Gatunki stali
Stal niestopowa – węglowa, głównym składnikiem obok żelaza jest węgiel. Stal niskowęglowa (C< 0,25%) stosowana w budownictwie (oznaczenie, np. St3S, gdzie: St- stal, 3- wytrzymałość na rozerwanie, S- odmiany jakościowe stali).
Stal stopowa – żelazo + węgiel + inne składniki stopowe (Mn, Si, Ni, Cr, Cu, W, V, Al., Mo), ich celem jest uzyskanie potrzebnych właściwości mechanicznych, zwiększenie odporności na korozję oraz przystosowanie do pracy w wysokiej lub niskiej temperaturze:
wysokostopowe; średniostopowe; niskostopowe (oznaczenie, np. 18G2A, gdzie: 18- średnia zawartość węgla w %, tu 0,18%, G- główny składnik stopowy tu Mn, 2- zawartość głównego składnika stopowego 1,5-2%, brak liczby oznacza <1,5%, A- stal wyższej jakości, V- składnik stopowy).
Metody ochrony przeciwogniowej
*Usytuowanie nośnej konstrukcji stalowej poza obrysem budynku.
*Wewnętrzne chłodzenie wodą konstrukcji stalowych o strukturze zamkniętej.
*Zwiększenie pojemności cieplnej elementów o przekroju zamkniętym przez wypełnienie ich betonem (dotyczy tylko słupów).
*Powierzchniowe zabezpieczenia ogniowe, które zmniejszają dopływ ciepła i szybkość wzrostu temperatury:
**Obudowywanie płytami osłonowymi z materiałów nie pękających,
**Natryskiwanie izolacji z włókien mineralnych i lekkich wypełniaczy ze spoiwem nieorganicznym,
**Pokrycie powłokami malarskimi pęczniejącymi pod wpływem wysokiej temperatury,
**Otynkowanie, obetonowanie lub omurowanie cegłą, bloczkami gipsowymi,
**Osłony ogniochronne grup elementów (strop podwieszony).
SGU, SGN Stan graniczny - stan konstrukcji, po osiągnięciu którego konstrukcja lub jej element zagrażają bezpieczeństwu lub przestają spełniać wymagania użytkowe.
SGN – stan graniczny nośności; stan, w którym niemożliwe jest dalsze użytkowanie obiektu lub konstrukcji z powodu wyczerpania nośności obiektu. *osiągniecie nośności krytycznej w przekrojach najbardziej wytężonych *utrata stateczności ogólnej lub lokalnej *utrata stateczności położenia. Obliczenie SGN – stosuje się obciążenia obliczeniowe (obciążenia charakt* wsp.bezpiecz.)
SGU – stan graniczny użytkowania; stan, w którym nośność konstrukcji może nie być wyczerpana ale odkształcenia są tak duże, że uniemożliwiają dalszą eksploatację. Obliczenia SGU – stosuje się obciążenia charakterystyczne – normowe.
Korozja: Proces niszczenia tworzyw w wyniku oddziaływań chemicznych i fizykochemicznych otaczającego środowiska (korozja metali, tworzyw sztucznych, betonu).
Typy korozji: *chemiczna; *elektrochemiczna (atmosferyczna, ziemna, wodna, elektrolityczna, biologiczna)
szybkość korozji zależy od:
*korozja atmosferyczna: wilgotności powietrza, klimatu, zanieczyszczeń atmosfery;
*korozja wodna: rozpuszczonych gazów i soli, obecności mikroorganizmów, temp., składu chemicznego wody;
*korozja ziemna: struktury gruntu, wilgotności, stopnia natlenienia, zawartości związków chemicznych, kwasowości, mikroorganizmów.
Sposoby zabezpieczania przed korozją: *Właściwy dobór materiałów i kształtu konstrukcji; *Unieszkodliwianie ścieków i wyziewów; *Wychwytywanie pyłów i gazów i niedopuszczanie ich do środowiska; *Hermetyzacja maszyn i urządzeń; *Stosowanie kształtów, które umożliwiają spływ wody (unikać zamkniętych konstrukcji i elementów – odpowietrzać i odwadniać, unikać szczelin); *Nie stosować konstrukcji ażurowych; *Pokrywanie odpowiednimi powłokami ochronnymi (powłoki malarskie, laminaty, metaliczne, betonowe, ze smoły pogazowej).
Połączenia zakładkowe jedno- i dwu-cięte
połączenia jedno-cięte (niesymetryczne) - połączone są dwie blachownice a siły nie leżą na jednej prostej.
połączenia dwu-cięte (symetryczne) - połączone są trzy blachownice, a wypadkowa i siła skierowana przeciwnie leżą na jednej linii.
Grubość podstawy słupa zależy od: obciążenia i wytrzymałości stali. t = ω*√[(bf*h*σc)/(m*fd)]
Żebro poprzeczne
*Zapewnia niezmienność konturu poprzecznego belki,
*Zapewnia równomierne wprowadzenie do przekroju siły skupionej na całej długości środnika w postaci sił stycznych,
*Wymusza pionową linię węzłową w postaci wyboczonej środnika.
Vr=0,58*φpv*Av*fd
Vr- nośność obliczeniowa przekroju przy ścinaniu siłą poprzeczną nośność,
φpv- współczynnik niestateczności przy ścinaniu, Av- pole przekroju czynnego przy ścinaniu,
fd- wytrzymałość obliczeniowa stali
Kratownice: podział: *Dźwigary kratowe; *Wiązary dachowe; *Dźwigary pełnościenne.
Kratownice stosuje się przy bardzo dużych rozpiętościach >24m, są one lżejsze od pełnościennych.
*Dźwigar o pasach równoległych – ustawia się pod kątem, aby z dachu zapewnić odpływ wody,
*Dźwigar o kształtach trójkątnych –przy mniejszych rozpiętościach ≤ 15m.
Typy: *trójkątne bez słupków; *tr ze słupkami; *t. ze słupkami i wieszakami; *wykratowanie przekątniowe (tN); *krzyżowe (X); *półkrzyżakowe (K)
Zasady obliczania: *zakłada się ze pręty w węzłach połączone są przegubowo; *pręty są wyłącznie proste; *osie prętów przechodzą przez smrodki ciężkości profili; *pręty w węzłach połączone są współśrodkowo.
Temperatura krytyczna: Element osiąga SGN na skutek spadku właściwości mechanicznych; Temperatura krytyczna zależy od gatunku stali, schematu statycznego konstrukcji i stanu naprężeń. SGN 450-550oC.
Połączenia:
Trzpieniowe: *rozbieralne – śruby sworznie wkręty; *nierozbieralne – nity, śruby zaciskowe, kołki, gwoździe.
Zalety: wykonywane prawie w każdych war atm.; łączą elem. niespawalne i różne gat. stali.
Spawalne – tanie i efektywne; Nie można spawać w dowolnych war atm. I niektórych elementów; wykwalifikowany personel.
Podkłady, podkładki – rozkładają nacisk na większą pow.; zapewniają ochronę powłoki antykorozyjnej blachy; pod łbem i nakrętką. Zmniejszają opory tarcia.
Efekt dźwigni- zjawisko dodatkowego obciążenia trzpienia śruby siłą spowodowaną wygięciem blachy czołowej; beta=2,67-(t/t min)
Klasy przekroju – zdolność elementu do lokalnej utraty stateczności; zależy od: schematu statycznego analizowanej ścianki, stanu naprężeń, smukłości elementu, gatunku stali. Klasa całego przekroju to największa klasa wszystkich elementów.
Środek ścinania – pkt przekroju przez który powinna przechodzić siła pionowa jeżeli pręt ma być zginany bez skręcania.
Zjawisko zwichrzenia – utrata płaskiej postaci zginania, element wygina się na bok.
Słup – pionowo ustawiony ściskany element konstrukcji
Podział ze względu na obciążenia: * osiowo ściskany; *ściskany mimośrodowo; *ściskany i zginany; *osiowo ściskany i skręcany
Podział ze względu na konstrukcję trzonu słupa: *pełnościenne z kształtowników walcowanych lub blachownic; *dwu-/wielogałęziowe.
Pręt idealny: *idealnie prosty; *obciążony osiowo; *materiał idealnie jednorodny, bez naprężeń własnych
Pręt rzeczywisty: *krzywizna pręta; *występują mimośrody; *imperfekcja geometryczna i strukturalna; *wpływ naprężeń własnych.
Siła krytyczna w pręcie zależy od: *długości (dłuższy się szybciej wyboczy); *współczynnik długości wyboczeniowej (uwzględnia wpływ warunku podparcia na sile krytyczną); *momentu bezwładności i.
Korozja elektrochemiczna
Na zasadzie działania ogniwa galwanicznego-> dwie elektrody zanurzone w roztworze elektrolitu
Proces anody- proces korozyjny, przechodzenie metalu w postaci uwodnionych jonów do roztworu
Proces katody- polega na pochłanianiu pojawiających się w metalu elektrolitów; katoda nie ulega korozji.
Profilaktyka przeciwkorozyjna- ograniczenie ujemnego wpływu środowiska na konstrukcje stalowe.
*właściwy dobór materiału i kształtu konstrukcji; *unieszkodliwienie ścieków i wyziewów; *hermetyzacja maszyn i urządzeń; *pokrywanie konstrukcji powłokami ochronnymi np. malarskie, laminaty, powłoki innych metali (Zn, Mg), powłoki betonowe, ze smoły.
leoo