ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ



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

Ve výrobě ocelových konstrukcí se uplatňují následující druhy svařování:

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

Šroubovaný přípoj konzoly na sloup

PROBLÉMY STABILITY. 9. cvičení

SPOJE OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ

Navrhování konstrukcí z korozivzdorných ocelí

Posouzení trapézového plechu - VUT FAST KDK Ondřej Pešek Draft 2017

BO02 PRVKY KOVOVÝCH KONSTRUKCÍ

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

Roznášení svěrné síly z hlav, resp. matic šroubů je zajištěno podložkami.

PŘÍKLAD č. 1 Třecí styk ohýbaného nosníku

Řešený příklad: Nosník s kopením namáhaný koncovými momenty

Šroubované spoje namáhané smykem Šroubované spoje namáhané tahem Třecí spoje (spoje s VP šrouby) Vůle a rozteče. Vliv páčení

Příklad č.1. BO002 Prvky kovových konstrukcí

Příklad č.1. BO002 Prvky kovových konstrukcí

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

PRUŽNOST A PLASTICITA I

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

Tabulky únosností trapézových profilů ArcelorMittal (výroba Senica)

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

SLOUP NAMÁHANÝ TLAKEM A OHYBEM

Řešený příklad: Prostě uložený nosník s mezilehlým příčným podepřením

3. Tenkostěnné za studena tvarované OK Výroba, zvláštnosti návrhu, základní případy namáhání, spoje, přístup podle Eurokódu.

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

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

Prvky betonových konstrukcí BL01 6 přednáška. Dimenzování průřezů namáhaných posouvající silou prvky se smykovou výztuží, Podélný smyk,

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

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

Průvodní zpráva ke statickému výpočtu

ZÁKLADNÍ ÚLOHY TEORIE PLASTICITY Teoretické příklady

K133 - BZKA Variantní návrh a posouzení betonového konstrukčního prvku

Prvky betonových konstrukcí BL01 11 přednáška

Složení. Konstrukční ocel obsahuje okolo 0,2% C

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

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

5. Ohýbané nosníky Únosnost ve smyku, momentová únosnost, klopení, MSP, hospodárný nosník.

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

POSOUZENÍ ÚNOSNOSTI PRŮŘEZU VE SMYKU řešený příklad pro BO009

Příklad 3: NÁVRH A POSUDEK TRAPÉZOVÉHO PLECHU A STROPNICE

NÁVRH VÝZTUŽE ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S MALÝM OTVOREM

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

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

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

Ocelobetonové konstrukce

Betonové konstrukce (S)

1.3.1 Výpočet vnitřních sil a reakcí pro nejnepříznivější kombinaci sil

Návrh žebrové desky vystavené účinku požáru (řešený příklad)

Různé druhy spojů a spojovací součásti (rozebíratelné spoje)

Stěnové nosníky. Obr. 1 Stěnové nosníky - průběh σ x podle teorie lineární pružnosti.

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

Část 5.9 Spřažený požárně chráněný ocelobetonový nosník

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

OTÁZKY K PROCVIČOVÁNÍ PRUŽNOST A PLASTICITA II - DD6

Řešený příklad: Prostě uložená spřažená stropnice

1 Použité značky a symboly

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

studentská kopie 3. Vaznice - tenkostěnná 3.1 Vnitřní (mezilehlá) vaznice

Prvky betonových konstrukcí BL01 3. přednáška

Teorie prostého smyku se v technické praxi používá k výpočtu styků, jako jsou nýty, šrouby, svorníky, hřeby, svary apod.

Akce: Modřice, Poděbradova 413 přístavba a stavební úpravy budovy. Náměstí Svobody Modřice STATICKÉ POSOUZENÍ

Namáhání na tah, tlak

Jednoosá tahová zkouška betonářské oceli

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

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

φ φ d 3 φ : 5 φ d < 3 φ nebo svary v oblasti zakřivení: 20 φ

BO002 PRVKY KOVOVÝCH KONSTRUKCÍ

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

BO02 PRVKY KOVOVÝCH KONSTRUKCÍ

BO004 KOVOVÉ KONSTRUKCE I

Stanovení požární odolnosti. Přestup tepla do konstrukce v ČSN EN

OHYB (Napjatost) M A M + qc a + b + c ) M A = 2M qc a + b + c )

NAMÁHÁNÍ NA OHYB NAMÁHÁNÍ NA OHYB

Stabilita ocelových stěn

Telefon: Zakázka: Kindmann/Krüger Položka: Pos.2 Dílec: Stropní nosník

Uplatnění prostého betonu

NÁVRH A POSOUZENÍ DŘEVĚNÝCH KROKVÍ

Řešený příklad: Prostě uložený a příčně nedržený nosník

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

Posouzení mikropilotového základu

Namáhání v tahu a ohybu Příklad č. 2

Prvky betonových konstrukcí BL01 5. přednáška

PRŮŘEZOVÉ CHARAKTERISTIKY

6 Mezní stavy únosnosti

Ing. Jan BRANDA PRUŽNOST A PEVNOST

Sada 2 Dřevěné a ocelové konstrukce

OTÁZKY VSTUPNÍHO TESTU PP I LS 2010/2011

Deformace nosníků při ohybu.

NÁVRH A POSOUZENÍ DŘEVĚNÉHO PRŮVLAKU

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

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

K výsečovým souřadnicím

Prvky betonových konstrukcí BL01 7 přednáška

Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE. Zkoušky oceli. Obsah přednášky. Koutové svary. Značení oceli. Opakování. Tahová zkouška

Část 5.8 Částečně obetonovaný spřažený ocelobetonový sloup

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

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

Spoje se styčníkovými deskami s prolisovanými trny. Ing. Milan Pilgr, Ph.D. DŘEVĚNÉ KONSTR.

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

Jednoduchá metoda pro návrh ocelobetonového stropu

Transkript:

7. cvičení ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ V této kapitole se probírají výpočty únosnosti průřezů (neboli posouzení prvků na prostou pevnost). K porušení materiálu v tlačených částech průřezu dochází: mezní plastifikací (nadměrnou plastickou deformací), místní ztrátou stability (lokálním boulením) nebo kombinací obou způsobů. Zavádí se tzv. klasifikace průřezů, v závislosti od ní se únosnosti počítají pomocí průřezových charakteristik plastických (s indexem pl), pružných (s indexem el), efektivních (s indexem eff). K porušení materiálu v tažených částech průřezu dochází: mezní plastifikací (nadměrnou plastickou deformací) v plném průřezu nebo houževnatým lomem (přetržením) v místě oslabení dírami pro šrouby. Je třeba počítat s oslabením průřezu, únosnosti se stanovují pomocí průřezových charakteristik plného průřezu (bez zvláštního indexu), účinného průřezu (s indexem net). Klasifikace průřezů Definují se 4 třídy průřezů: (1) Průřezy, ve kterých lze předpokládat úplný plastický kloub s dostatečnou deformační kapacitou pro plasticitní výpočet. () Průřezy, ve kterých lze předpokládat plnou plastickou únosnost, avšak s omezenou deformační kapacitou. (3) Průřezy, ve kterých lze předpokládat pouze plnou pružnou únosnost definovanou dosažením návrhové pevnosti v nejvíce namáhaných tlačených vláknech. (4) Průřezy, jejichž ohybová nebo tlaková únosnost je v důsledku lokálního boulení stěn menší než jejich plná pružná únosnost. Rámcovou představu o klasifikaci poskytuje následující obr. je třeba jej chápat jako ilustraci, ve skutečnosti může být např. válcovaný I profil třídy 1 apod. 1

Obr. Klasifikace průřezů Poznámka Průřezy tříd 1, a 3 se označují jako kompaktní; průřezy třídy 4 se označují jako štíhlé. V dalším se budeme zabývat převážně kompaktními průřezy, průřezy třídy 4 se probírají až v samém závěru semestru (v tématu Pevnost štíhlých stěn ). K definicím tříd Pojmy pružný a plastický se týkají jednak průběhu napětí v průřezu, jednak průběhu vnitřních sil v konstrukci. Napětí v průřezu lze uvažovat podle teorie plasticity u průřezů tříd 1 a, u průřezů třídy 3 jen podle teorie pružnosti; rozdělení vnitřních sil v konstrukčním prvku lze uvažovat podle teorie plasticity pouze u průřezů třídy 1, u průřezů ostatních tříd pak podle teorie pružnosti (viz obr.). Obr. Napětí od ohybu Obr. Vnitřní síly od ohybu

3

4

Třída průřezu se stanoví podle štíhlosti tlačených a ohýbaných stěn viz přiložený arch. Poznámka U běžně používaných profilů mají jednotlivé stěny svoje ustálené názvy (viz obr.). Obr. Názvy stěn Oslabení průřezu Účinný průřez se bere jako plný průřez zmenšený vhodným způsobem o všechny díry (a jiné otvory). Jestliže jsou díry uspořádány vstřícně, potom účinná plocha (oslabeného průřezu) A net = A d 0 t, jestliže jsou díry pro šrouby vystřídané, potom účinná plocha s t A net = A d0 t +, 4 p kde A... plná průřezová plocha, d 0 t... součet ploch oslabení v řezu (kritické lomové čáře), s t... výraz zahrnující (všechny) šikmé části řezu, 4 p kde d 0...průměr díry, t...tloušťka, s, p...rozteče dvou sousedních děr, viz obr. Obr. Oslabení průřezu 5

Prostý tah Obr. Prostý tah Prvky namáhané prostým tahem (viz obr.) se posuzují podle podmínky N Sd N t, Rd, kde N Sd...návrhová tahová síla, N t,rd...únosnost v (prostém) tahu, která se vypočte A f y N pl, Rd =, γ M 0 Nt, Rd = min 0,9 Anet fu Nu, Rd =, γ M kde A, A net... plná a účinná plocha průřezu, f y, f u... mez kluzu a mez pevnosti, γ M0, γ M... dílčí součinitele spolehlivosti materiálu. Připomeneme, že γ M0 = 1,15, γ M = 1,30. Poznámka V uvedené podmínce spolehlivosti, jakož i ve všech dalších se návrhové účinky zatížení (tj. vnitřní síly a napětí) dosazují v absolutních hodnotách (nikoliv podle konvence teorie pružnosti). Příklad oslabení průřezu + prostý tah Zadání. Posuďte tažený plech tloušťky t = 10 mm z oceli S 35 oslabený dírami pro šrouby o průměru d 0 = 18 mm podle obr. Návrhová tahová síla je N Sd = 300 kn. 6

Řešení K výpočtu použijeme (pro ocel S 35) následující materiálové charakteristiky: f y = 35 MPa, γ M0 = 1,15, f u = 360 MPa, γ M = 1,30. Jak bylo uvedeno, v plechu působí tahová síla N Sd = 300 kn máme prokázat podmínku spolehlivosti. N Sd N t, Rd Řešíme prvek oslabený dírami vystřídaného uspořádání únosnost v tahu N t,rd stanovíme jednak na základě plné průřezové plochy A, jednak na základě účinné plochy oslabeného průřezu A net, jež je dána vztahem s t A net = A d0 t +. 4 p Plnou průřezovou plochu stanovíme (podle kót v obr.) jednoduchými počty A = b t = 180 10 = 1800 mm, účinné plochy je třeba stanovit pro všechny reálné způsoby přetržení viz obr. (jednotlivé řezy a příslušné účinné plochy tedy očíslujeme). Nejprve vypočteme plochu jednoho oslabení d 0t = 18 10 = 180 mm, hodnotu výrazu pro jednu šikmou část řezu s t 40 10 = = 67 mm. 4 p 4 60 Potom účinné plochy v závislosti od počtu oslabení a počtu šikmých částí řezu jsou dány hodnotami: s t A net, 1 = A 1 d0t + 0 = 1800 1 180 = 160 mm, 4 p s t, = A d0t + 0 = 1800 180 = 1440 mm A net, 4 p 7

s t A net, 3 = A d0t + 1 = 1800 180 + 1 67 = 1507 mm 4 p s t A net, 4 = A 3 d0t + = 1800 3 180 + 67 = 1394 mm 4 p,. Posouzení se provede na základě nejmenší účinné plochy A min A, =1394 mm. net = net i i Únosnost v tahu A f y 1800 35 N pl, Rd = = = 368 kn γ M 0 1,15 Nt, Rd = min = 347 kn 0,9 Anet fu 0,9 1394 360 N = = = 347 kn u, Rd γ 1,30 M N = 300 kn vyhovuje. Sd Prostý tlak Prvky namáhané prostým tlakem (viz obr.) se posuzují podle podmínky N Sd N c, Rd, kde N Sd... návrhová tlaková síla, N c,rd... únosnost v prostém tlaku, která se pro průřezy tříd 1, a 3 vypočte Obr. Prostý tlak A f y Nc, Rd =, γ M 0 kde A...plná průřezová plocha, f y...mez kluzu, γ M0...dílčí součinitel spolehlivosti materiálu. Oslabení průřezu vyplněnými dírami se neuvažuje. Poznámka Štíhlé pruty musí být rovněž posouzeny na vzpěr, o tom však později. 8

Prostý ohyb Obr. Prostý ohyb Prvky namáhané prostým ohybem (viz obr.) se posuzují podle podmínky M Sd M c, Rd, kde M Sd...návrhový ohybový moment, M c,rd...(prostá) momentová únosnost, která se vypočte Wpl f y M c, Rd = M pl, Rd = pro průřezy tříd 1 a, γ M 0 Wel f y M c, Rd = M el, Rd = pro průřezy třídy 3, γ M 0 kde W pl, W el... plastický a pružný průřezový modul, f y... mez kluzu, γ M0... dílčí součinitel spolehlivosti materiálu. Stručně připomeneme stanovení průřezových modulů Pružný průřezový modul vychází z předpokladu pružného průběhu napětí po průřezu (viz obr.), je dán výrazem I y W el =, ez kde I = z da... moment setrvačnosti k hlavní (těžišťové) ose y, y A e z... vzdálenost krajních vláken od osy y. Plastický průřezový modul vychází z předpokladu plastifikace celého průřezu (viz obr.), je dán výrazem A W =, kde S y pl S y A A = z da = zc.. statický moment poloviny průřezu k těžišťové ose y na A dvě stejně velké poloviny je průřez rozdělen plastickou neutrální osou, která je obecně různá od osy těžišťové. 9

Obr. K průřezovému modulu Tak např. pro dvouose symetrický I profil (viz obr.) se průřezové moduly (k tuhé ose y) vypočtou 1 3 W ( ( )( ) ) 3 el = b h b tw h t f, 6 h tw W ( ) ( ) pl = b t f h t f + h t f. 4 Obr. I průřez Poznámka Štíhlé pruty musí být rovněž posouzeny na klopení, o tom však později. Prostý smyk Prvky namáhané prostým smykem (viz obr.) se posuzují podle podmínky V Sd V pl, Rd, Obr. Prostý smyk kde V Sd...návrhová posouvající síla, V pl,rd...smyková únosnost, která se vypočte Av f y Vpl, Rd =, γ M 0 3 kde A v...smyková plocha průřezu, f y...mez kluzu, γ M0...dílčí součinitel spolehlivosti materiálu. 10

Stručně připomeneme, že smyková plocha (v obecném pojetí teorie pružnosti) je dána výrazem A A v =, κ kde A...(celková) průřezová plocha, A S y κ = d > 1,0 A...smykový součinitel, I y A t kde I y...moment setrvačnosti průřezu k ose y, S y...statický moment části průřezu k ose y (jakožto funkce s průběhem po střednici průřezu), t...tloušťka stěny průřezu. U běžně používaných profilů (složených z přímých stěn tj. průřezu I, U, L, T apod.) lze uplatnit doporučení brát smykovou plochu A v jako plochu všech částí rovnoběžných s působící posouvající silou. Tak např. pro dvouose symetrický I profil (viz obr.) se smyková plocha (v rovině větší tuhosti) vypočte A v = h t w v případě válcovaného profilu, A = h t t v případě svařovaného profilu. v ( f ) w Obr. Ke smykové ploše Pro některé další průřezy je smyková plocha uvedena v tab. Tab. Smyková plocha některých průřezů 1 ) ) 3 ) A v 0,5 A 0,844 A 0,833 A 1 ) Kruhová trubka konstantní tloušťky ) Plný kruhový průřez 3 ) Plný obdélníkový průřez 11

Příklad klasifikace průřezu + prostý ohyb + prostý smyk Zadání. Posuďte ohýbaný prostý nosník o rozpětí L = 10 m při rovnoměrném zatížení q = 10 kn/m' na prostou pevnost. Nosník je svařovaný, z oceli S 35, dvouose symetrického I průřezu (viz obr.). Řešení K výpočtu použijeme (pro ocel S 35) následující materiálové charakteristiky: f y = 35 MPa, γ M0 = 1,15. Nejprve určíme (podle zásad stavební mechaniky) složky vnitřních sil (viz obr.). Uprostřed rozpětí působí návrhový ohybový moment 1 1 M 10 10 Sd = q L = = 1500 knm, 8 8 v podporovém průřezu působí návrhová posouvající síla 1 1 V Sd = q L = 10 10 = 600 kn. 1

Je zřejmé, že uprostřed rozpětí vzniká prostý ohyb máme prokázat podmínku spolehlivosti M Sd M c, Rd, v podporovém průřezu vzniká prostý smyk máme prokázat podmínku spolehlivosti. V Sd V pl, Rd Momentová únosnost M c,rd se stanovuje v závislosti od klasifikace průřezu ta se provádí podle štíhlosti tlačených a ohýbaných stěn, tj. tlačené pásnice a ohýbané stojiny. Štíhlost tlačené pásnice je dána poměrem (viz obr.) c t f 145 = = 5,8, 5 přičemž kritéria jednotlivých tříd jsou uvedena v oddíle (c) přiloženého archu. Takže pásnice o štíhlosti c = 5,8 9ε = 9 spadá do třídy 1. t f Štíhlost ohýbané stojiny je dána poměrem (viz obr.) d 950 = = 95, t w 10 přičemž kritéria jednotlivých tříd jsou uvedena v oddíle (a) přiloženého archu. Takže stojina o štíhlosti d = 95 14ε = 14 spadá do třídy 3. t w V obou případech jsme brali součinitel 35 35 ε = = = 1,0. 35 f y 13

Třídu celého průřezu určuje nejnepříznivější (tj. nejvyšší) třída klasifikovaných stěn tzn. náš průřez je třídy 3. Stanovíme tedy pružný průřezový modul 1 3 3 W el = ( b h ( b tw )( h t f ) )= 6 h 1 3 = 300 1000 300 10 1000 5 6 1000 Momentová únosnost W 6 el f y 8,56 10 35 M c Rd = = = 1749 knm M Sd γ 1,15 3 6 3 ( ( ) ( ) ) = 8,56 10 mm, = M 0 1500 knm. vyhovuje. Smyková únosnost V pl,rd se stanoví pomocí smykové plochy A v, kterou lze pro svařovaný profil brát A = ( ) = ( 1000 5) 10 = 9,5 10 3 v h t f tw mm. Smyková únosnost A 3 v f y 9,5 10 35 Vpl, Rd = = = 111 kn VSd 600 kn γ 3 1,15 3 = vyhovuje. M 0 14