10/04/2012
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
1
TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE 10/04/2012
Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí
Obsah přednášek 2
Stabilita stěn, nosníky třídy 4. Tenkostěnné za studena tvarované profily profily. Spřažené ocelobetonové spojité nosníky, ocelobetonové sloupy. Trubkové konstrukce - výpočetní odlišnosti, konstrukční řešení. Stabilita prutů a prutových soustav.
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
1
10/04/2012
3
Trubkové konstrukce Výpočetní odlišnosti, konstrukční řešení.
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Trubkové konstrukce 4
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
2
10/04/2012
Inspirace přírodou – tlak,kroucení, ohyb… 5
stébla trávy
bambus
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Výhody, nevýhody 6
Výhody
tlačené pruty
tuhost v kroucení
nižší nátěrová plocha
Nevýhody
větší cena
někdy komplikovanější přípoje
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
3
10/04/2012
Výroba bezešvých trubek 7
Princip kosého válcování trubek
Schéma válcování na poutnické stolici p
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Válcování trubek 8
Válcování čtverhranných trubek
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
4
10/04/2012
Svařování trubek 9
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Spirálově svařované trubky 10
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
5
10/04/2012
Profily 11
trubky, t ≥ 2,5 mm
bezešvé
svařované
z
t
y d
normy obsahující výpočtové postupy:
b
r
b
t y
h r b
EN 1993-1-1 – vzpěr
EN 1993-1-8 – styčníky, svary, uvažování excentricit
EN 1993-1-6 Ocelové skořepiny (štíhlé průřezy)
EN 1993-4-3 Potrubí
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
z
t
10/04/2012
Globální analýza 12
rovinné příhradoviny
rovinný vazník
styky lze považovat za kloubové
přesněji - průběžné pásy
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
6
10/04/2012
Globální analýza 13
momenty
ze spojitosti – běžně zanedbatelné
z excentricit tlačený pás (rozdělit podle I/L) tažený pás (lze zanedbat při 0,55 d e 0,25 d )
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Globální analýza 14
rovinné příhradoviny – vzpěrné délky L – vzdálenost držení
pásy:
Lcr = 0,9 L (z roviny i v rovině)
vnitřní pruty:
Lcr = 0,75 L (z roviny i v rovině pokud β≥0,6)
uzavřený průřez o dva řády tužší v kroucení
nelze použít např. pro vnitřní prut připojený na styčníkový plech (montážní přípoj)
vždy lze použít stabilitní výpočet
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
7
10/04/2012
Klopení 15
Únosnost v ohybu při klopení:
M b,Rd = LT Wy fy M1
Wy = Wpl,y pro třídu 1 a 2 průřezu; Wy = Wel,y pro třídu 3 průřezu; Wy = Weff,y pro třídu 4 průřezu. Štíhlost: kde:
LT = Wy fy Mcr Mcr = C1
závisí na tvaru momentu
2 EIω 2 EIzGIt 2 EIz GIt + 2 C1 L2 L L2
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Klopení 16
ke klopení nedochází při
b
t
h
h>b
b-t h-t
LT 0,4
L/(h-t) ≤ S235
S275
S355
S460
0,5
73,7
63,0
48,8
37,7
0,6
93,1
79,5
61,6
47,5
0,7
112,5
96,2
74,5
57,5
0,8
132,0
112,8
87,4
67,4
09 0,9
151 3 151,3
129 3 129,3
100 2 100,2
77 3 77,3
1,0
170,6
145,8
112,9
87,2
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
8
10/04/2012
Koutové svary 17
běžně se navrhují dle únosnosti profilu aw
fy M0
fu M2 w 2
t
aw 0,92t ... S235 aw 1,11t ... S355
geometrie:
mezera mezi výplňovými pruty g ≥ (t1 + t2)
překrytí q ≥ ¼ p
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Svary 18
Příprava profilů (zde i s úkosy)
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
9
10/04/2012
Únosnost styčníků 19
styčníky
omezuje se únosnost výplňových trubek porušení povrchu pásu (prolomení pásu) porušení smykem obecně: Ni,Ed ≤ Ni,Rd
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Únosnost styčníků 20
platnost návrhových postupů (0-pás, i-výplňový prut) 0 2 di d 0 1,0 0,2 10 10 d0 t 0 50
10 di ti 50
30o
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
10
10/04/2012
Porušení povrchu pásu 21
d
Np ,Ed
p ,Ed
d d2
proměnné: fy0, t02, 1 ; 1 d 2d0 napětí v pásu ve styčníku 0
A0
M0,Ed Wel ,0
np
úhel θ typ a geometrie styčníku
p,Ed fy M 5
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10 1,0
10/04/2012
Porušení smykem 22
K, N a KT s mezerou T YaX T, di d0 2 t0
Ni ,Rd
fy 0 3
t 0 di
1 sin i M5 2 sin2 i
M5 1,0
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
11
10/04/2012
23
Trubkové konstrukce Typické detaily
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Velké soustředěné síly (reakce…) 24
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
12
10/04/2012
Přípoje vazníku na sloup 25
v řadě případů nezanedbatelné excentricity (zejména do přípoje)
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Montážní přípoje pásu 26
4
6 M20 5.6
páčení šroubů Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
13
10/04/2012
Páčení šroubů 27
u spojů s taženými šrouby závisí na tloušťkách spojovaných plechů
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Páčení šroubů 28
zjednodušený postup (vychází z ČSN)
zvětšení síly ve šroubu o sílu Q
t e 4,3 3
b d2 a
t ≥ te
páčení nenastane
t < te
Ft = γp F
p 1 0,005
te 3 t 3 d2
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
14
10/04/2012
Páčení šroubů 29
postup podle Eurokódu stykované plechy
lokální namáhání v místech šroubů
vznik plastických liniových kloubů
Posuzuje se T-průřez (deska + stojina + 2 šrouby) Únosnost plechu: Mpl,Rd = Wpl fyd =1/4 leff t2 fyd leff … délka liniového kloubu
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Páčení šroubů 30
postup podle Eurokódu způsob porušení
způsob 3) není výhodný
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
15
10/04/2012
Páčení šroubů 31
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Svarové nastavení 32
stejný vnější průměr
různé průměry trubky
t 30 mm; t
N
fyd
d1 d2 d1
t >30 mm; t 1,41t Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
16
10/04/2012
Šroubové přípoje 33
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Šroubové přípoje 34
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
17
10/04/2012
Šroubové přípoje 35
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Příčné zatížení 36
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
18
10/04/2012
Přípoje vaznic 37
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Momentové přípoje 38
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
19
10/04/2012
Přípoje na sloup z uzavřeného profilu 39
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Přípoje na sloup z uzavřeného profilu 40
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
20
10/04/2012
Přípoje na sloup z uzavřeného profilu 41
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Kulové styčníky 42
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
21
10/04/2012
Styčník prutového systému Mero 43
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Šrouby do uzavřených profilů 44
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
22
10/04/2012
45
Trubkové konstrukce Příklady konstrukcí
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Fasády 46
Karlsruhe, Německo
Borkum, Německo
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
23
10/04/2012
Příhradové vazníky 47
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Letištní haly 48
Stuttgart, Německo
Osaka, Japonsko
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
24
10/04/2012
Letištní haly 49
Letiště Bankok, Thajsko
Ruzyně, Terminál 1
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Letištní haly 50
Madrid, Španělsko
Paříž, Francie
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
25
10/04/2012
Kopule 51
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Stadión - Olympiáda Athény 52
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
26
10/04/2012
Zatahovací střecha - Toronto, Kanada 53
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Těžní plošiny 54
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
27
10/04/2012
Stožáry a věže 55
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Bariéry 56
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
28
10/04/2012
Mýtné brány 57
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Jeřáby a další 58
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
29
10/04/2012
Lávky 59
Kočičí oči (D8 - Trmice)
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
Mosty, lávky 60
Forth Bridge,Edinburgh, Velká Británie (1980)
Ribshorster Bridge, Německo
Tenkostěnné a spřažené konstrukce, Michal Jandera
10/04/2012
30
