Pružnost a plasticita II DD6

Podobné dokumenty
Pružnost a plasticita CD03

OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6

PRUŽNOST A PLASTICITA

Pružnost a plasticita II CD03

Téma 1 Úvod do předmětu Pružnost a plasticita, napětí a přetvoření

ZATÍŽENÍ STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ

PRUŽNOST A PLASTICITA

Téma 2 Napětí a přetvoření

1 Použité značky a symboly

Téma 1 Úvod do předmětu Pružnost a plasticita, napětí a přetvoření

Pružnost a pevnost I

Pružnost a pevnost. zimní semestr 2013/14

Uplatnění prostého betonu

TENSOR NAPĚTÍ A DEFORMACE. Obrázek 1: Volba souřadnicového systému

PRUŽNOST A PLASTICITA I

Téma 1 Úvod do předmětu Pružnost a plasticita, napětí a přetvoření

Nelineární problémy a MKP

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

FAKULTA STAVEBNÍ NELINEÁRNÍ MECHANIKA. Telefon: WWW:

Zde je uveden abecední seznam důležitých pojmů interaktivního učebního textu

Téma 12, modely podloží

Reologické modely technických materiálů při prostém tahu a tlaku

Principy navrhování stavebních konstrukcí

5 Úvod do zatížení stavebních konstrukcí. terminologie stavebních konstrukcí terminologie a typy zatížení výpočet zatížení od vlastní tíhy konstrukce

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

2.2 Mezní stav pružnosti Mezní stav deformační stability Mezní stav porušení Prvek tělesa a napětí v řezu... p03 3.

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

7 Lineární elasticita

Mechanické vlastnosti technických materiálů a jejich měření. Metody charakterizace nanomateriálů 1

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

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

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

3.2 Základy pevnosti materiálu. Ing. Pavel Bělov

Principy navrhování stavebních konstrukcí

b) Křehká pevnost 2. Podmínka max τ v Heigově diagramu a) Křehké pevnosti

pedagogická činnost

FAKULTA STAVEBNÍ. Telefon: WWW:

4. Napjatost v bodě tělesa

Dvě varianty rovinného problému: rovinná napjatost. rovinná deformace

5 Analýza konstrukce a navrhování pomocí zkoušek

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

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

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

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

Navrhování konstrukcí z korozivzdorných ocelí

Principy navrhování stavebních konstrukcí

SPOLEHLIVOST KONSTRUKCÍ statistické vyhodnocení materiálových zkoušek

Nauka o materiálu. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

Přednáška 01 PRPE + PPA Organizace výuky

Principy navrhování stavebních konstrukcí

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

PRUŽNOST A PEVNOST II

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

Betonové konstrukce (S) Přednáška 3

Zatíženía spolehlivost (K132ZASP)

ÚVOD DO TEORIE MATEMATICKÉ PRUŽNOSTI

Aktuální trendy v oblasti modelování

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

Kontraktantní/dilatantní

NKI Zděné konstrukce doc. Ing. Karel Lorenz, CSc. Ústav nosných konstrukcí FA

NÁVRH A POSOUZENÍ DŘEVĚNÉHO PRŮVLAKU

Rozdíly mezi MKP a MHP, oblasti jejich využití.

Cvičení 7 (Matematická teorie pružnosti)

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

Prvky betonových konstrukcí BL01 11 přednáška

A mez úměrnosti B mez pružnosti C mez kluzu (plasticity) P vznik krčku na zkušebním vzorku, smluvní mez pevnosti σ p D přetržení zkušebního vzorku

NÁVRH A POSOUZENÍ DŘEVĚNÝCH KROKVÍ

Přijímací zkoušky na magisterské studium, obor M

Učební pomůcka Prof.Ing. Vladimír Křístek, DrSc. Ing. Alena Kohoutková, CSc. Ing. Helena Včelová. Katedra betonových konstrukcí a mostů

Betonové konstrukce (S)

Předpjatý beton Přednáška 9. Obsah Prvky namáhané smykem a kroucením, analýza napjatosti, dimenzování.

Prvky betonových konstrukcí BL01 5. přednáška

Obecný Hookeův zákon a rovinná napjatost

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

SPOLEHLIVOST KONSTRUKCÍ & TEORIE SPOLEHLIVOSTI část 8: Normové předpisy

7. Základní formulace lineární PP

Projevy dotvarování na konstrukcích (na úrovni průřezových modelů)

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

ANALÝZA KONSTRUKCÍ. 5. přednáška

Mezní stavy. Obecné zásady a pravidla navrhování. Nejistoty ve stavebnictví. ČSN EN 1990 a ČSN ISO návrhové situace a životnost

Ztráta stability tenkých přímých prutů - vzpěr

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

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

BL 04 - Vodohospodářské betonové konstrukce MEZNÍ STAV POUŽITELNOSTI

12. Prostý krut Definice

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

T leso. T leso. nap ě tí na prostorovém elementu normálové - působí kolmo k ploše smykové - působí v ploše

12. Struktura a vlastnosti pevných látek

NOSNÍK NA PRUŽNÉM PODLOŽÍ (WINKLEROVSKÉM)

Náhradní ohybová tuhost nosníku

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

Smyková pevnost zemin

Vícerozměrné úlohy pružnosti

Zatížení konstrukcí. Reprezentativní hodnoty zatížení

Pružnost a plasticita Martin Krejsa, Lenka Lausová a Vladimíra Michalcová

Statický výpočet střešního nosníku (oprava špatného návrhu)

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

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

Přednáška 1 Obecná deformační metoda, podstata DM

Transkript:

Pružnost a plasticita II DD6 Lud ě k Brdečko VUT v Brně, Fakulta stavební, Ústav stavební mechaniky tel: 541147368 email: brdecko.l @ fce.vutbr.cz http://www.fce.vutbr.cz/stm/brdecko.l/html/distcz.htm Obsah p edm tu 1. přednáška spolehlivost konstrukcí výpočtové modely základní veličiny pružnosti základní vztahy pružnosti nelineární pružnost 2. přednáška t ě leso (základní veličiny a vztahy) prut (základní veličiny a vztahy) 3. přednáška st ě ny (základní veličiny a vztahy) desky (základní veličiny a vztahy) skořepiny 4. přednáška metody řešení přesné, přibližné variační metody Ritzova metoda, Metoda konečných prvků 1

Spolehlivost konstrukcí - Eurokódy Mezní stavy únosnosti EQU - ztráta stability tělesa jako celku STR - porušení konstrukce překročením pevnosti materiálu GEO - porušení nebo nadměrné přetvoření základové p ů dy FAT - porušení konstrukce únavou materiálu Mezní stavy použitelnosti posuzuje se: deformace kmitání poškození z hledisek: vzhled (není u kmitání) pohoda uživatel ů provozuschopnost Spolehlivost konstrukcí - Eurokódy Návrhové situace trvalá (běžný provoz) dočasná (výstavba, rekonstrukce) mimořádná (výbuch, požár, náraz) seismická (zemětřesení) 2

č Spolehlivost konstrukcí - Eurokódy 1. první mezní stav základní podmínka Ed R d E d návrhová hodnota účinku zatížení R d návrhová hodnota příslušné únosnosti E d = (F d, a d ) F d návrhová hodnota zatížení a d návrhová hodnota rozměr ů R d = (X d, a d ) X d návrhová hodnota vlastností materiálu Spolehlivost konstrukcí - Eurokódy Vlastnosti materiálů X k X d = η γ M etnost výskytu střední hodnota X Charakteristická hodnota Xk Návrhová hodnota Xd 5 % plochy 5 % kvantil materiálová vlastnost X (např. pevnost) η pr ů měrná hodnota převodního součinitele, kterým se zohledňuje vliv rozměr ů vliv vlhkosti a teploty γ M dílčí součinitel vlastností materiálu, který zohledňuje nepříznivé odchylky vlastností od charakteristické hodnoty 3

Spolehlivost konstrukcí - Eurokódy Geometrické údaje a d = a nom pokud vliv odchylek geometrie není významný a d = a nom ± a pokud vliv odchylek je významný (například imperfekce prutů pro namáhání vzp ě rem) Spolehlivost konstrukcí - Eurokódy Zatížení Označení: G,g stálá Q,q proměnná P A A E předpínací síla mimořádné seismické F k charakteristická hodnota zatížení určitá charakteristika skutečného výskytu zatížení F rep representativní hodnota zatížení ψf k ψ součinitel vyjadřující současnost působení prom ě nných zatížení --> kombinace F d γ f návrhová hodnota zatížení daná γ f F rep dílčí součinitel zatížení (zajiš ť uje spolehlivost návrhu) F d =γ G G k +γ Q ψq k 4

Pružnost a plasticita Úkol pružnosti: na základě geometrických údaj ů, vlastností materiálu, zatížení a podepření stanovit účinek zatížení ve formě vnitřních sil, napětí, deformací, přemístění konstrukce. Určení únosnosti a vlastní posouzení je spíše předmětem obor ů betonové, zděné, ocelové a dřevěné konstrukce. Výpo tový model konstrukce Idealizace konstrukce Tvorba výpočtového modelu zahrnuje idealizaci: tvaru materiálu okrajových podmínek zatížení Typy model ů konstrukcí těleso (3D) prut (1D) stěna (2D - zatížení a podepření v rovině střednicové plochy) deska (2D - zatížení a podepření kolmo na rovinu střednicové plochy skořepina (2D - střednicová plocha není rovinná) 5

Výpo tový model konstrukce 3D modely nejvěrohodnější, bez dalších zjednodušujících geometrických předpoklad ů, ale obtížně řešitelné přesnými postupy neřešitelné pracuje se s napětími a poměrnými přetvořeními 2D, 1D modely zavádí geometrické předpoklady, kterými se redukuje jeden nebo dva méně významné rozměry. 1D modely a vybrané 2D modely lze řešit přesně v rámci lineární pružnosti pracuje se integrálními hodnotami napětí po pr ů řezu - vnitřními a měrnými vnitřními silami a deformacemi pr ů řezu. kromě posunutí se jako přemístění zavádí také pootočení pr ů řezu Zatížení silové tíha konstrukcí, předmět ů, sněhu... tlaky větru, zemin, kapalin, sypkých hmot... p ů sobení jiných těles deformační vynucená přemístění (poklesy základů), zrychlení teplotní deformace deformace od smrš ť ování a dotvarování silové zatížení osamělá břemena F [kn], M [knm] liniová zatížení n,q [kn.m -1 ], m [kn] plošné tlaky q [kn.m -2 ] objemové síly (od vlastní tíhy) X [kn.m -3 ] 6

Základní veli iny Přemíst ě ní vyjadřují změnu polohy (posun) daného bodu tělesa vlivem zatížení pro 1D a 2D modely jsou definovány přemístění celého pr ů řezu ve formě posun ů u a pootočení ϕ (úhel natočení pr ů řezu vlivem zatížení) u u,(u ) y,v v A A φy w, (u z),u po deformaci y z p ř ed deformací,u Základní veli iny Deformace (poměrná přetvoření) vyjadřují relativní délkové a úhlové změny vyvolané zatížením poměrné protažení l = l zkosení l l γ = α + β β α 7

Základní veli iny Vnitřní síly jsou vyvolané vnějším zatížením jsou definovány na řezu tělesem vyjadřují vzájemné p ů sobení dvou částí těles oddělených řezem z principu akce a reakce uvádějí do rovnováhy jednotlivé části těles oddělené řezem síly jsou v rovnováze síly jsou opačné Základní veli iny Napětí vyjadřují míru silového namáhání daného bodu pr ů řezu normálová napětí (p ů sobí kolmo na plochu řezu): N σ = lim A 0 A smyková napětí (p ů sobí v ploše řezu): T τ = lim A 0 A Τ myšlený ř ez tělesem F Ν A-element plochy 8

Základní vztahy 1. Fyzikální vztahy - vztah napětí deformace (σ ) lineárně pružný materiál - Hookův zákon deformace od normálového napětí σ = E pro ostatní směry σ y = z = υ = υ E smykové napětí τ y γ y = G materiálové charakteristiky: E... Young ů v modul pružnosti ν... Poisson ů v součinitel příčné kontrakce G... modul pružnosti ve smyku σ τ y =τ y σ τ y d d ' τ y =τ y d τ σ d y po deformaci d y' γ y deformaci γ y po y dy Základní vztahy 2. Geometrické vztahy vyjadřují závislost mezi přemístěními a deformacemi ( u - ) odvodí se z geometrických závislostí na elementu tělesa který deformací změní tvar u = v y = y v u γ y = + y 9

Základní vztahy 3. Statické rovnice diferenciální podmínky rovnováhy vyjadřují silovou nebo momentovou rovnováhu na diferenciálním elementu tělesa. pro těleso je to vztah mezi napětími a objemovými silami (σ - X) pro 1D a 2D se obvykle vyjadřují ve vztahu vnitřních sil a zatížení (N - q) napětí jsou definovány pro bod konstrukce v bodě posunutém o diferenciální délku je možno jejich hodnotu definovat pomocí Taylorova rozvoje využitím první parciální derivace dané veličiny např σ se v bodě posunutém o d definuje σ σ * = σ + d např. pro rovinu y podmínka a pro směr se vyjádří ve tvaru: σ τ y + + X = 0 y σ τy τy d y σy* τy* τy* σ* d Základní vztahy 4. Podmínky kompatibility podmínky kompatibility vyjadřují spojitost pole deformací, tj. že nedojde k nějakým diskontinuitám, popřípadě překrytí materiálu. vyjadřují vzájemný vztah jednotlivých složek deformací lze je vyjádřit z geometrických vztah ů vyloučením přemístění 10

Základní vztahy 5. Okrajové podmínky a) statické okrajové podmínky - definují napjatost na povrchu tělesa vlivem zatížení b) kinematické (geometrické) okrajové podmínky - definují přemístění povrchu tělesa v oblasti podepření celý povrch tělesa lze rozdělit na dvě oblasti: a) s předepsaným zatížením - posuny mohou být libovolné b) s předepsanými posuny - reakce mohou být libovolné pozn.: Kde není předepsané žádné zatížení ani přemístění se jedná v podstatě o varianta a) s předepsaným nulovým zatížením a libovolným přemístěním. homogenní okrajová podmínka - předepsané přemístění je rovno nule nehomogenní okrajová podmínka - předepsané přemístění je nenulové Nelineární pružnost Fyzikální nelinearita - fyzikální vztahy nejsou lineární neplatí Hookův zákon a) b) σ (<0) σ U f u U f u 0,4f u P Y f y P f pr R mez pevnosti mez kluzu mez úměrnosti 0 (<0) 0 11

Nelineární pružnost Plasticita pokud nap ě tí překročí mez plasticity nastávají nevratné deformace (zůstavají i po odtížení) ideáln ě pružnoplastický diagram bez zpevn ě ní deformace narůstají bez nárůstu nap ě tí σ odtěžování f y zatěžování arctg E σ Pl E -f y Nelineární pružnost Plasticita ohýbaný průřez zahrnutím plasticity do výpočtu obdržíme vyšší vypočteno únosnost než je tomu u pružného výpočtu 12

Nelineární pružnost Porušování nastává při dosažení pevnosti materiálu víceosá napjatost podmínka porušení beton různé pevnosti v tahu a tlaku σ1 ocel beton σ1 σ2 σ2 Nelineární pružnost Geometrická nelinearita geometrické vztahy nelze považovat za lineární rovnováha se vyjadřuje na deformované konstrukce např. vzp ě r prutů, boulení, klopení F w Konstrukční nelinearita při zm ě n ě znaménka nap ě tí nedochází k přenosu tohoto nap ě tí např.: základová spára přenáší jenom tlak lano přenáší jenom tah tahové nap ě tí nepřeneseno 13

N které principy Princip superposice účinků účinky jednotlivých vlivů lze řešit samostatn ě a pak je sečíst platí pouze pro fyzikální,geometrickou a konstrukční nelinearitu Saint Vénantův princip lokálnosti účinků rovnovážná soustava sil působící na malou část konstrukce ovliv ň uje napjatost a deformační stav konstrukce pouze v blízkém okolí jejího působení umož ň uje nahrazovat ve výpočtovém modelu skutečné zatížení jednodušším staticky ekvivalentním oblast se změněnou napjatostí Další materiálové vlastnosti Homogenní materiál stejné vlastnosti ve všech bodech t ě lesa Materiálová izotropie stejné vlastnosti materiálu ve všech sm ě rech lze popsat dv ě ma konstantami např. E a ν nebo E a G patří sem např. ocel nebo beton neplatí pro dřevo (různé vlastnosti ve sm ě ru a kolmo k vláknům) 14

Další materiálové vlastnosti vliv teploty s narůstající teplotou dochází k protažení materiálu γ T = = = α T ytd yt ztd = γ yzt = γ zt = 0 αt součinitel teplotní roztažnosti [ C -1 ] do výpočtu se zavede jako počáteční deformace není-li deformaci brán ě no (staticky určité konstrukce) m ě ní se pouze deformační stav konstrukce je-li deformaci brán ě no je ovlivn ě na i napjatost konstrukce T Další materiálové vlastnosti časov ě závislé d ě je (beton): vlastnosti m ě nící se s časem nejvyšší nárůst na počátku zavádí se do výpočtu obdobn ě jako teplota smrš ť ování deformace vyvolaná prostředím suché prostředí smrš ť ování, mokré prostředí nabývání dotvarování zm ě ny vyvolané dlouhodob ě působícím nap ě tím v konstrukci σ 0 σ = konst. σ0 = konst. t t 15

Další materiálové vlastnosti únava materiálu pokles pevnosti materiálu vyvolaný mnohokrát opakovanou zm ě nou velikosti (znaménka) zatížení závisí převážn ě na počtu cyklů a rozkmitu zatížení (ma. a min. hodnot ě nap ě tí) σ f rozkmit cyklu počet cyklů t 16