanej z blachownicą

Nie stosować połączeń sprężanych typu C, bo nie będzie możliwości obrotu; W konstrukcjach obc. dynamicznie nie spawać żeber do dolnej stopki blachownicy; może wystąpić ścięcie trzpieni lub uplastycznienie ścianki otworu.

  1. Połączenie sztywne belki walcowanej z blachownicą

  2. Kolejność układania spoin w styku montażowym blachownicy

wg. rys., zachowanie tej kolejności minimalizuje wpływ naprężeń własnych.

  1. Główne części słupa. Podział słupów ze względu na przekrój poprzeczny

Części słupa:

*Trzon - podstawowy element nośny, w słupie osiowo ściskanym jest przeważnie prętem pryzmatycznym. Przekrój poprzeczny może być pełnościenny (pojedynczy element walcowany lub z kilku elementów walcowanych) lub wielogałęziowy rozdzielny.

*Głowica - służy za podporę dla wyżej położonych części konstrukcji i przekazuje nacisk z tych części na trzon.

*Podstawa - rozkłada siłę osiową panującą w trzonie na fundament i kotwie słup w fundamencie.

Podział słupów: pełnościenne i wielogałęziowe rozdzielne.

  1. Wpływ imperfekcji (wstępnego wygięcia i naprężeń własnych) na sztywność osiową

Imperfekcje: Naprężenia własne, wygięcie wstępne, mimośród siły ściskającej. Wpływ naprężeń własnych: niech Aw=Af i c=1/8bf, wtedy charakterystyki przekroju zredukowanego: A”=0,833A, Ix”=0,785Ix, Iy”=0,422Iy. Wpływ wygięcia wstępnego: skrócenie pręta idealnego: l=Nl/EA, niech f0=l/500, wtedy l”=l+2f0/4l, itd..

  1. Krzywe σE, σcr i σc jako funkcje smukłości względnej

Siła krytyczna eulerowska: NE=2EI/(l)2=E/(l)2Ai2=2E/2A (bo =l/i), σE=NE/A=2E/2=Efd  E=2E/(2fd),, σcrE/γ=2E/(γ2)=crfd  cr=2E/(γ2fd), γ=4/3, σc=fd, =(1+(-)2n)-1/n, n - uogólniony parametr imperfekcji, (-)=/p  smukłość względna.

  1. Ustalanie smukłości porównawczej pręta ściskanego

p=/1,15(E/fd)0,5=84(215/fd)0,5.

  1. Nośność trzonu słupa pełnościennego

N/(NRc)1, NRc=Afd, =1 dla klas 1,2,3, =p dla klasy 4, p=0,8(-p)-0,8 dla 0,75(-p)1, p=0,8(-p)-1,6 dla 1(-p)3, (-p)=b/tK/56(fd/215)0,5, ścianka typu środnik: K=1, ścianka typu półka: K=3, =(1+(-)2n)-1/n, =min{x, y}, n - uogólniony parametr imperfekcji = 1,2÷2,5, (-)=(/p)()0,5, =l0/i, -współczynnik dł. wyboczeniowej, l0-długość pręta w osiach podpór, p=84(215/fd)0,5.

  1. Nośność trzonu słupa wielogałęziowego

aN/(NRc)1, x=xl0/ix, lm=(y2+m/2v2)0,5, v - smukłość postaciowa, m - liczba gałęzi słupa, dla słupa z przewiązkami: v=l1/i1, l1 - osiowy rozstaw przewiązek, i1, promień bezwł. przewiązki względem osi 1-1, w słupie skratowanym: v=5,3(A/(nA))0,5, A - pole przekroju wszystkich gałęzi, n - liczba płaszczyzn skratowania w kierunku wyboczenia, A=ADtgAD - pole krzyżulców w jednej płaszczyźnie, w jednym przedziale skratowania. Jeżeli x>m  projektujemy jak słup pełnościenny wybaczający się względem osi x, jeżeli x<m  słup będzie się wybaczał względem osi y, wtedy =min{1, p}, 1(1=l1/i1) - wsp. wyboczeniowy dla jednej gałęzi słupa wybaczającej się pomiędzy węzłami wiązań.

  1. Siła krytyczna trzonu słupa wrażliwego na działanie siły poprzecznej

  2. Zależność parametru (/GA) od typu wiązania gałęzi

  3. Sposoby łączenia przewiązki z gałęzią słupa i wymiarowanie mocowania przewiązki

  4. Konstrukcja przepony pośredniej w słupie z przewiązkami i skratowanym

  5. Konstrukcja głowicy słupa pełnościennego dwuteowego

  6. Konstrukcja głowicy słupa dwugałęziowego

  7. Konstrukcja i obliczanie przegubowej podstawy słupa z łożyskiem stycznym

  8. Konstrukcja i obliczanie podstawy słupa dwuteowego tylko z płytą poziomą

  9. Konstrukcja i obliczanie podstawy słupa z płytą poziomą i żebrami pionowymi

  10. Zmniejszanie grubości płyty poziomej podstawy słupa

  11. Otwory na śruby kotwiczne słupa w zależności od sposobu ich zabetonowania

  12. Zależność siły poprzecznej w słupie od imperfekcji geometrycznych

  13. Podział dźwigarów kratowych w zależności od typu ustroju statycznego i od obrysu

  14. Zasady konstruowania kratownic

  15. Wyznaczanie sił w pasach i wykratowaniu na podstawie sił przekrojowych

  16. Ustalanie znaków sił w prętach kratownicy

  17. Obliczanie zastępczego momentu bezwładności dźwigara kratowego

  18. Sposoby zwiększania sztywności giętnej dźwigara z jego płaszczyzny

  19. Długości wyboczeniowe pasa ściskanego dźwigara kratowego

  20. Zasady rozmieszczania tężników połaciowych poprzecznych i tężników pionowych w przekryciu

  21. Konstrukcja spawanego węzła kratownicy w przypadku, gdy zbiegające się pręty są z podwójnych kątowników

  22. Konstrukcja spawanego węzła kratownicy w przypadku, gdy zbiegające się pręty są z połówek dwuteowników

  23. Konstrukcja spawanego węzła kratownicy w przypadku, gdy zbiegające się pręty są z rur kołowych



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
spis treści metale, konstrukcje metalowe- Rykaluk
metale-ściąga, konstrukcje metalowe- Rykaluk
METALE 1, Konstrukcje metalowe-elementy
METALE2, Konstrukcje metalowe-elementy
METALE3, Konstrukcje metalowe-elementy
METALE2B, Konstrukcje metalowe-elementy
METALE, Konstrukcje metalowe-elementy
metale ściąga 3, Budownictwo ogólne, KONSTRUKCJE STALOWE, Konstrukcje metalowe wykłady, Egzamin, ści
metale-połączenia, Budownictwo, Konstrukcje metalowe, Laborki
opracowane metale, Budownictwo Politechnika Rzeszowska, Rok IV, Konstrukcje Metalowe, Konstrukcje me
Metale SILOS, Opis techniczny z konstrukcji metalowych
metale ściąga 2, Budownictwo ogólne, KONSTRUKCJE STALOWE, Konstrukcje metalowe wykłady, Egzamin, ści
metale ściąga, Budownictwo ogólne, KONSTRUKCJE STALOWE, Konstrukcje metalowe wykłady, Egzamin, ściąg
metale, Budownictwo AGH 1, Propsy na V i VI semestr, Kaśka, konstrukcje metalowe, egzamin, ściągi, m
Metale Laboratorium, Konspekt, Ćwiczenie laboratoryjne nr 1 z Konstrukcji Metalowych
pytania metale elementy, Budownictwo PWR WBLiW, Semestr V, Konstrukcje metalowe EiH, Wykład
metale - ściąga, Studia, Przyszle lata, III rok pg, Konstrukcje metalowe
Metale ciezkie, Studia, Konstrukcje metalowe I, Egzamin

więcej podobnych podstron