1. Wyroby walcowane na gorąco (Walcowanie na gorąco. Odbywa się w temp. zapewniającej rekrystalizację materiału, a tym samym zmniejszenie nacisku jednostkowego niezbędnego do jego odkształcenia)
*Podstawowe elementy – pręty płaskie – blachy uniwersalne – blachy grube; Kształtowniki *dwuteowniki : I200, *dwuteownik pocieniony: I200p, *dwuteownik równoległościenny: PE, *dwuteownik szerokostopowy: HBE , *ceownik, *kątownik –równoramienne, - nierównoramienne, *teownik, *zetownik, *rury.
2. Kształtowniki gięte na zimno – z blachy płaskiej na maszynach na zimno jest gięta
3. wyroby spawane , belki ażurowe z dwuteowników są wysokości 4/3h
4. Gatunki stali i ich różnice.
* Stal niestopowa – węglowa, jej głównym składnikiem obok żelaza jest węgiel. Stal niskowęglowa (C< 0,25%) stosowana w budownictwie (oznaczenie, np. St3SX, gdzie: St- stal, 3- wytrzymałość na rozerwanie, S- odmiany jakościowe stali, X-stal nieuspokojona- może być też Y-półuspokojona lub nic nie ma wtedy stal uspokojona).
Stal nieuspokojona- zanieczyszczona
Stal półuspokojona – częściowo oczyszczona
Stal uspokojona- stal czysta
* Stal stopowa – oprócz żelaza i węgla ma 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. 18G2AV, gdzie: 18- średnia zawartość węgla w setnych %, 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=> odmiana jakości, V- składnik stopowy tutaj wanat).
Stal trudnordzewiejąca – z dodatkiem niklu, chromu, fosforu, miedzi
Stale węglanowe mostowe :=> St3M
Stale do produkcji rur konstrukcyjnych => R , R35 , R45..
STALIWO – są to odlewy, tego się nie walcuje – stosuje się na bardzo skomplikowane kształty np. L450 : L-symbol staliwa, 450- minimalna wytrzymałość na rozciąganie
EUROKODY: | zakres stosowania stali S,P,L,E,B,G| Re- granica plastyczności| odmiana plastyczności stali| St3SX => S235JRG1 G1- stal nieuspokojona, G2 – półuspokojona, brak symbolu oznacza uspokojoną
Odmianę plastyczności stali określa się na podstawie pracy zużytej na złamanie próbki zginanej (próbka zginana jest karbem, obciążenie jest udarowe, badanie w różnych temp)
5. WŁAŚCI. FIZ. I MECH. STALI
Właściwości mechaniczne:
*Wytrzymałość
Zdolność do przenoszenia statycznych obciążeń zewnętrznych, Re- granica plastyczności, Rm – granica wytrzymałości na rozciąganie, Rk – wytrzymałość na zerwanie, Odkształcenia sprężyste- odkształcenia które znikają po usunięciu obciążenia, element powraca do początkowego kształtu i wymiaru. Odkształcenia plastyczne (trwałe) – odkształcenia które pozostają w danym materiale po usunięciu obciążenia, które spowodowało to odkształcenie
*Udarność – zdolność do przenoszenia obciążeń przekazywanych przez uderzenia, jest to druga podstawowa próba wytrzymałościowa która pozwala ustalić tzw. odmianę plastyczności stali
*Twardość – jest to odporność stali na odkształcenia stałe podczas działania skupionego nacisku na powierzchnie materiału, twardość wzrasta wraz z dodaniem : C, Mn, Cr, W. fdb- wytrzymałość obliczeniowa na docisk do powierzchni płaskich fdb =1,2fd. fdbW – docisk skupiony herca stosuje się przy powierzchniach owalnych fdbW = 3,6fd. fdv – wytrzymałość stali na ścinanie fdv =0,58 fd
*Ciągliwość – określa się na podstawie prób ciągliwości jest to właściwość pozwalająca, na gięcie, prostowanie, walcowanie, formowanie na zimno bez zniszczenia lub uszkodzenia.
*Kujność – właściwość pozwalająca na dowolne formowanie stali w temp białego żaru, bez szkody dla wytrzymałość materiału, kujność spada ze wzrostem C
*Spawalność metalurgiczna stali – zależy od składu chemicznego od zawartości węgla i innych składników stopowych
6. Bezpieczeństwo konstrukcji:
Przy obciążeniach stałych mamy doczynienia ze: *zmienność ciężaru własnego, *zmienność geometrii
Obciążenia zmienne są to: * obciążenia użytkowe, technologiczne, *obciążenia klimatyczne –wiatr, -śnieg
Bezpieczeństwo konstrukcji ocenia się sprawdzając stany graniczne konstrukcji
Stan graniczny - stan konstrukcji, po osiągnięciu którego konstrukcja lub jej element zagrażają bezpieczeństwu lub przestają spełniać wymagania użytkowe. Dzieli się na:
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 charakterystyczne przemnożone przez współczynnik)
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 (wartość minimalna obciążeń normowych).
7. Podział połączeń:
*Trzpieniowe (łączącym elementem jest trzpień) :rozbieralne(śruby, wkręty, sworznia), nierozbieralne (nity, gwoździe, kołki wstrzeliwane)
*Spawane
8. Połączenia trzpieniowe – wady i zalety:
Zalety: *możliwość wykonywania w każdych warunkach atmosferycznych, *przez personel niewykwalifikowany, *łącznie elementów z różnych materiałów
Wada: koszt połączenia
9. Połączenia spawane – jedna z odmian spajania materiałów, najbardziej rozpowszechniona metoda łączenia elementów
Wady: *nie można wykonywać we wszystkich warunkach atmosferycznych, *musi zrobić to personel wykwalifikowany, *spawać elementy można z tych samych materiałów
10. Otwory:
Otwory przejściowe można wykonać 2 metodami: wiercenie, przebijanie
Przebijanie: szybsze, tańsze, do grubości 12,5-25mm, tylko w konstrukcjach obciążonych statycznie
11. Podkładki: - zwykłe, - dokładne stosuje się do śrub wysokiej wytrzymałości, - sprężyste – zapobiegają odkręcaniu się nakrętki –do obciążeń dynamicznych
Służą do: *rozłożenia siły na większą powierzchnię, *ochrona powłoki antykorozyjnej przed zadarciem podczas przykręcania śruby, nakrętki, *zmniejszenie oporów tarcia podczas przykręcania
12. Połączenia śrubami: *zakładkowe, *doczołowe.
Zakładkowe:
Podział ze względu na rozkład sił: *niesymetryczne – zginanie, *symetryczne
Mechanizmy zniszczenia połączenia trzpieniowego:
*ścięcie Av=∏*d*d/4
*uplastycznienie blachy
*ścięcie blachy
*osłabienie przekroju otworem
*ścięcie blachy miedzy otworami min 2,5d
Nośność śruby na ścinanie SRV=0,45*AV*Rm*n =>AV-pow. ścin., Rm- śruby, n- liczba pow. ścinanych .Nośność śruby zależy od materiału śruby, od powierzchni ścięcia Av, od tego ile jest powierzchni ścięcia, a także od współczynnika redukcyjnego.
Nośność śruby na docisk Ad=d*Σtmin ;SRb = α *d* Σtmin *fd ; α=a1/d<=2,5 lub α=a/d-3/4<=2,5
Połączenie proste jest to połączenie w którym obciążenie przechodzi przez środek ciężkości łączników
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.
Maksymalna odległość między śrubami.
Zależy od: szczelności złącza, niedopuszczenia do utraty stateczności blachy zewnętrznej podczas ściskania.
Doczołowe:
Większość śrub jest w strefie rozciąganej. Wyróżniamy 2 różne połączenia: *osiowo rozciągane, *zginane momentem
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).
.
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).
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.
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.
3. Metody ochrony przeciwogniowej.
a) Usytuowanie nośnej konstrukcji stalowej poza obrysem budynku.
b) Wewnętrzne chłodzenie wodą konstrukcji stalowych o strukturze zamkniętej.
c) Zwiększenie pojemności cieplnej elementów o przekroju zamkniętym przez wypełnienie ich betonem (dotyczy tylko słupów).
d) 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).
5. Korozja.
Proces niszczenia tworzyw w wyniku oddziaływań chemicznych i fizykochemicznych otaczającego środowiska (korozja metali, tworzyw sztucznych, betonu). Typy korozji:
a) chemiczna
b) elektrochemiczna
§ atmosferyczna
§ ziemna
§ wodna
§ elektrolityczna
§ biologiczna
...
tkjc