Konstrukcje metalowe Wykład XVI Belki (część I)

Podobne dokumenty
Konstrukcje metalowe Wykład IV Klasy przekroju

Konstrukcje metalowe Wykład III Geometria przekroju

Moduł. Profile stalowe

Konstrukcje metalowe II Wykład IV Estakady podsuwnicowe Belki

Konstrukcje metalowe Wykład XVII Belki (część II)

Konstrukcje metalowe Wykład VI Stateczność

Projektowanie konstrukcji stalowych. Cz. 2, Belki, płatwie, węzły i połączenia, ramy, łożyska / Jan Żmuda. Warszawa, cop

Spis treści. Przedmowa... Podstawowe oznaczenia Charakterystyka ogólna dźwignic i torów jezdnych... 1

PROJEKTOWANIE KONSTRUKCJI STALOWYCH WEDŁUG EUROKODÓW.

Konstrukcjre metalowe Wykład X Połączenia spawane (część II)

Konstrukcje metalowe Wykład XVI Słupy

1. Projekt techniczny Podciągu

Stropy TERIVA - Projektowanie i wykonywanie

Wartości graniczne ε w EC3 takie same jak PN gdyŝ. wg PN-90/B ε PN = (215/f d ) 0.5. wg PN-EN 1993 ε EN = (235/f y ) 0.5

Nośność belek z uwzględnieniem niestateczności ich środników

Spis treści Rodzaje stężeń #t / 3 Przykład 1 #t / 42 Przykład 2 #t / 47 Przykład 3 #t / 49 Przykład 4 #t / 58 Przykład 5 #t / 60 Wnioski #t / 63

1. Obliczenia sił wewnętrznych w słupach (obliczenia wykonane zostały uproszczoną metodą ognisk)

MATERIAŁY DYDAKTYCZNE

Projektowanie konstrukcji stalowych według Eurokodów / Jan Bródka, Mirosław Broniewicz. [Rzeszów], cop Spis treści

Obliczeniowa nośność przekroju zbudowanego wyłącznie z efektywnych części pasów. Wartość przybliżona = 0,644. Rys. 25. Obwiednia momentów zginających

Projekt belki zespolonej

Konstrukcje metalowe Wykład XIX Słupy (część II)

OPTYMALIZACJA BLACHOWNIC O ZMIENNYM PRZEKROJU METODĄ ROJU CZĄSTEK. mgr inż. Piotr Sych

Zestaw pytań z konstrukcji i mechaniki

Strop belkowy. Przykład obliczeniowy stropu stalowego belkowego wg PN-EN dr inż. Rafał Tews Konstrukcje metalowe PN-EN /165

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z PRZEDMIOTU: KONSTRUKCJE BUDOWLANE klasa III Podstawa opracowania: PROGRAM NAUCZANIA DLA ZAWODU TECHNIK BUDOWNICTWA

InterStal podręcznik użytkownika

Rys. 32. Widok perspektywiczny budynku z pokazaniem rozmieszczenia kratownic

Obliczeniowa nośność przekroju obciążonego siłą rozciągającą w przypadku elementów spawanych, połączonych symetrycznie w węzłach końcowych

CIENKOŚCIENNE KONSTRUKCJE METALOWE

1. Projekt techniczny żebra

Moduł. Belka stalowa

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2014/15

Moduł. Płatew stalowa

Uwaga: Linie wpływu w trzech prętach.

Konstrukcje metalowe Wykład XIII Kratownice

405-Belka stalowa Eurokod PN-EN. Moduł 405-1


POŁĄCZENIA ŚRUBOWE I SPAWANE Dane wstępne: Stal S235: f y := 215MPa, f u := 360MPa, E:= 210GPa, G:=

Sprawdzenie nosności słupa w schematach A1 i A2 - uwzględnienie oddziaływania pasa dolnego dźwigara kratowego.

Przykład obliczeniowy wyznaczenia imperfekcji globalnych, lokalnych i efektów II rzędu P3 1

Mechanika i Budowa Maszyn

POZ BRUK Sp. z o.o. S.K.A Rokietnica, Sobota, ul. Poznańska 43 INFORMATOR OBLICZENIOWY

Obliczenia statyczne - dom kultury w Ozimku

Przykład obliczeń głównego układu nośnego hali - Rozwiązania alternatywne. Opracował dr inż. Rafał Tews

WYKŁAD 3 OBLICZANIE I SPRAWDZANIE NOŚNOŚCI NIEZBROJONYCH ŚCIAN MUROWYCH OBCIĄŻNYCH PIONOWO

Budownictwo I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) niestacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

2.1. Wyznaczenie nośności obliczeniowej przekroju przy jednokierunkowym zginaniu

Rys.1 a) Suwnica podwieszana, b) Wciągnik jednoszynowy 2)

Wytrzymałość Materiałów

PODSTAWY STATYKI BUDOWLI POJĘCIA PODSTAWOWE

PROJEKT STROPU BELKOWEGO

Pręt nr 1 - Element żelbetowy wg. PN-B-03264

Hale o konstrukcji słupowo-ryglowej

Wytrzymałość Materiałów II studia zaoczne inżynierskie I stopnia kierunek studiów Budownictwo, sem. IV materiały pomocnicze do ćwiczeń

1. Połączenia spawane

Stan graniczny użytkowalności wg PN-EN-1995

PODSTAWY MECHANIKI OŚRODKÓW CIĄGŁYCH

Informacje ogólne. Rys. 1. Rozkłady odkształceń, które mogą powstać w stanie granicznym nośności

Dokumentacja połączenia Połączenie_1

OBLICZENIA STATYCZNO WYTRZYMAŁOŚCIOWE MOSTU NAD RZEKĄ ORLA 1. ZałoŜenia obliczeniowe

Pręt nr 1 - Element żelbetowy wg. EN :2004

700 [kg/m 3 ] * 0,012 [m] = 8,4. Suma (g): 0,138 Ze względu na ciężar wykończenia obciążenie stałe powiększono o 1%:

OBLICZENIA STATYCZNE

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2015/16

Mechanika teoretyczna

Konstrukcje metalowe Wykład XIII Styki spawane i śrubowe (część II)

Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, słupy, stężenia

INTERsoft. Podręcznik użytkownika dla programu InterStal. Spis treści. InterStal. Podręcznik użytkownika dla programu InterStal

Widok ogólny podział na elementy skończone

Zaprojektować zbrojenie na zginanie w płycie żelbetowej jednokierunkowo zginanej, stropu płytowo- żebrowego, pokazanego na rysunku.

OPIS TECHNICZNY KONSTRUKCJA

Stalowe konstrukcje prętowe. Cz. 1, Hale przemysłowe oraz obiekty użyteczności publicznej / Zdzisław Kurzawa. wyd. 2. Poznań, 2012.

R3D3-Rama 3D InterStal wymiarowanie stali podręcznik użytkownika

Zakład Konstrukcji Żelbetowych SŁAWOMIR GUT. Nr albumu: Kierunek studiów: Budownictwo Studia I stopnia stacjonarne

PaleZbrojenie 5.0. Instrukcja użytkowania

Pręt nr 0 - Element żelbetowy wg PN-EN :2004

Konferencja MOIIB i MPOIA RP Kraków, Metody obliczeń statycznych blach fałdowych dla wybranych szczególnych przypadków

Mnożnik [m] Jednostka. [kn/m 2 ] [kn/m 3 ] mnożnik 4.00 G k 1= G d 1=23.45 sumy [kn] [kn] Jednostka [m] 1.

Z1/1. ANALIZA BELEK ZADANIE 1

Freedom Tower NY (na miejscu WTC)

Moduł Słup stalowy Eurokod PN-EN

Lista węzłów Nr węzła X [m] Y [m]

Projektowanie i obliczanie połączeń i węzłów konstrukcji stalowych. Tom 2

Al.Politechniki 6, Łódź, Poland, Tel/Fax (48) (42) Mechanika Budowli. Inżynieria Środowiska, sem. III

Węzeł nr 28 - Połączenie zakładkowe dwóch belek

Temat: Mimośrodowe ściskanie i rozciąganie

Analiza globalnej stateczności przy użyciu metody ogólnej

ZGINANIE PŁASKIE BELEK PROSTYCH

OBLICZENIA STATYCZNE konstrukcji wiaty handlowej

Wpływ podpory ograniczającej obrót pasa ściskanego na stateczność słupa-belki

Opracowanie: Emilia Inczewska 1

Materiały pomocnicze do wykładów z wytrzymałości materiałów 1 i 2 (299 stron)

Przykłady obliczeń jednolitych elementów drewnianych wg PN-B-03150

Projekt nr 1. Obliczanie przemieszczeń z zastosowaniem równania pracy wirtualnej

Jako pokrycie dachowe zastosować płytę warstwową z wypełnieniem z pianki poliuretanowej grubości 100mm, np. PolDeck TD firmy Europanels.

ĆWICZENIE 7 Wykresy sił przekrojowych w ustrojach złożonych USTROJE ZŁOŻONE. A) o trzech reakcjach podporowych N=3

9.0. Wspornik podtrzymujący schody górne płytowe

Zestawić siły wewnętrzne kombinacji SGN dla wszystkich kombinacji w tabeli:

Transkrypt:

Konstrukcje metalowe Wykład XVI Belki (część I)

Contents Siły przekrojowe #t / 3 Geometria przekroju #t / 5 Eksperyment #t / 19 Wzory na nośność #t / 40 Efekt szerokiego pasa #t / 73 Redystrybucja momentów zginających #t / 76 Ugięcia #t / 96 Zagadnienia egzaminacyjne #t / 98

Siły przekrojowe występujące w różnych typach elementów N Ed M Ed V Ed Pręt kratowy + - - Pręt stężenia + (+) (+) Belka (+) + + Słup + + +

Zależności pomiędzy obiążeniem, siłami przekrojowymi oraz naprężeniami q q(x) = = d V(x) / dx q(x) = = d 2 M(x) / dx 2 N V Ed d M(x) / dx = V(x) M Ed Efekty II rzędu N Ed t s

Geometria przekroju W przypadku belek najważniejszą sprawą jest moment zginający. Z tego powodu stosuje się specyficzny kształt przekroju: dwuteowniki.

Charakterystyki geometryczne - przekrój prostokątny A = b h J y = b h 3 / 12 W y = J y / x max = J y / (0,5h) = b h 2 / 6 i y = (J y / A) = h / (2 3) σ = M y / W y f y M y max = W y f y

Jaki jest najlepszy kształt dla przekroju zginanego, gdy mamy do czynienia z realnymi ograniczeniami : A możliwie małe (mały ciężar własny) W y możliwie duży (duża nośność przekroju) h ograniczone (ograniczenie wysokości elementu) Na przykład: A = 2 a 2 h 3a

b = 2 a / 3 h = 3 a J y = b h 3 / 12 = 1,500 a 4 W y = b h 2 / 6 = 1,000 a 3 i y = (J y / A) = 0,866 a M y max = 1,000 a 3 f y Photo: Autor

J y = 2 [ b h 3 / 12 ] + 2 [ A 1 d 2 ] Sztywność własna Twierdzenie Steinera b = a h = a d = a x = 1,5 a A 1 = a 2 J y = 2 [ b h 3 / 12 ] + 2 [A 1 d 2 ] = = 0,167 a 4 + 2,000 a 4 = 2,167 a 4 W y = J y / x = 1,444 a 3 i y = (J y / A) = 1,041 a M y max = 1,444 a 3 f y

Częśćwynikającą z twierdzenia Streinera można uwzględnić tylko wtedy, gdy istnieje sztywne połączenie między analizowanymi fragmentami przekroju.

Twierdzenie Steinera Bez twierdzenia Steinera A 2a 2 2a 2 2a 2 2a 2 2a 2 2a 2 2a 2 J y 0,167 a 4 0,667 a 4 1,500 a 4 2,167 a 4 3,167 a 4 0,167 a 4 0,042 a 4 W y 0,333 a 3 0,667 a 3 1,000 a 3 1,444 a 3 2,111 a 3 0,111 a 3 0,028 a 3 i y 0,289 a 0,577 a 0,866 a 1,041 a 1,258 a 0,289 a 0,145 a M y max 0,333 a 3 f y 0,667 a 3 f y 1,000 a 3 f y 1,444 a 3 f y 2,111 a 3 f y 0,111 a 3 f y 0,028 a 3 f y J y 1,000 4,000 9,000 13,000 19,000 1,000 0,250 W y 1,000 2,000 3,000 4,333 6,333 0,333 0,083 i y 1,000 2,000 3,000 3,602 4,221 1,000 0,500 M y max 1,000 2,000 3,000 4,333 6,333 0,333 0,083

Najlepszy kształt przekroju dla elementu zginanego: I Belka dwuteowa Kratownica

Gorącowalcowane: #7 / 49 I H IP HE IPN IPE, IPE-A, IPE-AA IPE-O HEB, HEA, HEAA, HEM

Dwuteowniki spawane: Z płaskim środnikiem IKS HKS Z falistym środnikiem

Jaki rodzaj przekroju zalecany dla jakiego obciążenia: IP HE N Ed M y, Ed M z, Ed C C D M y, Ed + M z, Ed C C N Ed + M y, Ed N Ed + M z, Ed D C N Ed + M y, Ed + M z, Ed D C C #7 / 52

#7 / 51 Proporcje przekroju Przekrój J z / J y 100-300 > 300 IP ~ 1 / 13 ~ 1 / 13-1 / 30 HE ~ 1 / 3 ~ 1 / 3-1 / 40

#7 / 53 Ramy hal L < 25-30 m dwuteowniki gorącowalcowane IP L > 25-30 m dwuteowniki spawane IK

#7 / 54 Ramy szkieletowe (ramy 3d) Rygle, belki gorącowalcowane IP, spawane IK Słupy gorącowalcowane IP, HE, spawane IK, HK

Eksperyment Belka dwuprzesłowa, obciążona parą sił P o zmiennej wartości. #4 / 12 M sup = 6 PL / 32 M sp = 5 PL / 32 M max = M sup s max = s(m sup )

Co się będzie działo dla różnych klas przekroju? #4 / 13 IV III II I P 0 = 0 M = 0

#4 / 14 IV III II I P 1 0 M sup = 6 P 1 L / 32 M sp = 5 P 1 L / 32 M sup / M sp = 1,2 = stała wartość dla wszystkich belek

#4 / 15 IV III II I P 2 = P 1 + DP M sup = 6 P 2 L / 32 M sp = 5 P 2 L / 32 M sup / M sp = 1,2 = stała wartość dla wszystkich belek

#4 / 16 IV III II I P 3 = P 2 + DP Niestateczność lokalna środnika w części ściskanej; pojawi się w przekroju obciążonym największym momentem zginającym (przekrój podporowy) Kres nośności dla belki o IV klasie przekroju..

#4 / 17 IV III II I P 4 = P 3 + DP M sup = 6 P 4 L / 32 M sp = 5 P 4 L / 32 M sup / M sp = 1,2 = stała wartość dla belek I, II, III

#4 / 18 IV III II I P 5 = P 4 + DP s max = s(m sup ) = f y Kres nośności belki o III klasie przekroju. Koniec pracy sprężystej dla belek I i II.

IV #4 / 19 III II I P 6 = P 5 + DP M sup = 6 P 6 L / 32 M sp = 5 P 6 L / 32 M sup / M sp = 1,2 = stałą wartość dla belek I i II Sprężysto-plastyczna praca belek I i II

#4 / 20 IV III II I P 7 = P 6 + DP Cały przekrój nadpodporowy pracuje plastycznie. Kres nośności belki o II klasie przekroju.

#4 / 21 Przekrój w stanie plastycznym zachowuje się tak samo jak przegub.

Przekrój w stanie plastycznym = przegób plastyczny #4 / 22 "Normalny" przegub M = 0 Przegub plastyczny M = M pl 0 Wykres naprężeń w przegubie plastycznym wygląda jak następuje: M pl to maksymalna wartość momentu zginającego, jaką może przenieść dany przekrój.

#4 / 23 Dla P < P 7 : Momenty zginające liczone są jak dla układu statycznie niewyznaczalnego

#4 / 24 Dla P = P 7 : Zmiana schematu statycznego: Statycznie niewyznaczalna belka dwuprzęsłowa dwie statycznie wyznaczalne belki jednoprzęsłowe, oparte na wspólnej podporze środkowej Zmiana obciążenia: Para sił P para sił P i moment zginający M pl w przegubie plastycznym

Dla P = P 7 : #4 / 25 Wykres momentów rto suma wykresów od P i M pl Wykres momentów od M pl liczony jak dla dwu belek jednoprzęsłowych Wykres momentów od sił P, liczony jak dla dwu belek jednoprzęsłowych Suma

Dla P > P 7 : #4 / 26 Wciąż jest możliwość zwiększania wartości siły P; wartość momentu M pl nie ulega już zmianie. Zmieniać będzie się tylko część wykresu sumarycznego od sił P. Wykres momentów od M pl liczony jak dla dwu belek jednoprzęsłowych Wykres momentów od sił P, liczony jak dla dwu belek jednoprzęsłowych Suma

Dla P > P 7 : #4 / 27 Kres nośności nastąpi, gdy pod siłami P osiągnie się maksymają wartość momentu zginającego, jaki może być przyłożony do przekroju. M max = M pl = const Wykres momentów od M pl liczony jak dla dwu belek jednoprzęsłowych Wykres momentów od sił P, liczony jak dla dwu belek jednoprzęsłowych Suma

Dla P > P 7 : #4 / 28 W przekrojach, w których M max = M pl, powstają przeguby plastyczne. Kresem nośności dla belki o przekroju I klasy jest więc zmiana w mechanizm.

#4 / 29 IV III II I P 8 = P 7 + DP M sup = 6 P 8 L / 32 M sp = 6 P 8 L / 32 M sup / M sp = 1,0

#4 / 30 Podsumowanie Klasa przekroju Zniszczenie przez / kres nośności Obliczenia IV III II Niestateczność lokalna ściskanej części przekroju s max = f y Pierwszy przegub plastyczny Normalne obliczenia statyczne (metoda sił, metoda przemieszczeń, komputer...) I Zmiana konstrukcji w mechanizm Konieczność uwzględnienia zmiany schematu statycznego plastyczna redystrybucja momentów zginających

#4 / 31 Dla przeanalizowanej sytuacji, jeśli charakterystyki geometryczne są takie same: P 3 < P 5 zniszczenie belki IV P 5 zniszczenie belki III P 7 (1,1 1,2) P 5 zniszczenie belki II P 8 (1,24 1,35) P 5 zniszczenie belki I Jest możliwe wykonanie przekrojów o tych samych charakterystykach (A, J, W), ale najczęściej A IV < A III < A II < A I Koszt materiału A

Eksperyment pokazał, że dla różnych klas przekroju możliwe jest przyłożenie coraz większych obciążeń (od najmniejszego dla Iv klasy po największe dla I klasy). Analiza ta oparta była na znanym przekroju, dla którego należało po0liczyć maksymalne obciążenie. W projektowaniu sytuacja jest odwrotna: dla znanego obciążenia należy dobrać przekrój. Wzrost możliwego obciążenia przy założonym przekroju przekłada się na konieczność zwiększania wysokości przekrojów przy stałym obciążeniu. Eksperyment: h IV = h III = h II = h I P IV < P III < P II < P I IV th III rd II nd I st Projektowanie: P IV = P III = P II = P I h IV > h III > h II > h I

Obliczanie nośności #4 / 76 Stal - różne wzory dla różnych klas przekroju Obciążenie I klasa II klasa III klasa IV klasa N Ed / N c,rd (1-3) 1,0 N Ed / N c,rd (4) 1,0 M Ed (1) / M Rd (1-2) 1,0 M Ed / M Rd (1-2) 1,0 M Ed / M Rd (3) 1,0 M Ed / M Rd (4) 1,0 Interakcja interakcja Interakcja interakcja M Ed N Ed M Ed N Ed M Ed N Ed M Ed N Ed N Ed / N t,rd 1,0 V Ed / V Rd 1,0 (lub, dla IV klasy, inaczej, gdy istnieje interakcja między M Ed i V Ed ) Rys: Autor

#4 / 77 IV klasa przekroju - liczenie przekroju efektywnego: Przykład - wykład #17

III klasa przekroju: #4 / 78 Nośność na zginanie odwołuje się do sprężystego wskaźnika wytrzymałości W el, y Photo: europrofil.lu

#4 / 79 I i II klasa przekroju Nośność na zginanie odwołuje się do plastycznego wskaźnika wytrzymałości W pl, y Rys: Autor Photo: europrofil.lu W y, pl = 2 S y (1/2 I)

#4 / 80 N c,rd (1-3) = A f y / g M0 N c,rd (4) = A eff f y / g M0 M Rd (1-2) = W pl f y / g M0 M Rd (3) = W el f y / g M0 M Rd (4) = W eff f y / g M0 N t,rd = A f y / g M0 V Rd = A v f y / (g M0 3)

#4 / 81 Tylko moment zginający: M Ed / M Rd 1,0 Klasa przekroju IV III II I M Rd = W eff f y / g M0 W el f y / g M0 W pl f y / g M0 M Ed = Normalne obliczenia statyczne Redystrybucja przeliczenie do nowego schematu statycznego i nowych obciążeń (wykład #16) W eff wykład #17 W el tablice do projektowania W pl tablice lub wzór #t / 79

Nośność dla różnych klas przekroju może być przedstawiona jako obwiednia: M Rd (1-2) M Rd (3) M Rd (4) M Rd (3) M Rd (4) M Rd (1-2) Photo: Author M Rd (1-2) = W pl f y / g M0 M Rd (3) = W el f y / g M0 M Rd (4) = W eff f y / g M0

W przypadku IV, III i II klasy kres nośności następuje, gdy M Ed / M Rd (4) = 1,0 w punkcie o największej wartości momentu zginającego. M Rd (4) Photo: Author M Rd (3) M Rd (1-2)

Dla I klasy przekroju normalne obliczenia statyczne dadzą moment zginający wykraczający nad podporą (max M) poza obwiednię nośności. M Rd (1-2) Photo: Author M Rd (1-2) Dla I klasy przekroju normalne obliczenia statyczne dadzą moment zginający w przęśle mniejszy niż limit nośności. Dla normalnych obliczeń statycznych w przypadku takiej belki moment zginający nad podporą jest zawsze większy, niż w przęśle.

W przypadku I klasy przekroju dochodzi do redystrybucji momentów zginających. Dochodzi do całkowitej zmiany wykresu momentów, zupełnie różnego od uzyskanego w drodze normalnych obliczeń statycznych. Nowe wartości momentów zginających wylicza się przy pomocy specjalnych metod obliczeniowych. Kres nośności następuje, gdy M Ed / M Rd (1-2) = 1,0 w więcej niż jednym punkcie przekroju (zmiana konstrukcji w mechanizm). M Rd (1-2) Photo: Author M Rd (1-2)

Photo: Author Po redystrybucji wartość momentu zginającego w przęśle jest taka sama jak nad podporą.. Normalne obliczenia, nad podporą > redystrybucja, nad podporą = redystrybucja, w przęśle > normalne obliczenia, w przęśle

Oprócz nośności na zginanie (i sprawy zwichrzenia), przeanalizować należy też nośność na ścinanie i na siłę osiową, ściskającą lub rozciągającą. Do tego dochodzi kwestia interakcji sił przekrojowych. Siły przekrojowe Interakcje M Ed, y V Ed, z M Ed, z V Ed, y N Ed, t N Ed, c T Ed

Siła osiowa N Ed / N Rd 1,0 N c,rd (1-3) = A f y / g M0 N c,rd (4) = A eff f y / g M0 N t,rd = A f y / g M0 Dodatkowo w przypadku siły ściskającej pojawi się kwestia rozmaitego rodzaju wyboczeń.

Siła ścinająca V Ed / V c,rd 1,0 V c,rd =? W Eurokodzie przedstawiono trzy sposoby podejścia do sprawy.

I, analiza sprężysta bez utraty stateczności lokalnej; V c,rd = V Rd (z) = J y t(z) f y / [g M0 S y (z) 3] EN 1993-1-1 (6.19), (6.20) Photo: Author II, analiza sprężysta, dwuteownik, A f / A w 0,6; V c,rd = A w f y / (g M0 3) A w = h w t w EN 1993-1-1 (6.21)

III, analiza plastyczna, I klasa przekroju, dwuteownik, bez momentów skręcających: V c,rd = V pl,rd = A v f y / (g M0 3) A v #t / 56 EN 1993-1-1 (6.17), (6.18)

Dodatkowo: h w / t w 72 e / h EN 1993-1-1 (6.21) Stateczność lokalna środnika pod siłą ścinającą h Zgodnie z to EN 1993-1-5 (ogólnie = 1,0)

Interakcja ścinania i zginania: V Ed / V c,rd 0,5 Brak redukcji nośności na zginanie 0,5 < V Ed / V c,rd 1,0 Redukcja nośności na zginanie r = [ 2 ( V Ed / V c,rd ) - 1] 2 M V, Rd = min {M Rd ; [W pl - (r h w2 t w / 4)] f y / g M0 } EN 1993-1-1 (6.29), (6.30)

Interakcja zginania z siłą osiową, zginanie dwukierunkowe, interakcja dwukierunkowego zginania z silą osiową wykład # 18

Skręcanie: przypomnienie z wytrzymałości materiałów Dx T Ed Dx Dx Efektem momentu skręcającego jest nie tylko rotacja przekroju, ale i jego deplanacja początkowo płaskie i równoległe przekroje stają nie nie-płaskie i nierównoległe. Photo: Author

Przekrój Deplanacja Moment skręcający Uwagi Okrągły (pręt, rura) L T T Ed Brak T Ed = T t, Ed - Bardzo mała Swobodna T Ed = T t, Ed - Skrępowana podporami T Ed T t, Ed - Pozostałe Istotna Swobodna T Ed = T t, Ed - Skrępowana podporami T Ed = T t, Ed + T w, Ed Dodatkowo pod uwagę należy wziąć B Ed T t, Ed moment skręcania St Venanta (swobodna deplanacja przekroju); T w, Ed moment skręcania skrępowanego (skrępowana deplanacja przekroju); B Ed - bimoment

Deplanacja dwuteownika: obie półki podlegają deplanacji w przeciwnych kierunkach. M 1 s h M 2 Photo: Author W przypadku skręcania skrępowanego pojawia się specyficzny rozkład naprężeń w pólkach. s Naprężenia te mogą być przedstawione jako efekt bimomentu: B = h M M = M 1 = M 2 Bimoment jest także brany pod uwagę w przypadku analizy przekrojów cienkościennych.

Nosność na skręcanie: T Ed / T Rd 1,0 T Ed = T t, Ed + T w, Ed T t, Ed moment skręcania St Venanta (swobodna deplanacja przekroju); T w, Ed moment skręcania skrępowanego (skrępowana deplanacja przekroju); EN 1993-1-1 (6.23), (6.24) W tej części Eurokodu pojawia się sporo niekonsekwencji.

W Eurokodzie brak informacji o sposobie obliczania T Rd Bazując na wytrzymałości materiałów: T Rd = W T* f y / (g M0 3) Dla dwuteowników, ceowników, kątowników, teowników: h 3 t 3 W T* = J T / t max t max = max ( t 1 ; t 2 ; t 3... ) h 2 t 2 Photo: Author t 1 h 1

J T może być policzony na podstawie wzorów przybliżonych #5 / 34-36. Dla dwuteowników wartości zestawione są w tablicach do projektowania. Photo: europrofil.lu

Można też zastosować inne wzory przybliżone: J T a (h 1 t 13 + h 2 t 23 + h 3 t 33 +...) / 3 h 3 Przekrój a t 3 Dwuteownik 1,20 gorącowalcowany h 2 t 2 Dwuteownik spawany ż żebrami pionowymi 1,50 Photo: Author Kątownik 1,00 t 1 Ceownik 1,12 Teownik 1,40 h 1

Interakcja ścinania i skręcania: redukcja nośności na ścinanie, EN 1993-1-1, (6.25), (6.26), (6.27), (6.28): V Ed / r T V c,rd 1,0 Przekrój r T t, Ed Uwagi Dwuteownik bisymetryczny (1-0,8 t t, Ed / f) Ceownik [ (1-0,8 t t, Ed / f)] + - t w, Ed / f t t, Ed = T t, Ed / W T * t w, Ed = T w, Ed / W T * T t, Ed może być pominięty Rura okrągła (1 - t t, Ed / f) t t, Ed = T t, Ed / (2 t A m ) T w, Ed może być pominięty f = f y / (g M0 3) t A m Photo: Author

Najczęstszym rozwiązaniem technicznym w konstrukcjach stalowych są płaskie sztywne ramy, przegubowo połączone ze sobą w kierunku poprzecznym. Photo: traskostal.pl Photo: stabud.eu

Photo: image.made-in-china.com Photo: jilozinho.com Podobnie w przypadku stropów i rusztów: belki poprzeczne są przegubowo połączone z podciągami.

Istnieje ogromna różnica w pracy układu przestrzennego o wszystkich węzłach sztywnych... z y x Moment zginający w płaszczyźnie x-z Moment skręcający Moment zginający w płaszczyźnie y-z Photo: Author Moment zginający w płaszczyźnie x-z Moment skręcający Moment zginający w płaszczyźnie x-z

...i w przypadku dwu ram sztywnych, połączonych ze sobą przegubowo. z y x Moment zginający w płaszczyźnie x-z Brak skręcania Moment zginający w płaszczyźnie y-z Brak skręcania Photo: Author

W przypadku konstrukcji stalowych rekomendowane są takie rozwiązania, w których nie generują się momenty skręcające. Skręcanie w konstrukcjach stalowych pojawia się niemal wyłącznie w przypadku konstrukcji wsporczych pod suwnice konstrukcje metalowe 2. Photo: hak.com.pl

Efekt szerokiego pasa Photo: docplayer.no W przypadku szerokich części przekroju prostopadłych do płaszczyzny zginania (pasy) pojawia się nieliniowy rozkład naprężeń. W modelu obliczeniowym dokonuje się jego lineraryzacji efekt szerokiego pasa. Photo:cfile3.uf.tistory.com Photo: Author

Efektywna szerokość półki jest zmienna i zależy od położenia na długości elementu. Linie naprężeń Photo:A Biegus, Projektowanie zespolonych konstrukcji stalowo-betonowych według Eurokodu 4, Politechnika Wrocławska Wartości współczynników redukcyjnych w funkcji długości belki Rys: EN 1993-1-5, fig 3.1

Sprawdzanie efektu szerokiego pasa przedstawione jest na wykładzie #17. Zgodnie z Eurokodem, efekt ten jest groźny gdy b 0 > L e / 50 d 0 d 0 Zjawisko to zachodzi przede wszystkim dla belek spawanych. Dla niezbyt krótkich belek gorącowalcowanych (IPE > 4 m, HE > 6 m) można go pominąć.

I klasa przekroju; dwie metody Metoda Czas obliczeń M Ed V Ed Dokładność Tablicowa C C D D Graficzna D C C C

Przykład 1 - metoda tablicowa L = 2 x 14,0 m G = 15 kn Q = 50 kn n = 4

Tabela: PN B 3200

L = 2 x 14,0 m G = 15 kn Q = 50 kn n = 4

M 1 = M B = 0,250 15 [kn] 14 [m] + 0,292 50 [kn] 14 [m] = 256,9 knm

Siła ścinająca - tabela Winklera (przybliżenie - tablica dla stanu sprężystego, bez redystrybucji)

Przed redystrybucją (zakres sprężysty lub sprężysto-plastyczny) R A = R C = 0,667 (15 [kn] + 50 [kn] ) + (15 [kn] + 50 [kn] ) = 108,333 kn R B = 2,667 (15 [kn] + 50 [kn] ) + (15 [kn] + 50 [kn] ) = 238,333 kn Po redystrybucji (zakres plastyczny) R * A = R * C 1,1 R A = 119,167 R * B R B = 238,333 kn

Przykład 2 - metoda graficzna L = 2 x 14,0 m G = 15 kn Q = 50 kn n = 4

1. Tylko ciężar własny 46,667 + DM G / 3 = 70,000 - DM G 4 DM G / 3 = 70,000-46,667 DM G = 17,500 knm

M G = 46,667 + DM G / 3 = 70,000 - DM G = 52,500 knm

R AG = 25,000 + DM G / 14 = 26,250 kn R BG = 55,000-2 DM G / 14 = 52,500 kn

2. Tylko odciążenie zmienne 194,467 + DM Q / 3 = = 233,333 - DM Q 4 DM Q / 3 = = 233,333-194,467 DM Q = 29,150 knm

M Q = 194,467 + DM Q / 3 = 233,333 - DM G = 204,183 knm

R AQ max = 83,333 + DM Q / 14 = 97,918 kn R BQ max = 183,333-2 DM Q / 14 = 181,250 kn

M 1 = M B = M G + M Q = 52,500 + 204,183 = 256,683 knm R A max = R AG + R AQ max =120,000 kn R B max = R BG + R BQ max = 233,750 kn

Wnioski Klasa przekroju M 1 [knm] M B [knm] R A max [kn] R B max [kn] II, III, IV 241,133 303,333 108,333 238,333 I - table 256,900 256,900 119,167 238,333 I - graphical 256,683 256,683 120,000 233,750

Jako III klasa (303,333 knm ; W el ) IPE 450 77,6 kg / m IPE 450 A 67,2 kg / m (~ 300 zł / m) IPE 400 66,3 kg / m (~ 300 zł / m) IPE 400 A 57,4 kg / m (~260 zł / m) IPE 360 57,1 kg / m 86,052 % 96,978 % 111,659 % 126,299 % 142,848 % Jako II klasa (303,333 knm ; W pl ) 75,839 % 86,398 % 98,759 % 112,830 % 126,671 % Jako I klasa (256,683 knm ; W pl ) 64,176 % 73,110 % 83,571 % 95,478 % 107,190 % S235 ; ~4,50 zł / kg

Ugięcia EN 1993-1-1 N.A. 22 element w max or w 3 Główne dźwigary dachowe (kratowe lub pełnościenne) L / 250 Płatwie L / 200 Blacha fałdowa L / 150 Stropy: Podciągi belki poprzeczne L / 350 L / 250 Nadproża drzwi i okien L / 500 w max = netto (całkowite - wstępne) w 3 = od obciążeń zmiennych L rozpiętość przęsła belki lub 2x wysięg wspornika

Nadproża Podciągi, belki poprzeczne Photo: budujesz-kupujesz.pl Photo: image.made-in-china.com

Zagadnienia egzaminacyjne Belka gorącowalcowana zginana i ścinana- algorytm obliczeń

Dziękuję za uwagę Tomasz Michałowski, PhD tmichal@usk.pk.edu.pl