PROJEKTOWANIE I OBLICZANIE PŁATWI WALCOWANYCH NA GORĄCO

Transkrypt

1 Projekt SKILLS

2 PROJEKTOWANIE I OBLICZANIE PŁATWI WALCOWANYCH NA GORĄCO

3 CELE MODUŁU SZKOLENIOWEGO Umiejętność projektowania płatwi z kształtowników walcowanych na gorąco Umiejętność obliczania i sprawdzania płatwi z kształtowników walcowanych na gorąco Umiejętność uwzględniania w obliczeniach poszycia stabilizującego płatwie 3

4 Zawartość Wstęp Projektowanie i detale konstrukcyjne Obliczenia Oddziaływania i obciążenia Nośność przekroju Zwichrzenie Stabilizacja płatwi przez pokrycie Pojęcia Skutki przy sprawdzaniu płatwi Sprawdzenie elementów poszycia Wnioski 4

5 WSTĘP

6 WSTĘP Typowy projekt prostego budynku przemysłowego 6

7 WSTĘP Płatwie kalenicowe Płatwie Płatwie okapowe 7

8 WSTĘP Rama 8

9 WSTĘP Stężenie połaciowe Fot. APK 9

10 WSTĘP Stężenie pionowe Fot. APK 10

11 WSTĘP 11

12 WSTĘP Fot. APK 12

13 WSTĘP Funkcja płatwi w strukturze budynku Przeniesienie obciążeń pionowych na elementy główne (ramy) Przeniesienie obciążeń poziomych na stężenia Udział w stabilizacji budynku, jako słupki dźwigara wiatrowego i stężenia połaciowego Stabilizacja rygli 13

14 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE

15 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Wybór przekroju Kształtowniki walcowane na gorąco(ipe, UPE) Kształtowniki profilowane na zimno(sigma, Z, C) 15

16 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Wybór typu elementu Kratownica Kształtowniki ażurowe: w szczególnych przypadkach 16

17 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Kryteria wyboru przekroju Rozpiętość płatwi(duża czy mała?) Obciążenia płatwi (wiatr, śnieg, obciążenia związane z utrzymaniem pokrycia) Schemat statyczny płatwi Siła w płatwi(moment zginający i siła osiowa?) 17

18 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Kształtowniki walcowane na gorąco Seria«I»: wybór, gdy dominuje zginanie IPEa IPE IPN IPEo lekki Seria«H»: wybór, gdy podwyższone ryzyko wyboczenia HEAA HEA HEB HEM ciężki lekki ciężki 18

19 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Schemat statyczny Płatwie na dwóch podporach przegubowych Płatwie na trzech podporach Płatwie ciągłe na długości budynku Płatwie wieloprzęsłowe z przegubami 19

20 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Płatwie na dwóch podporach przegubowych Płatwie statycznie wyznaczalne q R =0,5qL M = ql 2 /8 R =0,5qL Korzyści: łatwy montaż łatwy transport Wady: większeugięcie(5/384ql 4 /EI) większy moment zginający większy ciężar płatwi 20

21 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Płatwie na trzech podporach przegubowych M App = -ql 2 /8 q M trav = ql 2 /14,2 Korzyści: Wady: łatwy montaż łatwy transport zmniejszenie ugięcia (max: 42% ugięcia płatwi statycznie wyznaczalnej) większy moment zginający średni ciężar R =0,375qL R =1,25qL R =0,375qL 21

22 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Płatwie na trzech podporach przegubowych Zmienne położenie płatwi ciągłych Równomierny rozkład sił na rygle (skutek ciągłości) Płatwie na dwóch podporach przegubowych przy skrajnych ryglach: 22 Uwaga na zróżnicowane ugięcie Ryzyko nagromadzenia wody

23 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Płatwie ciągłe q M trav,max = ql 2 /13 M app,max = -ql 2 /9,4 Korzyści: małe ugięcie (max: 20% ugięcia płatwi statycznie wyznaczalnej) mały ciężar R =0,393qL R =1,143qL R =0,929qL Wady: kosztowny montaż(węzły uciąglające) trudność zapewnienia sztywności połączenia 23

24 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Styki uciąglające Lokalizacja Napodporze(1): Korzyść: łatwy montaż Wada: większe siły W przęśle(2): Korzyść: Wada: mniejsze siły trudniejszy montaż

25 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Styki uciąglające na podporze 25

26 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Styki uciąglające na podporze 26

27 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Płatwie wieloprzęsłowe z przegubami q 0,15 L Korzyść: prosty montaż Wady: uciążliwa wymiana przęsła płatwi powstanie mechanizmu 27

28 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Połączenie przegubowe w płatwi wieloprzęsłowej z przegubami 0,15L 28

29 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Zamocowanienabelce spadek<10% Wystarczające połączenie śrubowe 29

30 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Zamocowanienabelce spadek>10% Połączenie śrubowe niewystarczające Uwaga na obrót płatwi 30

31 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Płatwie usztywnione zastrzałami Wariant 1 Wariant 2 31

32 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Płatwie usztywnione zastrzałami Układ płatew zastrzał = stabilizacja przeciwskrętna rygla Układ płatew zastrzał zapewnia ciągłość płatwi Przekrój zastrzału: kątownik, podwójny kątownik Uwaga: ściskanie w płatwi wywołane przez usztywnienie Uwaga: zmiana rozkładu momentu(podpory pośrednie płatwi) Uwaga: dodatkowe siły stabilizujące obciążające płatwie 32

33 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Ściągi Ściągi pojedyncze Ściągipodwójne Ściągi ukośne Płatwie kalenicowe 33

34 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Ściągi Zmniejszenie rozpiętości płatwi w odniesieniu do momentu zginającego względem osi mniejszej bezwładności Przekazanie na rygle obciążeń równoległych do płaszczyzny dachu Przekrój: pręty gwintowane kątowniki płaskowniki (rzadko stosowane) 34

35 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Ściągi Detal płatwi kalenicowej 35

36 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Ściągi Detal płatwi kalenicowej 36

37 PROJEKTOWANIE I DETALE KONSTRUKCYJNE Płatew pośrednia 2 płatwie kalenicowe Zastrzał Ściągi Fot. APK 37

38 OBLICZENIA ODDZIAŁYWANIA I OBCIĄŻENIA

39 OBLICZENIA ODDZIAŁYWANIA I OBCIĄŻENIA 3 typy oddziaływań zmiennych Obciążenie śniegiem PN-EN n H n V n Obciążenie wiatrem PN-EN v Obciążenia związane z konserwacją pokrycia EN e H e V e 39

40 OBLICZENIA ODDZIAŁYWANIA I OBCIĄŻENIA Obciążenia użytkowe dachów Klasyfikacja dachów PN-EN Kategoria H I K Sposób użytkowania Dachy bez dostępu z wyjątkiemzwykłego utrzymania i napraw Dachy z dostępem ze sposobem użytkowania zgodnie z kategoriami A dod (mieszkanie, biuro, sklepy ). Dachy z dostępem z przeznaczeniem do specjalnych usług, np. takich jak powierzchnie lądowania helikopterów. 40

41 OBLICZENIA ODDZIAŁYWANIA I OBCIĄŻENIA Obciążenia użytkowe dla kategorii H Dach q k [kn/m 2 ] Q k [kn] KategoriaH q k Q k UWAGA 1 Dla la kategorii H wartości q k mogą być wybrane z zakresu 0,00 kn/m 2 do 1,0 kn/m 2 i Q k z zakresu 0,9 kndo 1,5kN. Wartościami zalecanymi są: q k = 0,4 kn/m², Q k = 1,0 kn. UWAGA 3 Można przyjąć, że obciążenie q k jest przyłożone na powierzchni A, która może być podana w Załączniku Krajowym. Wartością zalecaną dla A jest 10 m 2, z zakresu od zera do powierzchni całkowitej dachu. UWAGA 4 Na dachach (szczególnie kategorii H), nie trzeba uwzględniać obciążeń użytkowych w kombinacjach z obciążeniami od śniegu i/lub wiatru. 41

42 OBLICZENIA ODDZIAŁYWANIA I OBCIĄŻENIA Obciążenia użytkowe dla kategorii H Wartości z poprzedniej tablicy nie uwzględniają niekontrolowanego gromadzenia materiałów budowlanych, które może wystąpić w czasie prac związanych z utrzymaniem budynku. PN-EN (2) Należy przeprowadzić oddzielne sprawdzenie dachów przy założeniu niezależnie działającego obciążenia skupionego Q k i dla obciążenia równomiernierozłożonegoq k. PN-EN (3)P Zaleca się obliczać dachy o konstrukcji innej niż z lekkimi przekryciami naobciążenie1,5knnapowierzchnikwadratuobokach50mm. PN-EN (4) 42

43 OBLICZENIA ODDZIAŁYWANIA I OBCIĄŻENIA Siły występujące w płatwiach Przeniesienie obciążeń pionowych na rygle Moment zginający w płaszczyźnie i siła ścinająca Moment zginający z płaszczyzny i siła ścinająca Moment skręcający(zwykle pomijany) Przeniesienie obciążeń poziomych na stężenia wiatrowe Siła normalna we wszystkich rzędach płatwi 43

44 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU

45 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU Klasyfikacja przekroju Wewnętrzne części ściskane EN Klasa Część zginana Część ściskana i zginana c - f y f y + c f y αc - + f y α > 0,5 α 0, 5 1 c t 72ε c t 396ε 13α 1 c t 36ε α 2 c t 83ε c t 456ε 13α 1 c t 41,5ε α 45

46 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU Klasyfikacja przekroju Wewnętrzne części ściskane Klasa Część zginana Część ściskana i zginana f y + f y + c - f y c - ψf y ψ > 1 ψ 1 3 c t 124ε c t 42ε 0,67 + 0,33ψ c t 62ε 1 ( ψ ) ψ ε = 235 f y 46

47 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU Klasyfikacja przekroju Wspornikowe części pasów PN-EN Klassa Część ściskana + f y 1 c t c 9ε Pasy kształtowników walcowanych zwykle klasy 1, 2 2 c t 10ε 3 c t 14ε 47

48 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU Nośność przekroju Moment zginający w płaszczyźnie M M Ed c,rd 1,0 Klasa1i2 Klasa3 Klasa4 PN-EN M = c,rd W γ pl f M0 y M = c,rd W γ el f M0 y M = c,rd W γ eff f M0 y Otwory na łączniki w pasie rozciąganym można pomijać w obliczeniach, jeśli spełniony jest warunek: A f, net 0, 9 γ M2 f u A f γ f y M0 48

49 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU Nośność przekroju Moment zginający w płaszczyźnie Otwory na łączniki w rozciąganej strefie środnika można pomijać w obliczeniach jeśli dla całej strefy rozciąganej przekroju spełniony jest warunek: A zone, net 0, 9 γ M2 f u A zone γ M0 f y Nie uwzględnia się w obliczeniach otworów zwykłych, jeśli mają być wypełnione łącznikami. 49

50 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU Nośność przekroju Ścinanie V c,rd V V = V Ed c,rd pl,rd 1,0 = A V ( ) f 3 γ y M0 PN-EN (1) A v dlaprzekrojówwalcowanychi ih, obciążonych równolegle do środnika A V = A ( t w + r ) tf ηhw w 2bt t f + 2 A v dlaprzekrojówwalcowanychi ih, obciążonych równolegle do półek A V = A h w t w Gatunekstali S460 Gatunekstali >S460 η = 1,2 η = 1,0 50

51 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU Nośność przekroju Stateczność przy ścinaniu Sprawdzenie według PN-EN , jeśli: h w PN-EN (6) t w ε > 72 η To sprawdzenie jest zawsze zadowalające w przypadku płatwi z kształtowników walcowanych na gorąco 51

52 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU Nośność przekroju Zginanie i ścinanie Sprawdzenie, jeżeli: V > 0 V PN-EN (1) Ed, 5 c,rd Redukcja granicy plastyczności uwzględniana przy obliczaniu nośności przy zginaniu: ( ρ ) y f y, r e d = 1 f lub: w przypadku belek z dwuteowników bisymetrycznych, zginanych względem osi największej bezwładności: M y,v,rd = W pl,y γ ρa 4t M0 2 w w f y,lecz M M y, V,Rd y, c,rd 52

53 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU Nośność przekroju Zginanie i ścinanie Współczynnik redukcji ρ: PN-EN (3) 2V ρ = V Ed pl,rd

54 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU Nośnośćprzekroju Zginanieisiłapodłużna Klasa1i2 W przypadku dwuteowników I i H można pomijać redukcję nośności przy zginaniu względem osi największej bezwładności, jeżeli: NEd 0, 25N pl,rd i W przypadku dwuteowników I i H można pomijać redukcję nośności przy zginaniu względem osi najmniejszej bezwładności, jeżeli: N Ed 0,5 h γ w t M0 w f y N Ed h w γ t w M0 f y PN-EN (4) 54

55 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU Nośnośćprzekroju Zginanieisiłapodłużna Klasa1i2 Nośność plastyczna przy zginaniu względem osi największej bezwładności Nośność plastyczna przy zginaniu względem osi najmniejszej bezwładności n a/2 n > a/2 n a n > a ( 1 n) ( 1 0, a) M = M 5 N, y,rd pl,y,rd M N, z,rd M = N, y,rd Mpl,y,Rd M = M N, z,rd pl, z,rd = M pl, z,rd 1 n a 1 a 2 n = N Ed, N i a = ( A 2bt ) A, lecz a 0, 5 Rd pl,rd f 55

56 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU Nośnośćprzekroju Zginanieisiłapodłużna Klasa1i2 Zginanie dwukierunkowe: M M y,ed N,y,Rd α M + M z,ed N, z,rd β 1 PN-EN (5) DladwuteownikówIiH α = 2 i,lecz β = 5n β 1 56

57 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU Nośnośćprzekroju Zginanieisiłapodłużna Klasa3 σ x,ed y PN-EN γ M0 Nośnośćprzekroju Zginanieisiłapodłużna Klasa4 f A eff N f Ed y γ M0 + M W y,ed + N eff,y,min f Ed y e γ Ny M0 + M W z,ed + N eff, z,min f Ed y e γ Nz M0 1 PN-EN

58 OBLICZENIA NOŚNOŚĆ PRZEKROJU Nośność przekroju Zginanie, ścinanie i siła podłużna Nośność, jak przy interakcji zginanie siła podłużna, jeżeli: VEd 0, 5V c,rd PN-EN (2) W przeciwnym razie przyjmuje się dla przekroju czynnego przy ścinaniu zredukowaną granicę plastyczności: ( 1 ρ) f y 58

59 OBLICZENIA KRYTERIUM STATECZNOŚCI W PRZYPADKU PŁATWI NIESTĘŻONYCH

60 OBLICZENIA KRYTERIUM STATECZNOŚCI Belki zginane o stałym przekroju M M Ed b,rd 1,0 PN-EN Nośność elementu na zwichrzenie: M = b,rd Współczynnik zwichrzenia(redukcyjny): χ LT = φ LT + χ φ LT 1 W 2 LT y γ λ f y M1 2 LT ( λ 0, ) [ ] 2 + α φ 0 + λ LT =,51 LT LT 2 LT PN-EN

61 OBLICZENIA KRYTERIUM STATECZNOŚCI Parametr imperfekcji Krzywa zwichrzenia a b c d Parametr imperfekcji α LT 0,21 0,34 0,49 0,76 Krzywa zwichrzenia Przekrój poprzeczny Ograniczenia Krzywa zwichrzenia Dwuteowniki walcowane h/b 2 h/b > 2 Dwuteowniki spawane h/b 2 h/b > 2 Inne przekroje - d a b c d 61

62 OBLICZENIA KRYTERIUM STATECZNOŚCI Belki zginane i ściskane niestężone PN-EN χ N y N Rk Ed γ M1 + k yy M χ y,ed LT M + M y,rk γ y,ed M1 + k yz M z,ed M + M z,rk γ M1 z,ed 1 χ N z N Rk Ed γ M1 + k zy M χ y,ed LT M + M y,rk γ y,ed M1 + k zz M z,ed M + M z,rk γ M1 z,ed 1 M y,ed i M z,ed : Momenty spowodowane przesunięciem osi obojętnej przekroju klasy 4 k,,, : Współczynniki interakcji według yy kzz kyz kzy Załącznika A lub B normy PN-EN Załącznik krajowy do normy PN-EN zaleca stosowanie alternatywnej metody 2 wg Załącznika B. 62

63 OBLICZENIA KRYTERIUM STATECZNOŚCI Współczynnik wyboczenia χ = φ + φ Parametr imperfekcji 1 2 λ 2 ( λ 0,2 ) [ ] 2 + α φ = 0,51 + λ PN-EN Krzywa wyboczenia a 0 a b c d Parametr imperfekcji α 0,13 0,21 0,34 0,49 0,76 63

64 OBLICZENIA KRYTERIUM STATECZNOŚCI Krzywa wyboczenia Przekroje poprzeczne Ograniczenia Wyboczenie względem osi Krzywa wyboczenia Inne S 460 Dwuteowniki walcowane h/b > 1,2 h/b 1,2 t f 40mm 40 mm< t f 100 mm t f 100mm t f > 100 mm y y z z y y z z y y z z y y z z a b b c b c d d a 0 a 0 a a a a c c 64

65 OBLICZENIA KRYTERIUM STATECZNOŚCI Smukłość względna Siła krytyczna względem osi y N cr,y cr,y λ = Siła krytyczna względem osi z 2 π EI = L y N N Rk cr L cr,y jest odległością między2 ryglami N cr,z 2 π EI = L cr,z z L cr,z jest odległością między2 ryglami lub ryglem i ściągiem 65

66 OBLICZENIA KRYTERIUM STATECZNOŚCI W PRZYPADKU PŁATWI(CZĘŚCIOWO) STĘŻONYCH

67 OBLICZENIA KRYTERIUM STATECZNOŚCI Belki zginane i ściskane(częściowo) stężone χ op γ α M1 ult,k 1,0 PN-EN α ult,k : jest najmniejszym współczynnikiem zwiększającym obciążenie obliczeniowe, przy którym krytyczny przekrój poprzeczny osiąga nośność charakterystyczną w warunkach płaskiego stanu deformacji χ op : jest współczynnikiem niestateczności (redukcyjnym) odpowiadającym smukłości względnej λ op Uwaga: Ta metoda nie ma zastosowania przy zginaniu dwukierunkowym. Należy więc upewnić się, że element stabilizujący jest zdolny do przejęcia obciążeń działających w jego płaszczyźnie. 67

68 OBLICZENIA KRYTERIUM STATECZNOŚCI Obliczenie λ op λ = op α α ult,k cr,op α cr,op : jestjestminimalnymwspółczynnikiem zwiększającym obciążenie obliczeniowe działające w płaszczyźnie, przy którym rozpatrywana część konstrukcji osiąga wartość obciążenia krytycznego przy niestateczności sprężystej z płaszczyzny układu 68

69 OBLICZENIA KRYTERIUM STATECZNOŚCI Propozycja obliczania α ult,k = N χ N y Ed Rk α ult,k 1 + k yy M M y,ed y,rk N Rk,M y,rk :charakterystycznanośnośćsprężystaprzekroju χ y : k yy : C my,0 : współczynnik wyboczenia giętnego (redukcyjny) przy wyboczeniu w płaszczyźnie k yy C = 1 χ my,0 N Ed y N cr,y współczynnikrównoważnegostałegomomentu 69 PN-EN Załącznik A

70 OBLICZENIA KRYTERIUM STATECZNOŚCI Propozycja obliczania α cr,op Obliczanie za pomocą odpowiedniego oprogramowania Lub: z zależności liniowej między wyboczeniem z płaszczyzny i zwichrzeniem α cr,op = 1 Min( α cr,z, α 1 cr,t ) 1 + α cr,lt α cr, z = N N cr,z Ed α cr,t = N N cr,t Ed α cr,lt = M M cr Ed 70

71 OBLICZENIA KRYTERIUM STATECZNOŚCI Siła krytyczna przy wyboczeniu skrętnym N cr T 2 s = π EIza π EIw + + GI t is L L 2 y 2 z i = i + i + a 2 PN-EN Załącznik BB.3.3 G a a: jest odległością między środkiem ciężkości płatwi a osią poziomego stężenia ciągłego wystarczająco sztywna blacha pokrycia może stanowić stężenie boczne 71

72 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM

73 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Dotyczy rodzaju pokrycia Blacha trapezowa/blacha zgodna z PN-EN

74 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Klasy konstrukcji PN-EN (6) Klasa konstrukcji I: konstrukcja, którą projektuje się z uwzględnieniem udziału kształtowników i blach profilowanych na zimno w nośności i stateczności całego układu. Klasa konstrukcji II: konstrukcja, którą projektuje się z uwzględnieniem udziału kształtowników i blach profilowanych na zimno w nośności i stateczności pojedynczych elementów. Klasa konstrukcji III: konstrukcja, którą projektuje się przy założeniu, że blachy profilowane na zimno jedynie przenoszą obciążenia na układ konstrukcyjny. 74

75 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Efekt1 Blacha przeciwdziała przesunięciu bocznemu płatwi w płaszczyźnie dachu Płatew i blacha stan nieodkształcony v S v =dv/dx x Płatew i blacha stan odkształcony blacha przeciwstawia się obrotowi dzięki swojej sztywności S 75

76 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Konsekwencje przy sprawdzaniu płatwi Płatew można uważać za stężoną w płaszczyźnie bocznej, jeżeli spełniony jest warunek 2 2 π π 70 S EI w + GI EI 2 T + z = 2 L L h 2 0,25h S 2 min PN-EN BB.2.1 S S S min 76

77 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Sztywność na ścinanie S F S L F S = F L 77

78 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Obliczanie sztywności na ścinanie S blachy stalowej ( ) b s 3 = 1000 t roof PN-EN (10) hw S + S t s h w b roof :sztywnośćnaścinaniewn mm/mm :grubośćblachywmm :rozstawpłatwiwmm :wysokośćfałdyblachywmm :szerokośćdachuwmm 78

79 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Obliczanie sztywności na ścinanie S blachy stalowej Kierunek fałd 79

80 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Zakres stosowania wyrażenia S = 1000 t + 3 ( ) b roof h s w Połączenie blachy do płatwi w każdej fałdzie, a jeżeli poszycie jest łączone w co drugiej fałdzie przyjmuje się 0,2S zamiast S Połączenie arkuszy blachy po obu stronach zakładki i na obu brzegach W przeciwnym razie: Wytyczne ECCS N 88 80

81 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Efekt2 Blacha przeciwdziała skręcaniu płatwi Płatew i blacha stan nieodkształcony Płatew i blacha stan odkształcony blacha i połączenie przeciwdziałają skręcaniu płatwi 81

82 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Konsekwencje przy sprawdzaniu płatwi Płatew można uważać za skutecznie stężoną przeciwskrętnie, jeślispełnionyjestwarunekgranicznydlac θ,k C 2 Mpl,k θ, k KθK υ PN-EN BB.2.2 EIz K ν :0,35wprzypadkuanalizysprężystej K ν :1,00wprzypadkuanalizyplastycznej K θ :współczynnikuwzględniającyrozkładmomentów 82

83 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM WspółczynnikK θ Przypadek 1 2a 2b 3 Rozkład momentów M > 0 M < 0 M > 0 M < 0 M < 0 M > 0 M > 0 bez stężeń poprzecznych ze stężeniami poprzecznymi 4,0 0 3,5 0,12 0,23 2,8 0 83

84 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM ObliczanieC θ,k Sztywność C θ,k w przypadku belki stabilizowanej ciągłym poszyciem można wyznaczać z zależności 1 C θ,k = + + PN-EN BB.2.2 CθR,k CθC,k CθD,k C θ,rk : sztywność obrotowa związana z poszyciem przy założeniu sztywnych połączeń C θ,ck : sztywność obrotowa związana z połączeniami poszycia z belką C θ,dk : sztywność dystorsyjnabelkiw przypadku kształtowników walcowanych = 84 C θd,k

85 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM WartościC θ,rk ic θ,ck Zachowanie mechaniczne zespołu blachy i połączeń Wartości obliczone na podstawie badań Uproszczone wzory doświadczalne zamieszczone w PN-EN Istotne czynniki: Grubość blachy Szerokość fałdy Szerokość półki kształtownika Obciążenie Rodzaj połączenia 85

86 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Sprawdzenie blachy przy ścinaniu w jej płaszczyźnie Hipoteza rozdziału ścinania w blasze L q Płatew + - b Kierunek fałd ql/2b + T - -ql/2b Płatew + - Rygiel 86

87 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Sprawdzenie blachy przy ścinaniu w jej płaszczyźnie Kryteria weryfikacji według: Wytyczne ECCS N 88 Sprawdzenie na ścinanie połączenia między arkuszami blachy Sprawdzenie na ścinanie połączeń między blachą i podporą Sprawdzenie na zniszczenie końców blachy Sprawdzenie wyboczenia blachy Niedopuszczalne modele zniszczenia (nieplastyczne) 87

88 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Nośność przy ścinaniu połączenia między arkuszami blachy V max : jest maksymalną siłą ścinającą n : jest liczbą płatwi -1 n s F s ß 1 ß 3 F p P 1 1 max = nsfs + 1 n β3 β : jest liczbą łączników uszczelniających (w połączeniu arkuszy) bez wliczania łączników na płatwiach : jest nośnością łącznika uszczelniającego : jest współczynnikiem uwzględniającym liczbę łączników między 1 blachą i płatwią : jest współczynnikiem uwzględniającym rozmieszczenie łączników między blachą i płatwią : jest nośnością łącznika głównego (między blachą i płatwią) 88 ( n + ) Fp Vmax

89 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Nośność przy ścinaniu połączenia między arkuszami blachy ß 1 liczba łączników między blachą 1 i płatwią liczba łączników między blachą 2 i płatwią liczba łączników między blachą 3 i płatwią 89

90 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Nośność przy ścinaniu połączenia między arkuszami blachy ß 1 Liczba łączników między 1 blachą i płatwią Łącznikiw zagłębieniach fałd Łączniki na wierzchołkach fałd 2 0,13 1,00 3 0,30 1,00 4 0,44 1,04 5 0,58 1,13 6 0,71 1,22 7 0,84 1,33 8 0,97 1,45 90

91 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Nośność przy ścinaniu połączenia między arkuszami blachy ß 3 Jeżeli połączenie w zagłębieniach fałd: β 3 = 1,0 Jeżeli połączenie na wierzchołkach fałd: β 3 = ( n 1) f n f n f :jestliczbąłącznikówmiędzy1blachąipłatwią 91

92 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Niedopuszczalne modele zniszczenia(nieplastyczne) Ścięcie łączników w połączeniu blachy z płatwią Zniszczenie końców blachy Zniszczenie z powodu wyboczenia blachy Sprawdzenie: Nośność przy niedopuszczalnych modelach zniszczenia > Nośność przy ścinaniu połączenia między arkuszami blachy P max 92

93 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Nośność połączeń między blachą i płatwią z uwzględnieniem efektu dźwigni w α p 3 0,6F P p max w α 3 p F p : jest odległością między płatwiami : jest współczynnikiem uwzględniającym płatwie pośrednie : odległość między łącznikami : jest nośnością łącznika głównego (łączącego płatew i blachę). 93

94 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Nośność połączeń między blachą i płatwią α 3 Liczba płatwina głębokości przepony α 3 2 1,00 3 1,00 4 0,90 5 0,80 6 0,71 7 0,64 8 0,58 94

95 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Nośność ze względu na zniszczenie końców blachy t k 1,5 d w. f 0,5 y P max t w f y d k : jest grubością blachy : jest odległością miedzy płatwiami :jestgranicąplastycznościstaliblachy : jest odległością miedzy fałdami : jest przyjmowane równe 0,9 dla połączenia w każdej fałdzie jest przyjmowane równe 0,3 dla połączenia w co drugiej fałdzie 95

96 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Nośność na wyboczenie blachy Zwykle bierze się pod uwagę wyboczenie lokalne i globalne Wyboczenie lokalne jest nieistotne, jeżeli: l t 2,9 E f y 0,5 l t E f y : jest szerokością małej półki blachy : jest grubością blachy : jest modułem Young a materiału blachy :jestgranicąplastycznościmateriałublachy 96

97 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Nośność na wyboczenie blachy u l sup l inf d l =b k = Min ( ) l sup, l inf 97

98 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Nośność na wyboczenie globalne blachy V 14,4 0,25 0,75 g = Dx Dy 1 b b : jest szerokością przepony 2 ( np ) Pmax n p :jestliczbąwszystkichpłatwinaszerokościprzepony b b kierunek fałd n p n p D x = E t d 12( 1 ν )u. 3 D y = E. I d y 98

99 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Nośność na wyboczenie lokalne przy ścinaniu blachy Pas bez usztywnienia Pas z usztywnieniem t V l = 4,83E b. t l V = l 2 k 2 36b 0,25 D x D y b E. t 3 EI D F y = D x = I F : jest momentem bezwładności 10,92 bk 0,75 półki względem poziomej osi blachy 99

100 PŁATWIE STĘŻONE POSZYCIEM Interakcja globalnej i lokalnej utraty stateczności V red = V V V g g l + V l P max 100

101 PODSUMOWANIE

102 PODSUMOWANIE Płatwie są zwykle poddane zginaniu dwukierunkowemu i sile osiowej. Kryteriami wymiarowania płatwi są zwykle ugięcie i zwichrzenie. Uwzględnienie efektów stabilizacji płatwi przez poszycie może mocno zwiększyć nośność na zwichrzenie. Jeżeli poszycie jest brane pod uwagę w obliczeniach płatwi, należy uwzględnić siły stabilizujące przy weryfikacji poszycia. 102

103 Moduły szkoleniowe SKILLS zostały opracowane przez konsorcjum organizacji, podanych na dole slajdu. Materiał jest w objęty licencją Creative Commons Ten projekt został zrealizowany przy wsparciu finansowym Komisji Europejskiej. Publikacje w ramach tego projektu odzwierciedlają jedynie stanowisko ich autorów i Komisja Europejska nie ponosi odpowiedzialności za umieszczoną w nich zawartość merytoryczną.