Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE. Vzpěrná pevnost skutečného prutu. Obsah přednášky. Únosnost tlačeného prutu. Výsledky zkoušek tlačených prutů

Sylabus přednášek 11. Úvod, Ú d historie hi t i ocelových l ý h kkonstrukcí, t k í použití, žití významné ý é stavby, t b výroba ý b ocelili 2. Vlastnosti oceli, zkoušky materiálu, značení oceli 3. Výroba konstrukcí 4. Spolehlivost konstrukcí, mezní stavy, normy pro navrhování, tah 5. Tlak, vzpěrný tlak y hospodárný p ý návrh 6. Klasifikace pprůřezů, ohyb, 7. Svařování, svařované spoje 8. Nýtování a šroubování, šroubované spoje 9. Skelety budov, prostorová tuhost 10. Skelety budov, spoje 11. Jednopodlažní haly 12 Haly velkých rozpětí 12. 13. Mosty, názvosloví, lávky 14. Ochrana proti korozi a požáru

OCELOVÉ KONSTRUKCE Studijní program: STAVEBNÍ INŽENÝRSTVÍ pro bakalářské studium Kód předmětu: K134OK1 4 kredity (2 + 2), zápočet, zkouška Prof. Ing. František Wald, CSc., místnost B 632

1

Obsah přednášky ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

2

Vzpěrná pevnost skutečného prutu ƒ Imperfekce I f k

Opakování Globální analýza ý konstrukce Klasifikace průřezu Ohýbané pruty Hospodárný návrh Průhyb a kmitání Shrnutí

ƒ Geometrické odchylky ƒ Strukturální odchylky ƒ Konstrukční imperfekce p

ƒ Aktualita – Gustave Eiffel 3

Výsledky zkoušek tlačených prutů

4

Únosnost tlačeného prutu ƒ Návrhová únosnost průřezu v tlaku Nc.Rd

ƒ Návrhová plastická únosnost průřezu, prostý tlak Af N pl .Rd = y γ M0 ƒ Návrhová únosnost pprůřezu s lokálním boulením A f N 0.Rd = eff y γ M1 ƒ Vzpěrná únosnost

5

N b .Rd = χ β A

A fy

γ M1

6

Zkouška

Obsah přednášky

Test – deset otázek, asi 60 min Předtermín: xx.5. Navrženy termíny: xx.6; xx.9; xx.6; xx.6; xx.6; xx.6 Opravné: xx.9.;xx.9; xx 9 ;xx 9; xx xx.99

ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

Opakování Globální analýza ý konstrukce Klasifikace průřezu Ohýbané pruty Hospodárný návrh Průhyb a kmitání Shrnutí

ƒ Aktualita – Gustave Eiffel 7

8

Globální analýza konstrukce

Pružný výpočet

ƒ staticky určité konstrukce ƒ staticky neurčité konstrukce

ƒM Materiál t iál splňuje lň j H Hookův ků zákon ák ƒ σ=εE ƒ Pro ocel pod mezí kluzu fy

ƒ Pružný výpočet ýp ƒ Plastickýý výpočet ƒ Zplastizování částí konstrukce

Idealizovaný pracovní diagram

Idealizovaný pracovní diagram 9

10

Plastický výpočet

Postupná plastifikace I průřezu

ƒ U staticky t ti k neurčitých čitý h kkonstrukcí t k í ƒ Vznik kloubového mechanismu

ƒ Vznik V ik plastického l ti kéh kloubu kl b ƒ Dostatečná rotační kapacita p pprůřezu

11

12

Globální analýza a využití průřezu

Globální analýza a využití průřezu ƒ Elasticko-elastická El ti k l ti ká ƒ rozdělení vnitřních sil pružným výpočtem ƒ využití průřezů konstrukce pružné

ƒ Elasticko-plastická Elasticko plastická ƒ rozdělení vnitřních sil pružným výpočtem ƒ nejvíce namáhaný průřez využit plasticky

ƒ Plasticko-plastická Plasticko plastická ƒ rozdělení vnitřních sil plastickým výpočtem ƒ v místech í t h plastických l ti ký h kl kloubů bů průřez ůř zplastizován l ti á 13

Obsah přednášky ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

14

Klasifikace průřezu ƒ Třída 1:

Opakování Globální analýza ý konstrukce Klasifikace průřezu Ohýbané pruty Hospodárný návrh Průhyb a kmitání Shrnutí

ƒ Plastické klouby ƒ Plastická redistribuce vnitřních sil

ƒ Třída 2: ƒ Plná plastifikace ƒ Omezená O á rotační t č í kapacitou k it

ƒ Třída 3: ƒ V krajních vláknech lze dosáhnout nejvýše meze kluzu

ƒ Třída 4: ƒ Š Štíhlé, při tlakovém napětí boulí dříve než se dosáhne mez kluzu

ƒ Aktualita – Gustave Eiffel

ƒ Princip norem na OK ČSN P ENV 1993-1-1 i ČSN 73 1401 15

16

Určení třídy ƒ Pro každou tlačenou část podle b/t ƒ b šířka plech ƒ t tloušťka pplechu

t b1

t b2 M

M

φ

17

β = bi /t 18

Tabulka zatřídění pro stojiny ƒ Klasifikace Kl ifik se vztahuje t h j jjen k tlačeným tl č ý čá částem t ƒ Průřez se klasifikuje podle své nejštíhlejší části

19

Průřezy třídy 4

20

Obsah přednášky

ƒ Lokální L kál í bboulení l í

ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

ƒ Nahrazení smyšleným průřezem z efektivních šířek

Opakování Globální analýza ý konstrukce Klasifikace průřezu Ohýbané pruty Hospodárný návrh Průhyb a kmitání Shrnutí

ƒ Aktualita – Gustave Eiffel

21

22

23

24

Ohýbané pruty ƒ Požadované vlastnosti průřezu: ƒ Wy (Wz) ƒ Iy (Iz)

ƒ Profily: - válcované - svařované ř é

25

Volba profilu pro ohýbaný prut

26

Únosnost při ohybu ƒ Momentová M t á úúnosnostt MRd ƒ Smyková y únosnost VRd

ƒ Přednostně válcované (asi do 500 mm) ƒ IPE, IPE I

ƒ Svařované jsou štíhlejší ⇒ lehčí ƒ Při vlivu klopení širší pásnice (HEA, HEB) M

Ocel: ƒ Rozhoduje únosnost ƒ Rozhoduje j ppoužitelnost

⇒ lepší ocel ⇒ běžná ocel ((S235))

V

27

Klopení

28

Ztráta stability za ohybu (klopení)

ƒ Zt Ztráta át stability t bilit přiři ohybu h b ƒ Příklad klopení p konzolyy

29

30

Nosník neztratí stabilitu

Návrhová momentová únosnost

ƒ N Nosník ík ohýbán hýbá ve směru ě svéé menší ší tuhosti t h ti ƒ Tuhost nosníku v kroucení je vysoká

ƒ Vliv třídy průřezu

(uzavřené průřezy)

ƒ Podepřen do strany

ƒ 1., 1 22. třída ƒ 3. třída ƒ 4. třída

ƒ Malá vzdálenost příčných nosníků ƒ Nosník souvisle podepřen stropem

M pl .Rd = W pl fyd ≥ MEd Mel .Rd = Wel fyd ≥ M Ed

Meff .Rd = Weff fyd ≥ MEd

fyyd = fy/γM0 = fy/γM1 31

Návrhová smyková únosnost Vpl .Rd =

32

Obsah přednášky ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

Av fyd ≥ VEd 3

ƒ Av … smyková plocha ƒ Malý smyk: ƒ VEd ≤ 0,5 Vpl,Rd ⇒ účinek kombinace M+V se zanedbá

ƒ Velký smyk ƒ VEd > 0,5 Vpl,Rd ⇒ kombinace M+V se počítá

Opakování Globální analýza ý konstrukce Klasifikace průřezu Ohýbané pruty Hospodárný návrh Průhyb a kmitání Shrnutí

ƒ Aktualita – Gustave Eiffel 33

34

Hospodárný návrh

Dimenze svařovaného I

ƒ Válcované Vál é průřezy ůř I

ƒ Měřítk Měřítko výhodnosti ýh d ti W/ W/m ((modul d l / hhmotnost) t t) ƒ Tenká stojina j

ƒ optimalizovány pro M a V (štíhlost plechů podle výroby)

ƒ Svařované průřezy I

ƒ při velkých štíhlostech nutno vyztužovat kvůli boulení ƒ náklady na výrobu nosníku

ƒ odstupňování průřezu podle průběhu M

35

36

Obsah přednášky ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

Mezní stav použitelnosti

Opakování Globální analýza ý konstrukce Klasifikace průřezu Ohýbané pruty Hospodárný návrh Průhyb a kmitání Shrnutí

ƒ Průhyb ƒ Kmitání Doporučené mezní průhyby Zatížení

Stropní nosníky

Střešní nosníky

Celkové

L/250

L/200

Nahodilé

L/300 (L/350)

L/250

ƒ Aktualita – Gustave Eiffel 37

Průhyb

38

Kmitání ƒ Obvyklé Ob klé stropních t í h kkonstrukce t k ƒ Vlastní frekvence větší než 3 Hz ƒ tj. průhyb menší než 28 mm

ƒ Tělocvičny, taneční sály ƒ ƒ ƒ ƒ

δmax … výsledný průhyb δ2 … průhyb ůh b odd proměnného ě éh zatížení tíž í δ0 … nadvýšení nosníku δ1 … průhyb od stálého zatížení nosníku

ƒ Vlastní frekvence větší než 5 Hz y menší než 10 mm ƒ tj.j pprůhyb

39

Postupná plastifikace I průřezu

Obsah přednášky ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

40

ƒ vznik ik plastického l ti kéh kloubu kl b ƒ velká rotační kapacita p pprůřezu

Opakování Globální analýza ý konstrukce Klasifikace průřezu Ohýbané pruty Hospodárný návrh Průhyb a kmitání Shrnutí

ƒ Aktualita – Gustave Eiffel 41

42

Příklad využití klasifikace – spojitý nosník tříd třída ƒ1 ƒ2 ƒ3 ƒ4 43

Návrhová momentová únosnost - U průřezů ůř ů třídy tříd 1 a 2 M c.Rd =

Wpl f y γ M0

- U průřezů třídy 3 M c.Rd =

Wel f y γ M0

- U průřezů třídy 4 M c.Rd =

Návrhová smyková únosnost ƒ Malý M lý smykk

průřezový modul Wpl

plastický

We l

elastický

Weff

elastickýý pro p účinnýý průřez p

fy

mez kluzu,

γ M 0 , γ M1

44

Pro

Vpl. Rd = kde Av

γ M1

Vpl. Rd 2

lze účinek zanedbat

součinitele materiálu

Weff f y

VSd ≤

Avfy 3γ M 0

je smyková plocha. I a U průřezy plocha stojiny

45

Obsah přednášky ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

46

Sylabus přednášek 11. Úvod, Ú d historie hi t i ocelových l ý h kkonstrukcí, t k í použití, žití významné ý é stavby, t b výroba ý b ocelili 2. Vlastnosti oceli, zkoušky materiálu, značení oceli 3. Výroba konstrukcí 4. Spolehlivost konstrukcí, mezní stavy, normy pro navrhování, tah 5. Tlak, vzpěrný tlak y hospodárný p ý návrh 6. Klasifikace pprůřezů, ohyb, 7. Svařování, svařované spoje 8. Nýtování a šroubování, šroubované spoje 9. Skelety budov, prostorová tuhost 10. Skelety budov, spoje 11. Jednopodlažní haly 12 Haly velkých rozpětí 12. 13. Mosty, názvosloví, lávky 14. Ochrana proti korozi a požáru

Opakování Globální analýza ý konstrukce Klasifikace průřezu Ohýbané pruty Hospodárný návrh Průhyb a kmitání Shrnutí

ƒ Aktualita – Gustave Eiffel 47

48

Děkuji za pozornost

49