Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE Studijní program: STVEBNÍ INŽENÝRSTVÍ pro bakalářské studium Kód předmětu: K34OK 4 kredity ( + ), zápočet, zkouška Prof. Ing. František Wald, CSc., místnost B 63. Úvod, historie i ocelových konstrukcí, k použití, významné stavby, výroba oceli. Vlastnosti oceli, zkoušky materiálu, značení oceli 3. Výroba konstrukcí 4. Spolehlivost konstrukcí, mezní stavy, normy pro navrhování, tah 5. Tlak, vzpěrný tlak 6. Klasifikace průřezů, ohyb, hospodárný návrh 7. Svařování, svařované spoje 8. Nýtování a šroubování, šroubované spoje 9. Skelety budov, prostorová tuhost 0. Skelety budov, spoje. Jednopodlažní haly. Haly velkých rozpětí 3. Mosty, názvosloví, lávky 4. Ochrana proti korozi a požáru Princip spolehlivosti v mezních stavech S d R d S d největší možný návrhový účinek zatížení R d nejmenší možná návrhová únosnost konstrukce 3 4 Návrhové zatížení F d F F k F k charakteristická hodnota F dílčí součinitel spolehlivosti Návrhová únosnost R d (design resistance) R d R k / M R k charakteristická hodnota M dílčí součinitel spolehlivosti materiálu 5 6
Dvě harmonizované soustavy (v současnosti) Česká cesta (normy ČSN 73 0035 a ČSN 73 40) F (,0;,40) M (,55 až,50) Evropská cesta (normy ČSN EN 99 a ČSN EN 993) F (,35;,50) M (,00 až,5) TŽENÉ PRUTY Průřezy: Použití: pruty příhradových konstrukcí závěsy, táhla diagonály ztužidel Pozor na přípoj 7 8 9 0 TLČENÉ PRUTY Průřezy: celistvé válcované svařované
Tlačené pruty Průřezy: celistvé válcované svařované členěné Tlačené pruty Použití: Pruty příhradových konstrukcí Sloupy Diagonály ztužidel 3 4 TLČENÉ PRUTY - CHOVÁNÍ Kátké Krátké Čistý tlak Dlouhé a štíhlé Vzpěrný tlak Krátké tlačené pruty Posuzují se jako tažené Není třeba odečítat otvory ve vyplněných dírách Je třeba uvažovat s místním vybočením Řeší se klasifikací průřezů Graf napětí - štíhlost Místní vybočení stojiny krátkého sloupu 5 6 Dlouhé a štíhlé tlačené pruty Nedojde k dosažení f y Stabilitní poškození Nejčastější příčina havárii OK Vždy věnujeme pozornost Vzpěrný tlak Stabilitní kolaps vybočení nastane dřív, než se dosáhne f y na celém průřezu Nejčastější příčina havárii OK Vždy věnujeme pozornost Ideální prut Skutečný prut - stabilita - vzpěrná únosnost 7 8
Stabilita ideálního prutu Přímý prut S klouby na koncích Centricky zatížený Řešení Euler v roce 744 9 0 Kritická (Eulerova) síla π E I N cr L Kritické napětí σ cr N cr Štíhlost λ π E σ cr λ π Štíhlost při vybočení E L π E I L i L i Vybočení Rovinné + zkroucení Dvojose symetrické průřezy Štíhlost λ y, λ z, λ zw Rovinné + prostorové Jedno ose symetrické průřezy Štíhlost λ y, λ yzw Prostorové Nesymetrické průřezy Štíhlost λ yzw Uvažuje se většinou zjednodušeně Poměrná štíhlost Štíhlost t při dosažení meze kluzu λ π E /f f 93, 9 ε y Pro ocel S35 3 4
Základní případy vybočení Vzpěrná délka - vzdálenost dvou inflexních bodů Vzpěrná délka v různých rovinách Symetrický prut může vybočit bčit ve dvou k sobě kolmých rovinách Podepření prutu nebývá v obou rovinách totožné Příklad L cr,y L L cr,z L / 5 6 Vzpěrné délky rámů Jednoduchý d rám Tuhost příčle Možnost posunu Dvoukloubový rám Bez posunu L cr H S posunem L cr > H v extrému té L cr 7 8 Vzpěrná pevnost skutečného prutu Imperfekce Geometrické odchylky počáteční zakřivení osy prutu, excentricita působiště zatížení nedodržení teoretického tvaru průřezu Strukturální odchylky vlastní pnutí od svařování, rovnání nebo chladnutí Konstrukční imperfekce nedokonale fungující klouby nebo vetknutí 9 Výsledky zkoušek tlačených prutů 30
Vliv geometrických imperfekcí y 0 π x e0 sin L výsledná poloha bodu prutu d y N ( y + y 0 ) + 0 d x E I okrajové podmínky x 0; y + y 0 0 x L; y + y 0 0 e0 π x y sin Ncr L N 3 Poměrná štíhlost Součinitel it vzpěrnostiě Poměr Poměrná štíhlost pro rovinné vybočení a kritické napětí σ b χ f η e y λ λ λ 0 W λ f y σ cr 3 Křivky vzpěrnosti Součinitel it imperfekce α od 0, do 0,76 Imperfekce Imperfekce vyjádřeny jako geometrické e 0 + α ( λ λ 0 ) + λ χ ( ) α η λ- λ0 [ ] + α ( λ λ 0 ) + λ λλ 4 λ Pro λ0 0 0, 33 χ φ + φ λ kde φ 0,5 + α ( λ 0,) + λ 34 35 Únosnost tlačeného prutu Návrhová únosnost průřezu v tlaku N c.rd Návrhová plastická únosnost průřezu fy Npl. Rd M 0 Návrhová únosnost průřezu s lokálním boulením eff fy N0. Rd Vzpěrná únosnost N b. Rd χ M f y β M 36
Vzpěrná únosnost Vzpěrnostní ě součinitel it χ β eff pro průřezy třídy, a 3 je β Oddělení třídy 4 Vzpěrnostní křivky Podle poměrné štíhlosti N λ λ λ b. Rd χ β fy β M Lokální stabilita 37 38 Lokální stabilita Štíhlá stěna namáhaná tlakem nebo smykem Rovnoměrně tlačená stěna uložená na obou podélných okrajích Spolupůsobící šířky b eff 39 40 Kritická (Eulerova) síla Vzpěrná pevnost skutečného prutu π E I N cr L Kritické napětí Imperfekce Geometrické odchylky σ cr N cr Strukturální odchylky Štíhlost λ π E σ cr Štíhlost při vybočení λ π E L π E I L i L i Konstrukční imperfekce 4 4
Výsledky zkoušek tlačených prutů Únosnost tlačeného prutu Návrhová únosnost průřezu v tlaku N c.rd Návrhová plastická únosnost průřezu, prostý tlak fy Npl. Rd M 0 Návrhová únosnost průřezu s lokálním boulením eff fy N0. Rd M 43 Vzpěrná únosnost N b. Rd χ f y β M 44 Zkouška 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; 9; xx.9 45 46 Volitelné předměty katedry Laboratoř nosných konstrukcí (společně s K33) zimní sem. Požární návrh ocelových, ocelobetonových a dřevěných ě konstrukcí zimní sem. Nosné konstrukce ze skla - zimní sem. Tenkostěnné a spřažené konstrukce letní sem. Dřevěné konstrukce - letní sem. Sylabus přednášek. Úvod, historie i ocelových konstrukcí, k použití, významné stavby, výroba oceli. Vlastnosti oceli, zkoušky materiálu, značení oceli 3. Výroba konstrukcí 4. Spolehlivost konstrukcí, mezní stavy, normy pro navrhování, tah 5. Tlak, vzpěrný tlak 6. Klasifikace průřezů, ohyb, hospodárný návrh 7. Svařování, svařované spoje 8. Nýtování a šroubování, šroubované spoje 9. Skelety budov, prostorová tuhost 0. Skelety budov, spoje. Jednopodlažní haly. Haly velkých rozpětí 3. Mosty, názvosloví, lávky 4. Ochrana proti korozi a požáru 47 48
Děkuji za pozornost 49