3. Tenkostěnné za studena tvarované OK Výroba, zvláštnosti návrhu, základní případy namáhání, spoje, přístup podle Eurokódu. Tloušťka plechu 0,45 - 15 mm Profily:
(ČSN EN 1993-1-3, 2007)
otevřené Jäklovy profily
uzavřené
20 - 50 mm
plošné
50 - 160 mm + speciální "kazety" Výhody: Nevýhody:
malá hmotnost, přesná výroba, kvalitní povrchy cena, koroze, požární odolnost
Výroba: z plechů válcovaných za tepla nebo za studena se tváří za studena: - válcováním ("profilováním" otevřených i uzavřených profilů, do 15 m), - tažením (napřed svař. trubka, hrotování a tažení průvlakem, až 12 m) - lisováním (na ohraňovacím lisu, max. 9 m). OK3
©3
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
1
Zvláštnosti výpočtu: • • • • •
vliv zpevnění tvarováním, lokální boulení stěn (vždy průřezy tř. 4), vloženy podélné výztuhy (zvlnění k omezení boulení), vliv smykového ochabnutí u širokých pásnic ohýbaných profilů, borcení stojin pod břemeny.
Výpočty MSÚ lze provádět se zanedbáním zaoblení:
r
pro r < 5 t
Účinky boulení se zavádějí účinnoup šířkou podle ČSN EN 1993-1-5.
1. Vliv zpevnění tvarováním
V částech které neboulí se zavádí průměrná zvýšená mez kluzu fya :
fu ~ 4t
fya fyb
počet rohů
(
t
f ya = f yb + fu − f yb
)
k = 7 pro válcování, jinak k = 5 OK3
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
(
celk. plocha
plastická (trvalá) deformace rohu
©3
)
fu + f yb k nt2 ≤ Ag 2
2
2. Boulení nevyztužených stěn kritickéKritické napětí napětí
c) celkové c) Celkový vybočení vzpěr
b) Distorzní
b)vyboulení distorzní boulení a) Lokální
a) lokální boulení boulení
a) a)
b)
b)
c)
c)
Délka polovlny vybočení
délka poloviny vybočení
Rovné části:
→
λp
→ ρ
→ Aeff
(běžný postup pro 4. třídu)
3. Boulení vyztužených stěn
1
Modely uvažují výztuhy jako pružné podpory, např.
K 1 K
OK3
©3
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
3
Po určení pérové konstanty K = 1/δ (z deformace jednotkovou silou) lze pro účinnou výztuhu stanovit kritické napětí výztuhy na pružném podloží: be2
As, Is
N cr,s = 2 K E I s účinnáb)výztuha Náhradní systém
(Engesserův vzorec)
K
b1,e2 b2,e1
odtud štíhlost výztuhy:
λ d = f yb σ cr,s
K
Příslušným součinitelem vzpěrnosti χd, se potom redukuje tloušťka plechu t účinné výztuhy dále na účinnou hodnotu teff. Hodnota K obvykle zahrnuje i vliv distorze průřezu.
4. Smykové ochabnutí Pro širokou pásnici v tahu nebo v tlaku (b0 > L/50) se použije účinná šířkas (beff = β b0) i další postup podle EN 1993-1-5.
OK3
©3
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
4
5. Borcení stojin pod lokálním příčným zatížením e
ss
(vzdálenost mezi protisměrným lokálním zatížením) hw
ss
Posouzení:
φ
c
FEd ≤ Rw,Rd
lokální únosnost stojiny
Rw,Rd je funkcí:
t, r, ℓa, φ, fy, e, hw, ss, c
roznášecí délka: 1) ℓa = 10 mm 2) ℓa = ss
Vzorce pro lokální únosnost plynou z experimentů. V Eurokódu rozlišení: jedna - nevyztužená stojina více stojin - vyztužená stojina OK3
©3
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
5
Posudky průřezů: Tah:
eN
vzít fya
e
N
N
S
Tlak:
N
d
R
vzít fyb a účinný průřez
Plný průřez
Účinný průřez
plný průřez
vzpěr jako obvykle: Nb,Rd =
d
účinný průřez
χ Aeff f y γ M1
- křivky vzpěrnosti uvádí EN 1993-1-3, - obvykle je nutné posoudit i prostorový vzpěr (popř. vzpěr zkroucením). beff/2
Moment: vzít fyb a účinný průřez M b,Rd = χ LTW eff
f yb
beff/2
tred
t
γ M1
MRd - křivka vzpěrnosti b, plast. pruž. - event. zahrnout smykové ochabnutí, - pokud Weff = Wel lze únosnost zvýšit (vztah v EN3): - v tažených vláknech lze připustit plastizaci. OK3
©3
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
účinný
6
Smyk:
Vb,Rd =
hw t fbv / γ M0 sin φ smyková pevnost v boulení (vztahy uvádí ČSN EN 1993-1-3)
Spoje tenkostěnných profilů - svary:
bodové (do t = 3 mm),
ds
průvarové (do t = 4 mm),
ds
koutové (do t = 4 mm). - šrouby:
pozor na korozi, ve vlhku (střechy) nepřípustné
závitořezné, samovrtné (ø 3-8 mm) šrouby do plechu, běžné šrouby (třecí spoje se neuplatňují).
- přistřelení pomocí hřebů do oceli - jednostranné (slepé) nýty - lepení
trubkový s trnem
rozpěrací nýt
Pozn.: většina návrhových únosností plyne z experimentů, je dána v normě. OK3
©3
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
7
Doplňující poznámka (není předmětem OK3): Běžné tenkostěnné průřezy mají průřezové parametry, popř. únosnosti stanoveny od výrobce v tabulkách (trapézové plechy, vaznice, kazety ...). Významné je spolupůsobení trapézových plechů s příčnými vazbami hal (plášťové chování - stressed skin design) - viz OK2. Pro vaznice a kazety je v ČSN EN 1993-1-3 uveden postup: - podrobný, - zjednodušený. Model pro vaznice namáhané sáním a zajištěné trapézovým plechem: qEd qEd y
khkqqEd h Ed
Ohyb v rovině
svislý ohyb
z
KK
Kroucení a příčný ohyb příčný ohyb model volné pásnice a kroucení (spojité podepření stojinou)
Zjednodušený postup umožňuje návrh prostých i spojitých nosníků zatížených tíhovým zatížením i sáním pomocí součinitelů v tabulkách. OK3
©3
Prof. Ing. Josef Macháček, DrSc.
8
