P3040907

; io. Wpływ temperatury na stany graniczne nośności

2.10. Wpływ temperatury na stany graniczne nośności

2.10.1. Uwagi ogólne

Na nośność i niezawodność konstrukcji metalowych eksploatowanych w krąju mogą mieć wpływ temperatury pochodzenia:

□    klimatycznego,

□    pożarowego,

0    technologicznego.

Do projektowania konstrukcji przyjmuje się temperaturę odniesienia + 10°C. która jest umowną temperaturą scalania konstrukcji. Przy projektowaniu elementów metalowych konstrukcji zróżnicowany wpływ mąją klimatyczne temperatury niższe i wyższe od umownej temperatury scalania + 10°C.

Zarówno temperatury niższe - 30°C jak i wyższe + 30 C mogą generować w konstrukcji dodatkowe naprężenia spowodowane brakiem swobody odkształcania długich elementów konstrukcyjnych. Temperatury klimatyczne, w szczególności niższe, wpłynąć mogą na zmianę (pogorszenie się) właściwości fizycznych metalu konstrukcji.

W pracy (301 wyszczególnia się temperatury pochodzenia pożarowego:

■    do 100°C — temperatury w pożarze zlokalizowanym,

1    100°C śT< 600°C — nazywane temperaturami podwyższonymi i wysokimi,

■    T> 600°C — temperatury bardzo wysokie.

Obliczenia konstrukcji z uwzględnieniem temperatur pożarowych są w szczególności uzasadnione dla określania stanów granicznych konstrukcji szkieletowych wielokondygnacyjnych.

2.10.2. Temperatury klimatyczne

Wpływ temperatur klimatycznych jest zróżnicowany w odniesieniu do budowli parterowych i wielokondygnacyjnych. Dla obiektów parterowych w obliczeniach można pominąć wpływ temperatur pochodzenia klimatycznego, projektując dylatacje termiczne w kierunku podłużnym obiektu. Zgodnie z normą PN-90/B-03200 zaleca się następujące warunki dla obiektów parterowych:

□    długość obiektu lub jego części oddylatowanej nie powinna przekroczyć:

—    w budynkach zamkniętych (halach) — 150 m,

—    w obiektach otwartych (estakadach) — 120 m;

□    odległość między nąjdalszymi podporami poziomymi (stężającymi ramami portalowymi lub pionowymi stężeniami międzysłupowymi) przekazującymi obciążenia na fUndament w kierunku podłużnym hali nie powinna przekraczać 60 m;

□    odległość od przerwy dylatacyjnej do stężenia międzysłupowego również nie powinna przekraczać 60 m.

Obliczenia wpływu temperatury na nośność szkieletu stalowego wielokondygnacyjnego i wielotraktowego należy wykonywać z uwzględnieniem wymogów normy PN-86/B-O2015.

Podstawy projektowani* konstrukcji metalowych

Z pracy 1401 wynika, te wskutek działania temperatur klimatycznych słupy zewnętrzne ulegają przeciążeniu latem, zaś słupy wewnętrzne w zimie. Naprężenia wywołane działaniem temperatur klimatycznych w stanie sprężystym konstrukcji sięgąją 15 *« wytrzymałości obliczeniową) lub więcej, gdy uwzględnia się wpływ wyboczenia.

- i

Rys.2.12. Temperatury krytyczne atall

Jak już nadmieniano, temperatury klimatyczne mają duży wpływ na właściwości sprężysto-plastyczne niektórych gatunków stali Na rys.2.12 pokazano krzywą obrazującą zmianę energii absorbowanej w próbie udarności Charpy‘v#o dla stali niskostopowych w różnych temperaturach. Zakres temperatur między temperaturą 7*. która nazywa się krytyczną temperaturą stanu kruchości, u temperaturą T_n nazywaną krytyczną temperaturą stanu ciągliwego (dla wartości energii absorbowanej - pracą udarności U - podanej na rys.2.12*. jest zróżnicowany i zależy od gatunku stali.

Dla stali niestopowych temperatura 7* jest równa ok 45^WC. a T_p +45°C, natomiast dla stali niskos topowych odpowiednio -60°C 8 60°C. Temperatura stanu kruchości 7* dla stali niestopowych półuspokojonej i uspokojoną) jest odpowiednio wyższa. Wpływ na wartości krytycznej temperatury stanu kruchości 7* mąją: zawartość węgla w stali, grubość elementu konstrukcyjnego, naprężenia własne (resztkowe) 1461, karby zewnętrzne, otwory. Mały przyrost zawartości węgla w stali obniża zdolność absorbowania energii i podwyższa temperaturę krytyczną 7*. Grubsze elementy mąją wyższe temperatury krytyczne niż cieńsze. Naprężenia własne znacznie podwyższąją temperaturę krytyczną 7*. czyli zwiększają skłonność stali do kruchości. Stąd też elementy spawane mąją podwyższoną skłonność do pęknięć. Wpływ karbu na kruchość elementów stalowych scharakteryzowano wcześniej.

.3. Temperatury w pożarze zlokalizowanym

Zachowanie się konstrukcji stalowych w pożarach szeroko omawiano w pracy 148|. Obliczenia nośności granicznej szkieletów stalowych można wykonywać dla temperatur istniejących w pożarze zlokalizowanym. Stany graniczne nośności w sytuacji pożaru zlokalizowanego, a więc w temperaturach do I00°C. można sprawdzać metodą współczynników częściowych. Stosąje się wtedy kombinację wyjątkową obciążeń zgodnie z normowymi zasadami ustalania obciążeń wg PN-82/B-02000 Wartości obliczeniowe obciążeń zmiennych mnoży się przez współczynniki jed-noczesności =* 0,8 i sumąje z obciążeniami stałymi oraz obciążeniami wynikąjącymi z efektów podgrzania do temp. 100°C elementów stalowych stropów i ścian jednego pomieszczenia w budynku. Podgrzanie stali ma istotne znaczenie tylko dla konstrukcji statycznie niewyana-

n*