Statika 2. Vybrané partie z plasticity. Miroslav Vokáč 2. prosince ČVUT v Praze, Fakulta architektury.

Podobné dokumenty
Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

Statika 2. Excentrický tlak za. Miroslav Vokáč 6. prosince ČVUT v Praze, Fakulta architektury. Statika 2. M.

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

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

Vybrané okruhy znalostí z předmětů stavební mechanika, pružnost a pevnost důležité i pro studium předmětů KP3C a KP5A - navrhování nosných konstrukcí

Jednoosá tahová zkouška betonářské oceli

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

Pružnost a pevnost (132PRPE) Písemná část závěrečné zkoušky vzorové otázky a příklady. Část 1 - Test

Navrhování konstrukcí z korozivzdorných ocelí

Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE. Princip spolehlivosti v mezních stavech. Obsah přednášky. Návrhová únosnost R d (design resistance)

133PSBZ Požární spolehlivost betonových a zděných konstrukcí. Přednáška A9. ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí

Pružnost a pevnost. 6. přednáška 7. a 14. listopadu 2017

PRUŽNOST A PLASTICITA I

133PSBZ Požární spolehlivost betonových a zděných konstrukcí. Přednáška B2. ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí

Pružnost a pevnost (132PRPE), paralelka J2/1 (ZS 2015/2016) Písemná část závěrečné zkoušky vzorové otázky a příklady.

Jednoosá tahová zkouška betonářské oceli

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

Prvky betonových konstrukcí BL01 12 přednáška. Prvky namáhané kroutícím momentem Prvky z prostého betonu Řešení prvků při místním namáhání

Použitelnost. Žádné nesnáze s použitelností u historických staveb

Materiálové vlastnosti: Poissonův součinitel ν = 0,3. Nominální mez kluzu (ocel S350GD + Z275): Rozměry průřezu:

Přetváření a porušování materiálů

ZÁKLADNÍ ÚLOHY TEORIE PLASTICITY Teoretické příklady

Prvky betonových konstrukcí BL01 11 přednáška

Klopením rozumíme ztrátu stability při ohybu, při které dojde k vybočení prutu z roviny jeho prvotního ohybu (viz obr.). Obr.

133YPNB Požární návrh betonových a zděných konstrukcí. 4. přednáška. prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc.

Obsah: 1. Technická zpráva ke statickému výpočtu 2. Seznam použité literatury 3. Návrh a posouzení monolitického věnce nad okenním otvorem

Uplatnění prostého betonu

14/03/2016. Obsah přednášek a cvičení: 2+1 Podmínky získání zápočtu vypracovaná včas odevzdaná úloha Návrh dodatečně předpjatého konstrukčního prvku

přednáška TLAK - TAH. Prvky namáhané kombinací normálové síly a ohybového momentu

Principy navrhování stavebních konstrukcí

Posouzení trapézového plechu - VUT FAST KDK Ondřej Pešek Draft 2017

15. ŽB TRÁMOVÉ STROPY

Tabulky únosností trapézových profilů ArcelorMittal (výroba Senica)

Část 3: Analýza konstrukce. DIF SEK Část 3: Analýza konstrukce 0/ 43

9. Spřažené ocelobetonové nosníky Spřažené ocelobetonové konstrukce, návrh nosníků teorie plasticity a pružnosti.

Statika 2. Smyk za ohybu a prostý smyk. Miroslav Vokáč 12. listopadu ČVUT v Praze, Fakulta architektury.

Statika 2. Kombinace namáhání: N + M Stabilita tlačených prutů: Eulerovo kritické břemeno a vzpěrná pevnost. Miroslav Vokáč

13. Zděné konstrukce. h min... nejmenší tloušťka prvku bez omítky

Definujte poměrné protažení (schematicky nakreslete a uved te jednotky) Napište hlavní kroky postupu při posouzení prutu na vzpěrný tlak.

PRŮBĚH ZKOUŠKY A OKRUHY OTÁZEK KE ZKOUŠCE Z PŘEDMĚTU BETONOVÉ PRVKY PŘEDMĚT BL001 rok 2017/2018

1/7. Úkol č. 9 - Pružnost a pevnost A, zimní semestr 2011/2012

133PSBZ Požární spolehlivost betonových a zděných konstrukcí. Přednáška B3. ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí

OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6

Statika 1. Prostý tah & tlak. Prostý smyk. ČVUT v Praze, Fakulta architektury. Statika 1. M. Vokáč. Metody posuzování spolehlivosti

Cvičební texty 2003 programu celoživotního vzdělávání MŠMT ČR Požární odolnost stavebních konstrukcí podle evropských norem

BL 04 - Vodohospodářské betonové konstrukce MEZNÍ STAV POUŽITELNOSTI

Ocelobetonové konstrukce

Skořepinové konstrukce úvod. Skořepinové konstrukce výpočetní řešení. Zavěšené, visuté a kombinované konstrukce

PRŮBĚH ZKOUŠKY A OKRUHY OTÁZEK KE ZKOUŠCE Z PŘEDMĚTU BETONOVÉ PRVKY předmět BL01 rok 2012/2013

Nosné konstrukce II - AF01 ednáška Navrhování betonových. použitelnosti

Stanovení požární odolnosti. Přestup tepla do konstrukce v ČSN EN

Část 5.8 Částečně obetonovaný spřažený ocelobetonový sloup

7. přednáška OCELOVÉ KONSTRUKCE VŠB. Technická univerzita Ostrava Fakulta stavební Podéš 1875, éště. Miloš Rieger

VÝSTAVBA MOSTŮ (2018 / 2019) M. Rosmanit B 304 ŽB rámové mosty

133PSBZ Požární spolehlivost betonových a zděných konstrukcí. Přednáška B1. ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí

Nelineární problémy a MKP

Ing. Jakub Kršík Ing. Tomáš Pail. Navrhování betonových konstrukcí 1D

Pružnost a pevnost. 2. přednáška, 10. října 2016

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

BETONOVÉ A ZDĚNÉ KONSTRUKCE 1. Dimenzování - Deska

Prostý beton Pedagogická činnost Výuka bakalářských a magisterský předmětů Nosné konstrukce II

Principy navrhování stavebních konstrukcí

Jednotný programový dokument pro cíl 3 regionu (NUTS2) hl. m. Praha (JPD3)

Řešený příklad: Nosník s kopením namáhaný koncovými momenty

1 Použité značky a symboly

OVLÁDÁNÍ A FUNKCE PROGRAMU...

Ztráta stability tenkých přímých prutů - vzpěr

NÁVRH VÝZTUŽE ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S MALÝM OTVOREM

3.2 Základy pevnosti materiálu. Ing. Pavel Bělov

Statika 2. & Stabilita tuhé konstrukce. Miroslav Vokáč 10. prosince ČVUT v Praze, Fakulta architektury.

Statika 2. Vetknuté nosníky. Miroslav Vokáč 2. listopadu ČVUT v Praze, Fakulta architektury. Statika 2. M.

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

OTÁZKY VSTUPNÍHO TESTU PP I LS 2010/2011

Ocelobetonové stropní konstrukce vystavené požáru Jednoduchá metoda pro požární návrh

Libor Kasl 1, Alois Materna 2

VYZTUŽOVÁNÍ PORUCHOVÝCH OBLASTÍ ŽELEZOBETONOVÉ KONSTRUKCE: NÁVRH VYZTUŽENÍ ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S VELKÝM OTVOREM

Průvodní zpráva ke statickému výpočtu

Složení. Konstrukční ocel obsahuje okolo 0,2% C

Téma 12, modely podloží

5 Analýza konstrukce a navrhování pomocí zkoušek

Pružnost, pevnost, plasticita

Principy navrhování stavebních konstrukcí

Prvky betonových konstrukcí BL01 5. přednáška

PRUŽNOST A PEVNOST 2 V PŘÍKLADECH

Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191

133PSBZ Požární spolehlivost betonových a zděných konstrukcí. Přednáška B5. ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí

Statika 1. Reakce na rovinných staticky určitých konstrukcích. Miroslav Vokáč ČVUT v Praze, Fakulta architektury.

pedagogická činnost

Předpjaté stavební konstrukce. Mezní stavy použitelnosti Omezení napětí Mezní stav trhlin, výpočet šířky trhlin Deformace předpjatých konstrukcí

Vzpěr, mezní stav stability, pevnostní podmínky pro tlak, nepružný a pružný vzpěr Ing. Jaroslav Svoboda

Pružnost a pevnost. zimní semestr 2013/14

1. Úvod do pružnosti a pevnosti

Principy navrhování stavebních konstrukcí

Aktuální trendy v oblasti modelování

Střední průmyslová škola strojírenská a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191

Použitelnost. Obvyklé mezní stavy použitelnosti betonových konstrukcí podle EC2: mezní stav omezení napětí, mezní stav trhlin, mezní stav přetvoření.

Řešený příklad: Prostě uložená spřažená stropnice

písemky (3 příklady) Výsledná známka je stanovena zkoušejícím na základě celkového počtu bodů ze semestru, ze vstupního testu a z písemky.

VYZTUŽOVÁNÍ PORUCHOVÝCH OBLASTÍ ŽELEZOBETONOVÉ KONSTRUKCE: NÁVRH VYZTUŽENÍ ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S MALÝM OTVOREM

Transkript:

ocelových 5. přednáška Vybrané partie z plasticity Miroslav Vokáč miroslav.vokac@klok.cvut.cz ČVUT v Praze, Fakulta architektury 2. prosince 2015

Pracovní diagram ideálně pružného materiálu ocelových σ σ dov α = arctane ε = l l Pracovní diagram materiálu zobrazuje závislost napětí σ na poměrné deformaci ε. Ideálně pružný (elastický) pracovní diagram je vyjádřen Hookeovým zákonem σ = Eε. N l l N Teorie dovolených namáhání předpokládá lineární materiálový model a omezuje napětí hodnotou σ dov.

Pracovní diagram ideálně pružno-plastického materiálu ocelových ε pl σ f + pl f pl α = arctane ε + pl ε = l l Pracovní diagram ideálně pružno-plastického materiálu se řídí Hookeovým zákonem do velikosti napětí σ = f pl. Při dosažení σ = f pl dále roste jen poměrné přetvoření ε a napětí zůstává konstatní. Plastická hodnota normálového napětí v tahu f + pl nemusí být stejná s hodnotou v tlaku f pl.

Pracovní diagram oceli s vyznačenou mezí kluzu F l l f y σ = F A zpevnění α = arctane f y... mez kluzu (yield value) je způsobená přeskupením atomů v krystalické mřížce. ocelových F ε = l l α-fe (Ferrit) Pracovní diagram oceli si nejčastěji idealizujeme jako ideální pružno-plastický pracovní diagram. Předpokládáme stejnou hodnotu meze kluzu v tlaku i tahu, tj. f y = f pl = f + pl.

Pracovní diagram oceli s vyznačenou mezí kluzu Záznam reálné zkoušky pevnosti oceli v tahu 70 ocelových F [kn] 60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 u [mm]

Předpokládejme průřezy symetrické k ose z y Průběh ε je lineární. Normálové napětí σ se určí podle pracovního diagramu. t z M M + ε plně zplastizovaný průřez σ f y + σ f y ocelových V únosnosti ohýbaného jsou plastické rezervy, které můžeme v některých případech využít. ε

Závislost ohybového momentu M a křivosti φ = 1 M plastický ohyb M pl ocelových φ = 1 M el pružno-plastický ohyb σ x,extr = f y M l = 1 M pružný ohyb 1 = M EI φ = 1 M el... v je dosažena mez kluzu f y M pl... plně zplastizovaný průřez

M(φ) diagram s omezenou a plnou rotační kapacitou ocelových Průřez s omezenou rotační kapacitou M φ max φ = 1 Hodnota φ max je malá a brzy dojde k porušení. Průřez s plnou rotační kapacitou M φ max φ = 1 Hodnota φ max je velká a plně zplastizovaný průřez je schopen utvořit plastický kloub.

Neutrální osa při pružno-plastickém ohybu ocelových σ σ σ f y y t z f y f y M pl M el pružno-plastický ohyb f y pružný ohyb plastický ohyb N.O. při pružno-plastickém ohybu neprochází těžištěm jako v pružném stavu. Poloha N.O. se stanoví z podmínky ekvivalence pro N.

Poloha N.O. y A + A t F A + = f y A + σ f y r z F A = f y A ocelových z f y Neutrální osa se určí z podmínky ekvivalence N = σ x da = 0: A : F A + F A = 0 f y A + f y A = 0 A + = A

Plastický průřezový modul W pl y A + A t z F A + = f y A + ový moment M pl 1. Známe těžiště : f y M pl = f y S y (A + )+f y S y (A ) M pl = f y [S y (A + )+S y (A )] M pl = f y W pl Plastický průřezový modul W y,pl : σ f y r z F A = f y A 2. Známe těžiště ploch A + a A, potom lze určit rameno vnitřních sil r z : M pl = r z F A + = r z F A M pl = 1 2 f ya r z ocelových W pl = S y (A + )+S y (A ) = 1 2 A r z Kde S y (A + ), resp. S y (A ), je statický moment plochy A +, resp. A, k těžišt ové ose y.

Plastický průřezový modul W pl obdélníkového σ f y F A ocelových h y t N.O. F A + r z z b f y N.O. prochází těžištěm. A + = A = 1 2 bh r z = 1 2 h M pl = f y A + r z = 1 4 f ybh 2 W y,pl = 1 4 bh2 = 1,5 W y,el

Plastický průřezový modul některých ocelových h y t z b W y,pl = 1 4 bh2 y y r t z z W y,pl = 1 6 πd 3 d

Plastický průřezový modul některých ocelových y y c t d y t z z W y,pl = 1 6 [1 πd ( ) 3 1 2t 3 ] d z W y,pl = 1,14 W y až 1,17 W y Je tabelováno v ocelářských tabulkách.

Příklad prut vetknutí-vetknutí Stanovte zatížitelnost prutu vetknutí-vetknutí, připustíme-li plné zplastizování. Předpokládejme, že je znám plastický ohybový moment M pl. M q 1 l 1 12 q 1l 2 1 12 q 1l 2 + 1 24 q 1l 2 Nejprve se určí průběh M podle teorie pružnosti. K plnému zplastizovní dojde ve vetknutích, jestliže 1 12 q 1l 2 = M pl q 1 Pokud je dostatečná rotační kapacita, vznikne ve vetknutí plastický kloub. Dojde ke změně statického systému a konstrukci lze dále přitížit. ocelových

Příklad prut vetknutí-vetknutí (pokračování) Uvažujme předchozí průběh M, změnu statického systému (klouby ve vetknutích) a přitížení q 2. M M pl q 2 l + 1 24 q 1l 2 M pl + 1 8 q 2l 2 M pl q 1 Únosnost konstrukce bude vyčerpána, jestliže pro přitížení q 2 bude platit M pl = 1 24 q 1l 2 + 1 8 q 2l 2. Potom vznikne plastický kloub i uprostřed rozpětí prutu a tím vznikne kinematický mechanizmus. K porušení konstrukce dojde při zatížení q pl = q 1 + q 2. ocelových

Příklad prut vetknutí-vetknutí (pokračování) ocelových M q pl l M pl = 1 16 q pll 2 M pl M pl = 1 16 q pll 2 1 8 q pll 2 M pl = 1 16 q pll 2 q pl = 16 M pl l 2 Lze stanovit plastický průběh ohybových momentů M od q pl. Staticky neurčité konstrukce mají v únosnosti plastické rezervy. Při dosažení M pl v jediném dojde za předpokladu dostatečné rotační kapacity plastického kloubu ke změně statického systému a konstrukci lze dále zatížit.

ocelových Jedná se zejména o průřezy tvarované za studena. Štíhlosti částí jsou velké, a proto dochází k lokálnímu boulení. Lokální boulení je stabilitní problém podobný k vybočení tlačeného prutu.

Efektivní průřez b ef b ef Tenkostěnný průřez Efektivní průřez ohyb Efektivní průřez tlak ε ε N.O. + Oblasti, které v tlačené části lokálně boulí, se nezapočítávají do plochy. V normě jsou uvedeny pravidla pro stanovení b ef a sestavení efektivního. Efektivní průřez závisí na způsobu namáhání. Rozdělení napětí σ v efektivním se uvažuje pružně (plasticitu je možné využít pouze v některých případech a jen omezeně). ocelových

dle ČSN EN 1991-3 Navrhování ocelových konstrukcí Norma rozlišuje 4 třídy : 1. Průřezy schopné vytvářet plastické klouby s plnou rotační kapacitou. 2. V může vzniknout plastický kloub s omezenou rotační kapacitou. 3. Průřez lze využít pružně. 4. Tenkostěnné průřezy dochází k lokálnímu boulení v tlačených částech. O zatřídění rozhoduje způsobu namáhání a štíhlost tlačených částí. ocelových Zatřídění válcovaných je uvedeno v ocelářských tabulkách.

dle ČSN EN 1991-3 Navrhování ocelových konstrukcí Způsob výpočtu konstrukce v mezním stavu únosnosti: ocelových Třída Stanovení průběhu ohybových momentů M Napětí σ x v 1 plastické plastické 2 pružné plastické 3 pružné pružné 4 pružné s efektivním průřezem

Pracovní diagram betonu σ f c ηf c λx x ε cu ε Pracovní diagram betonu v tlaku je nelineární. V tahu beton nepůsobí a nepřanáší žádné tahové napětí. Pro plastický výpočet únosnosti se pracovní diagram nahrazuje obdélníkovým průběhem. Pro běžné třídy betonu je η = 1 a λ = 0,8. ocelových

ový moment d A s 1. Tlačená oblast betonu b : F s F c = 0 A s f y 0,8xbf c = 0 x = Asfy 0,8bf c tlačená plocha betonu 0,8x N.O. F s = A s f y σ F c = 0,8xbf c 2. ový moment M pl = F s ( r = F c r ) M pl = A s f y d 0,8x 2 ( ) M pl = 0,8xbf c d 0,8x r 2 ocelových

za vyloučeného tahu Plastické rozdělení napětí A ef f pl F h 2e h e 2e σ b Předpokládá se rovnoměrné rozdělení napětí f pl na efektivní ploše A ef. Síla F musí mít působiště v těžišti A ef. Maximální velikost síly F pro danou excentricitu je dána F A ef f pl = b(h 2e)f pl. Může být omezena velikost excentricity, např. podmínkou e 1 3 h. ocelových

za vyloučeného tahu Interakční diagram ocelových Pro každou hodnotu síly F bhf pl lze určit maximální excentricitu e a ohybový moment M = Fe. Výsledkem je interakční diagram. Lze také zakreslit lineární podmínku e 1 3 h. F interakční diagram Stav uvnitř diagramu je přípustný, stav vně diagramu je nepřípustný. F h 3 M

plastický výpočet a plastické rezervy v konstrukci Dnes navrhujeme podle teorie dílčích součinitelů, která bývá v praxi nazývána jako teorie mezních stavů. Rozlišujeme 2 mezní stavy: 1. Mezní stav únosnosti Stav, kdy dochází ke ztrátě únosnosti porušením konstrukce. V mezním stavu únosnosti se uvažuje extrémně vysoké zatížení a extrémně nízké pevnosti materiálu návrhové hodnoty. Lze za konkrétních podmínek využít plasticitu a plastické rezervy. 2. Mezní stav použitelnosti Stav, kdy dojde ke ztížení podmínek používání konstrukce z důvodů nadměrných přetvoření, průhybů, sedání, nadměrného kmitání, nadměrného rozevření trhlin... Používají se charakteristické hodnoty zatížení. Je třeba prokázat, že se konstrukce chová pružně. Proto se používá pružný výpočet. ocelových

Konec přednášky ocelových Děkuji za pozornost. Vysázeno systémem L A T E X. Obrázky vytvořeny v systému Å Ì ÈÇËÌ.