137
Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, słupy, stężenia

Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

  • Upload
    others

  • View
    50

  • Download
    3

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Konstrukcje metalowe II

Wykład V

Estakady podsuwnicowe

Belki, słupy, stężenia

Page 2: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Spis treści

Obliczenia zmęczeniowe → #t / 3

Odkształcenia → #t / 25

Połączenia → #t / 37

Słupy → #t / 41

Przykład 1 → #t / 77

Przykład 2 → #t / 101

Stężenia → #t / 133

Zagadnienia egzaminacyjne → #t / 136

Page 3: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

DsE = smax - smin

smax = s (ciężar własny konstrukcji + obciążenia zmienne)

smin = s (ciężar własny konstrukcji)

DtE = tmax - tmin

tmax = t (ciężar własny konstrukcji + obciążenia zmienne)

tmin = t (ciężar własny konstrukcji)

Obliczenia zmęczeniowe

EN 1993-1-9

Page 4: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

gFf DsE / (sR / gMf) ≤ 1,0

gFf DtE / (tR / gMf) ≤ 1,0

Sprawdzenie nośności zmęczeniowej omówione jest w wykładzie #5, tutaj

pokazane tylko wyznaczenie obciążeń przy analizie zmęczeniowej.

Obciążenia zmęczeniowe

EN 1991-1-9 (8.2)

→ #3 / 66

Page 5: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

EN 1993-1-9 (8.1), (8.2), (8.3)

DsE / (1,5 fy) ≤ 1,0

DtE / (1,5 fy / √3) ≤ 1,0

gFf DsE / (DsR gMf ) ≤ 1,0

gFf DtE,/ (DtR gMf ) ≤ 1,0

[gFf DsE / (DsR gMf )]3 + [gFf DtE / (DtR gMf )]

5 ≤ 1,0

Page 6: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

DsR = DsC m√ (2 ∙ 106 / NR)

DtR = DtC m√ (2 ∙ 106 / NR)

Nośność zależy od ilości cykli obciążenia NR

m = 3 dla NR = 100 000 - 5 000 000

m = 5 dla NR = 5 000 000 - 100 000 000

DsR , DtR stałe dla NR > 100 000 000

EN 1991-1-9 7.1 (2)

Rys: EN 1991-1-9 fig.7.1

→ #2 / 113

Page 7: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

gMf

gFf = 1,0

EN 1993-1-9 tab. 3.1

Metoda oceny Konsekwencje zniszczenia

Low High

Metoda tolerancji

uszkodzeń

1,00 1,15

Metoda bezwarunkowej

żywotności

1,15 1,35

Page 8: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

EN 1993-1-9 3(7)

Metoda tolerancji uszkodzeń

• odpowiedni dobór rozwiązań konstrukcyjnych, materiałów i poziomu naprężeń, które w

wypadku powstawania pęknięć charakteryzują się małą prędkością propagacji oraz

znaczną długością krytyczną;

• zapewnienie wielokrotnych ścieżek przepływu obciążenia;

• zastosowanie rozwiązań powstrzymujących rozwój pęknięć;

• zastosowanie rozwiązań łatwo dostępnych podczas regularnych kontroli;

Metoda bezwarunkowej żywotności`

• dobór rozwiązań konstrukcyjnych i taki poziom napręzeń, które skutkują żywotnością

zmęczeniową wystarczającą z punktu widzenia wskaźnika niezawodności b właściwego

przy sprawdzaniu stanów granicznych nośności na końcu projektowego okresu

użytkowego;

Page 9: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Naprężenia są obliczane dla specyficznie zdefiniowanego obciążenia zmiennego:

DsE = sE (ciężar własny konstrukcji + Qe) - sE (ciężar własny konstrukcji) = sE (Qe)

DtE = tE (ciężar własny konstrukcji + Qe) - tE (ciężar własny konstrukcji) = tE (Qe)

Qe → wyk #3 / 69 - 77

EN 1991-3 (2.16)

Page 10: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

EN 1991-3 (2.16), (2.19)

→ #3 / 69

DsE = DsE (Qe)

DtE = DtE (Qe)

Qe = Qmax,i jfat li

Qmax,i → #3 / 35, 36

jfat = max ( jfat,1 ; jfat,2)

jfat,1 = (1 + j1) / 2

jfat,2 = (1 + j2) / 2

li → #3 / 68

Page 11: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

li zastępczy czynnik uszkodzeń

Podejście uproszczone

EN 1991-3

Podejście półdokładne

EN 1993-1, EN 13001-1

Podejście dokładne

EN 1993-1, EN 13001-1

kQ - EN 13001-1

SX EN 1993-1 app. B EN 1993-1 tab. 2.11

li EN 1993-1 tab. 2.12 EN 1993-1 (2.17), (2.18)

EN 1991-3 2.12.1

kQ – współczynnik widma obciążeń

SX – klasa suwnicy

→ #3 / 70

Page 12: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Tab. 8.1 Elementy bez spoin i złącza na łączniki mechaniczne

Tab. 8.2 Kształtownik spawane

Tab. 8.3 Poprzeczne spoiny czołowe

Tab. 8.4 Dospawane blachy węzłowe i żebra

Tab. 8.5 Złącza spawane nośne

Tab. 8.6 Kształtowniki rurowe

Tab. 8.7 Węzły kratownic z kształtowników rurowych

Tab. 8.8 Pomosty ortotropowe – podłużnice o przekroju zamkniętym

Tab. 8.9 Pomosty ortotropowe – podłużnice o przekroju otwartym

Tab. 8.10 Połączenia górnych pasów ze środnikami w belkach

podsuwnicowych

DsC, DtC:

EN 1993-1-9

Page 13: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Numery tablic, ważnych dla konkretnych punktów konstrukcji

(tab. 8.1 – efekty przycinania elementów):

Rys: Autor

Page 14: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Tab. 8.1 Cięcia elementów

DsC

DsC

DsC

DtC

Page 15: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Tab. 8.2 Spoiny środnik – półki

DsC , DtC

DsC , DtC

DsC , DtC

DsC , DtC

Page 16: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Tab. 8.4 Żebra

DtC

DtC

Page 17: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Tab. 8.5 Dodatkowe informacje o spoinach

DtC

DtC

DtC

Page 18: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Tab. 8.6 Belki kratowe

Tab. 8.7 Belki kratowe

(tężniki hamowne kratowe,

główne belki kratowe)

Page 19: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Tab. 8.10 Połączenia górnych pasów ze środnikami w belkach podsuwnicowych

DsC , DtC

DsC , DtC

DsC , DtC

DsC , DtC

Page 20: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

W przypadku belek kratowych należy brak pod uwagę wpływ drugorzędnych momentów

zginających w węzłach. Wpływ ten uwzględnia się przez przemnożenie naprężenia od sił

podłużnych i lokalnego zginania od obciążeń międzywęzłowych przez współczynniki

podane w EN 1993-1-9 tab. 4.1 and 4.2. Dodatkowe informacje o tych współczynnikach

dla belek podsuwnicowych podane są w EN 1993-6 tab. 5.4.

Page 21: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

EN 1993-6 8.2

Page 22: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane są dwa rozwiązania:

• Wysokość żeber jest mniejsza niż wysokość środników (brak kontaktu żebra z półką

dolną)

• Pomiędzy żebrem a półką dolną umieszcza się dodatkową blachę poziomą metodą „na

wcisk” (grubość blachy minimalnie większa niż prześwit między żebrem a półką; pełny

kontakt między żebrem a półką).

Rys: Autor

Rys: Autor

Page 23: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Zalecana jest belka jednoprzęsłowa: bez względu na

kombinacje obciążeń, pólka górna jest zawsze ściskana

a półka dolna zawsze rozciągana.

Rys: Autor

Page 24: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Przy belkach wieloprzęsłowych, w zależności od kombinacji obciążeń półki mogą być

naprzemiennie ściskane i rozciągane.

Rys: Autor

Page 25: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Odkształcenia

Na belki podsuwnicowe działają zarówno

obciążenia pionowe jak i poziome. Efektem

są dwukierunkowe odkształcenia belek. Przy

analizie potrzebne są wartości zarówno

minimalnych jak i maksymalnych wartości

ugięć, powiązanych z minimalnymi i

maksymalnymi wartościami obciążeń.

Rys: Autor

Rys: EN 1991-3 fig. 2.1

Page 26: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Dla „zwykłych” konstrukcji analizujemy wyłącznie przemieszczenia w pionie i poziomie

– wartości dla belek i słupów:

Analogicznie podane są warunki dla poziomych i pionowych ugięć belek

podsuwnicowych.

Element wmax or w3

Dźwigary dachowe (kratowe lub

pełnościenne)

L / 250

Płatwie L / 200

Blacha profilowana L / 150

Elementy stropów i

stropodachów:

podciągi

belki drugorzędne

L / 350

L / 250

Nadproża okien i drzwi L / 500

wmax = netto (całkowite – strzałka odwrotna)

w3 = od obciążeń zmiennych

L – rozpiętość belki lub 2x wysięg wspornika EN 1993-1-1 N.A. 22

Zaleca się, by przemieszczenia

poziome nie przekroczyły wartości:

• H / 150 w układach

jednokondygnacyjnych bez suwnic

• H / 500 w układach

wielokondygnacyjnych

H – poziom rozpatrywanego rylga

względem wierzchu fundamentu

Page 27: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Dodatkowo, musimy sprawdzić przemieszczenia wzajemne pary belek podsuwnicowych:

Rys: Autor

Page 28: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

dz ≤ min( L / 600 ; 25 mm)

dpay ≤ L / 500

EN 1993-6 tab. 7.1

Przemieszczenie pionowe, belka

podsuwnicowa:

Przemieszczenie pionowe, belka wciągnika

jednoszynowego:

Page 29: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

dy ≤ L / 600

EN 1993-6 tab. 7.1

Przemieszczenie poziome:

Page 30: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Ds = dleft + dright ≤ 10 mm

EN 1993-6 tab. 7.1

Zmiana odległości poziomej między szynami suwnicy (z uwzględnieniem

odkształceń termicznych):

Page 31: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

EN 1993-6 tab. 7.1

Poziome ugięcia i odchyłki torów jezdnych rozpatruje się łącznie. Akceptowalne ugięcia i

tolerancje są uzależnione od szczegółów konstrukcyjnych i luzów wynikających z

elementów prowadzących. Jeśli swoboda przemieszczeń c między kołnierzem koła i

główką szyny lub innymi elementami jest wystarczająco duża ze względu na dopuszczalne

odchyłki, to zamawiający i dostawca suwnicy mogą uzgodnić większe wartości graniczne

ugięć poziomych.

Page 32: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

j4 = 1

jeśli tolerancje dla szyn i torów jezdnych, określone w EN 1993-6 są zachowane.

W przeciwnym wypadku

→ EN 13001-2

j4 – wpływy dynamiczne podczas jazdy suwnicy;

EN 1991-3 tab. 2.4

→ #3 / 30

Page 33: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

hc ≤ s / 600

EN 1993-6 tab. 7.1

Różnica przemieszczeń pionowych:

Page 34: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

dy ≤ hc / 400

EN 1993-6 tab. 7.1

Przechył poziomy słupa estakady / ramy hali,

podpierającego belkę podsuwnicową:

Page 35: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

V [m/s]

1 22

2 26

3 22

20 m /s

EN 1991-3 A.1 (6)

Silny wiatr – zgodnie z EN 1991-1-4:

Średni wiatr: → #3 / 52

Page 36: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

dy ≤ L / 600

dy ≤ L / 400

EN 1993-6 tab. 7.1

Różnica przechyłów poziomych dwu

sąsiednich słupów:

• obciążenie wiatrem w stanie spoczynku suwnicy (max wiatr):

• suwnica w hali (max obciążenie wiatrem);

• suwnica na zewnątrz (wiatr średni);

• kombinacja: wiatr w stanie roboczym + obciążenia

poprzeczne od suwnicy;

Page 37: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Połączenia

Podporowe elementy złączne, łączące górne pasy belek z konstrukcją wsporczą, powinny w

sposób nieskrępowany umożliwiać ruchy związane z obrotami przekrojów końcowych od

obciążeń pionowych, obroty pasa górnego od oddziaływań poziomych i ruchy pionowe

wynikające z oddziaływań pionowych oraz zużycia i osiadania łożysk belki.

Rys: EN 1993-6 fig. 8.1

Page 38: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Rys: EN 1993-6 fig 8.2

Page 39: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Rys: Autor

Śruby w połączeniach podłużnych dwu sąsiednich belek powinny być

usytuowane nie wyżej niż w osi obojętnej.

Page 40: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Styk szyn

Rys: EN 1993-6 fig. 8.3

Styk szyn – najlepiej ukośny i przesunięty w stosunku do podpory

Page 41: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Słupy

Rys: konar.eu

Rys: stabud.eu

Rys: zksgrzelak.eu

Page 42: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

A B

C D Rys: Autor

→ #3 / 7

Page 43: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Dodatkowa część słupa ponad suwnicą. Brak dodatkowej części słupa.

Brak dodatkowej części słupa. Brak słupa.

Rys: Autor

Page 44: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Wciągnik jednoszynowy Suwnica pomostowa podwieszona

Belka podsuwnicowa jest podwieszona do konstrukcji.

Rys: Autor

Rys: EN 1991-3 fig.1.2 Rys: EN 1991-3 fig.1.3

Page 45: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Belka podsuwnicowa podparta przez słup.

Suwnica pomostowa natorowa

Rys: Autor

Rys: EN 1991-3 fig.1.4

Page 46: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Suwnica pomostowa natorowa

Dwuteownik, gorącowalcowany lub spawany;

Dwuteownik z rozbudowaną półką górną

(ściskaną);

Dwuteownik z tężnikiem hamownym. Rys: Autor

Rys: Autor

Rys: EN 1991-3 fig.1.4

→ #4 / 5

Page 47: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Rys: crscranesystems.com

Rys: abuscranes.pl

Dla wciągników i suwnic podwieszonych najpopularniejszym rozwiązaniem jest

podwieszenie belek do konstrukcji głównej lub pomocniczej.

Page 48: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Rys: youwaycrane.com

Rys: promag.pl

Page 49: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Suwnica natorowa

Słup: dwuteownik

gorącowalcowany

Słup: dwuteownik spawany (półki

z blach płaskich)

Słup: dwuteownik gorącowalcowany

Słup: dwuteownik spawany (półki z

blach płaskich)

Oparcie na wsporniku i / lub zmiana

przekroju słupa

Słup: dwuteownik spawany (półki

z blach płaskich, ceowników lub

dwuteowników)

Słup skratowany

Słup z przewiązkami

Słup: dwuteownik spawany (półki z

blach płaskich, ceowników lub

dwuteowników)

Słup skratowany

Słup z przewiązkami

Zmiana przekroju słupa

Rys: Autor

Page 50: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Oparcie belki podsuwnicowej na wsporniku + zmiana przekroju

słupa w części nadsuwnicowej.

Rys: konar.eu

Page 51: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Oparcie belki podsuwnicowej na wsporniku bez zmiany przekroju słupa w

części nadsuwnicowej.

Rys: udhavind.com

Page 52: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Słup spawany ze zmiana przekroju dla części nadsuwnicowej.

Rys: stabud.eu

Page 53: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Słup z przewiązkami, zmiana przekroju.

Rys:hak.com.pl

Page 54: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Słup skratowany.

Rys: zksgrzelak.eu

Page 55: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Belka

Słup

Małe siły poziome poprzeczne działające na belkę → małe momenty zginające działające

na słup → wysokość przekroju poprzecznego słupa nie musi być duża.

Rys: Autor

Page 56: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Belka

Słup

Duże siły poziome poprzeczne działające na belkę → duże momenty zginające działające

na słup → potrzebna duża wysokość przekroju poprzecznego słupa.

Lub słup z przewiązkami / skratowany

Rys: Autor

Page 57: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Zmiana przekroju poprzecznego słupa → problem z ustaleniem długości wyboczeniowej.

W Eurokodzie brak jest szczegółowych wytycznych na ten temat. Dawniej używano w tym

celu tablic. "Tablice do projektowania konstrukcji metalowych", W. Bogucki, M. Żyburtowicz, Arkady, Warszawa 1984

Page 58: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane
Page 59: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane
Page 60: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane
Page 61: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Obecnie sprawę rozwiązuje się metodami numerycznymi.

Page 62: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Dla liczenia tego typu słupów stosujemy specjalną procedurę.

Rys: EN 1993-1-1 fig 6.7

Page 63: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

n = 29 n = 41

Procedura wynika z uproszczeń,

zastosowanych w modelu numerycznym.

Oczywiście możliwe jest wprowadzenie

pełnego schematu konstrukcji, ale

wywołuje to kilkudziesięciokrotny

wzrost liczby elementów.

Rys: Autor

Rys: Autor

Page 64: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Bardzo szybko dochodzimy w ten sposób do setek tysięcy elementów, które trzeba wprowadzić i które następnie są obrabiane numerycznie (czas, czas, czas...).

Rys: s9.flog.pl

Page 65: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

h = 7 m

Różnice w wynikach dla wspornika

litego, z przewiązkami i

skratowanego.

Rys: Autor

M [kNm] Q [kN] N [kN]

Page 66: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

h0 = 30 cm

Rys: Autor

M [kNm] Q [kN] N [kN]

Page 67: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

h0 = 100 cm Rys: Autor

M [kNm] Q [kN] N [kN]

Page 68: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Problemem w złożonego modelu prętowego są wymiary przewiązek. Odległość między

przecięciami osi gałęzi słupów i przewiązki, realna długość przewiązki i długość

przewiązki z świetle między gałęziami słupów to trzy różne wartości. W pełni poprawne

obliczenia możliwe będą tylko w programie, udostępniającym stosowanie offsetów

(przesunięć węzłów i końców elementów).

W dodatku proporcje wymiarów przewiązki (długość / szerokość) czynią z niej raczej

element płytowy niż belkowy.

Biorąc to wszystko pod uwagę, stosujemy metodę uproszczoną jak następuje:

Rys: Autor

Page 69: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Ogólny algorytm obliczania słupów złożonych:

Przeliczenie

Rys: Autor

Globalne wartości sił

przekrojowych MEd, VEd, NEd

obliczane są jak dla klasycznego

wspornika

Lokalne wartości sił przekrojowych Mch, Ed,

Mb, Ed, Vch, Ed, Vb, Ed, Nch, Ed, NL, Ed

przewiązki

gałęzie

Page 70: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Rys: Autor

Pod uwagę należy wziąć kilka specyficznych postaci utraty stateczności:

Page 71: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

SV L / 2 L L / [ 1 + Ad h03 / AV d3 ) ] min {

24 X / [1 + 2 Jch h0 / (n Jb a )] ;

2 p X }

Jeff 0,5 h02 Ach 0,5 h0

2 Ach + 2 meff Jch

Page 72: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

L = n E Ad a h02 / d3

X = E Jch / a

2

n = 4 n = 2

l = m L / i0

i0 = √ [ J1 / ( 2 Ach ) ]

J1 = 0,5 h02 Ach + 2 Jch

l meff

0

2 - l / 75

1,0

≥ 150

≤ 75

75 - 150

EN 1993-1-1 tab. 6.8

↑ EN 1993-1-1 fig 6.7, 6.9, (6.72), (6.73), (6.74)

n – ilość płaszczyzn skratowania / przewiązek

h0 – odległość między środkami ciężkości

gałęzi

Xch – charakterystyki geometryczne

przekroju gałęzi słupa

Jb – moment bezwładności przekroju

pionowego przewiązek

J = 2 zs2 Ach + 2 Jch

Rys: Autor

Page 73: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

VEd = p MEdII / (n L)

h0 = 2 zs

Dla gałęzi słupa:

Vch, Ed = VEd / 2

Mch, Ed = a VEd / 4

Dla przewiązek:

Vb, Ed = VEd a / (2 h0)

Mb, Ed = a VEd / 2

EN 1993-1-1 fig 6.11

Nch, Ed = NEd / 2 + 2 MEd

II zs Ach / (2 Jeff)

MEd II = NEd e0 / [1 - (NEd / Ncr) - (NEd / SV)]

e0 = L / 500

Ncr = p2 E Jeff, / (m L)2

EN 1993-1-1 6.4.1

Page 74: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Dla prętów skratowania:

VEd = p MEd / (n L)

Nl, Ed = VEd / cos a = p MEd / (n L cos a)

Rys: Autor

Page 75: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Wpływ sztywności własnej oraz Twierdzenia Steinera na szrtywność

efektywną:

Jeff = 2 (h0 / 2)2 Ach + 2 meff Jch = 0,5 h02 Ach + 2 meff Jch

meff = 1

(sztywne połączenie

półek w każdym

przekroju)

meff = 0

(sztywne połączenie półek

tylko w niektórych

przekrojach, „duże” h0)

0 ≤ meff ≤ 1

(sztywne połączenie półek

tylko w niektórych

przekrojach, „średnie” h0)

Rys: Autor

Rys: EN 1993-1-1 fig 6.7

Page 76: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Mamy do czynienia z niekonsekwencja w Eurokodzie: zgodnie z EN 1993-1-1

p.6.4.1.(1) tylko elementy ściskane mogą być przeliczane wedle tej procedury. Z

drugiej strony, zgodnie z EN 1993-1-1 p.6.4.1.(6), analizowany jest globalny

moment zginający. Nie ma jednak informacji, czy oprócz przeliczenia globalnego

zginania na efekty lokalne należy uwzględnić globalne zginanie „samo w sobie” i

związane z nim zwichrzenie całego słupa. Dla bezpieczeństwa takie obliczenia

powinny być przeprowadzone.

Page 77: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Przykład 1

300 kN

50 kN

Rys: Autor

S 235

C 300

Ach = A (C 300) = 58,8 cm2

Jch, y = Jy (C 300) = 7 640 cm4

Jch, z = Jz1 (C 300) = 473 cm4

L = 7,000 m

h0 = 246 mm

a = 1,000 m

NEd = 300,000 kN

VEd = 50,000 kN

Mz, Ed, max = 50 ∙ 7 = 350,000 kNm

n = 2

Page 78: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Algorytm obliczeń:

Obliczenia wstępne → #t / 79

Globalna praca słupa → #t / 81

Lokalna praca gałęzi słupa → #t / 91

Przewiązki → #t / 98

Spoiny między przewiązkami i gałęziami słupa → #t / 100

Page 79: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Obliczenia wstępne

C 300 → I klasa przekroju

e0 = L / 500 = 14 mm

J1 = Jz = 0,5 h02 Ach + 2 Jch, z1 = 18 737,704 cm4

i0 = √ [ J1 / ( 2 Ach ) ] = 12,62 cm

Wspornik: my = mz = mLT = 2,0

l = mz L / i0 = 2 ∙ 7 000 / 12,62 = 1 109,35 → #t / 72: meff = 0

Jeff = 0,5 h02 Ach + 2 meff Jch = 0,5 h0

2 Ach + 0 = 17 791,70 cm4

X = E Jch / a

2 = E Jeff / a2 = 37 362,57 kN

Jb = 103 ∙ 1 / 12 = 83,33 cm4

Page 80: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

SV = min {24 X / [1 + 2 Jch, z1 h0 / (n Jb a )] ; 2 p X } =

= min { 373 310,240 kN ; 234 755,951 kN } = 234 755,951 kN

Ncr = p2 E Jeff / (mz L)2 = 1 881,397 kN

MEdII = (NEd e0 + Mz, Ed, max) / [1 - (NEd / Ncr) - (NEd / SV)] = 422,035 kNm

Nch, Ed = NEd / 2 + MEdII h0 Ach / (2 Jeff) = 1 865,590 kN

Vch, Ed = p MEdII / n L = 94,704 kN

Mch, z1, Ed = Vch, Ed a / 4 = 23,676 kNm

Page 81: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Globalna praca słupa:

Nośność:

Na ściskanie → #t / 85

Na ścinanie → #t / 84

Na zginanie → #t / 85

Interakcja zginania, ścinania i ścinania → #t / 85

Stateczność:

Wyboczenie giętne y-y → #t / 86

Wyboczenie giętne z-z → #t / 87

Wyboczenie skrętne → #t / 88

Wyboczenie skrętno-giętne → #t / 88

Zwichrzenie → #t / 89

Interakcja wyboczenia i zwichrzenia z-z → #t / 90

Page 82: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Analizowany przekrój składa się z dwu odrębnych części. W takim przypadku nie mamy

informacji o obliczeniach:

interakcji między siłą osiowa i momentem zginającym;

wycinkowego momentu bezwładności Jw przy liczeniu wyboczenia skrętnego i zwichrzenia.

Przekrój zostanie przybliżony kształtem dwuteownika. Szerokość półek jest równa

wysokości ceowników, pole powierzchni równe polu ceownika, środek ciężkości półki w

tym samym miejscu co środek ciężkości ceownika. Grubość środnika zastępczego

dwuteownika przyjęto 0. Nośność na ścinanie obliczona jest na podstawie pól powierzchni

czterech pólek dwu ceowników.

Rys: Autor

Page 83: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

J. Żmuda, „Podstawy projektowania konstrukcji metalowych”, TiT Opole 1992

AV = 4 ∙ 0,1 ∙ 0,016 = 64,000 cm2

Jy = 2 Ach (h0/ 2)2 = 17 791,704 cm4

JW = Jy (24,6 + 1,96) 2 / 4 = 3 137 716 cm6

JT = 2 ∙ 30 ∙ 1,963 / 3 = 76,832 cm3

Wz, pl = Wimm, pl = 2 Ach (h0/ 2) = 1 446,480 cm3

Page 84: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

NRd = 2 Ach fy / gM0 = 2 763,600 kN

VRd = AV fy / (gM0 √3) = 868,335 kN

Mz, Rd = Wimm, pl fy / gM0 = 339,923 kNm

VEd / VRd = 50,000 / 868,335 = 0,058 < 0,5 → nie ma interakcji VEd i Mz, Ed

Page 85: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

a = 2 b = max (5n ; 1,0)

n = NEd / Npl, Rd = 300,000 / 2 763,600 = 0,109 → b = 1,0

a = min [ 0,5 ; (A - 2 b tf) / A]

(A - 2 b tf) / A = (aproksymacja, grubość środnika → 0) = 0,0

a = min [ 0,5 ; 0,0] = 0,0

min ( 0,25 Npl, Rd ; 0,5 hw tw fy / gM0 ) = (aproksymacja, grubość środnika → 0) = 0 kN

NEd > 0 kN → interakcja między NEd i Mz, Ed.

MN,z, Rd = min [Mz, Rd ; Mz, Rd (1 - n) / (1 - 0,5 a) ] =

= [339,923 kNm ; 339,923 kNm (1 - 0,109) / (1 - 0,5 ∙ 0,0)] = 302,871 kNm

Mz, Ed / MN, z, Rd = 1,156 ŹLE

Page 86: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Wyboczenie giętne y- y (oś materialna)

NEd = 300,000 kN (→ #t / 77)

NRd = 2 763,600 kN (→ #t / 84)

Jy = 2 Jch, y = 15 280 cm4

Lcr = 2 L = 14,000 m

iy = √ (Jy / A) = √ (2 Jch, y / 2 Ach) = 11,40 cm

ly = 1,308

Krzywa wyboczeniowa c → a = 0,49

Fy = 1,627

cy = 0,385

NEd / (cy NRd) = 0,262 < 1,000 ok

Rys: Autor

Page 87: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Wyboczenie giętne z- z (oś niematerialna)

NEd = 300,000 kN (→ #t / 77)

NRd = 2 763,600 kN (→ #t / 84)

Jz = Jeff = 17 791,70 cm4

Lcr = 2 L = 14,000 m

iz = √ (Jz / A) = √ (Jeff / 2 Ach) = 12,30 cm

l = 1,212

Krzywa wyboczeniowa c → a = 0,49

F = 1,482

c = 0,404

NEd / (c NRd) = 0,250 < 1,000 ok

Rys: Autor

Page 88: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Wyboczenie skrętne Ncr, T = [p2 EJw / (mT l0T)2 + GJT] / is2

i0 = √ (iy2 + iz

2) = 16,86 cm

is = √ (i02 + zs

2) = 16,86 cm

Ncr, T = 217 397,756 kN

Wyboczenie giętno-skrętne Ncr, z-T = {Ncr, i + Ncr, T - √ [(Ncr, i + Ncr, T)2 - 4 Ncr, i Ncr, T x] } / (2 x)

m = min [√ (mz / mLT) ; √ (mLT / mz)] = 1,0

x = 1 - (m zs2 / is

2) = 1

Ncr, i = min (Ncr, y ; Ncr, z) = Ncr, y = 1 615,795 kN

Ncr, z-T = 2 216,683 kN

Siła krytyczna dla wyboczenia skrętnego i giętno-skrętnego większa od siły krytycznej

przy wyboczeniu giętnym → najniebezpieczniejsze jest wyboczenie giętne, nie ma

potrzeby analizy innych postaci wyboczenia.

Page 89: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Zwichrzenie Mcr = is √ (Ncr, i Ncr, T) = 319,082 kNm

lLT = √ (MN,z, Rd / Mcr) = 0,974

aLT = 0,76

FLT = [1 + aLT (lLT - 0,2) + lLT2] / 2 = 1,267

cLT = min{ 1 / [FLT + √ (FLT2 - lLT

2)] ; 1,0} = 0,481

cLT, mod = 0,592

cLT, mod MN, z, Rd = 179,315 kNm

Cmy = Cmy = 0, 9

CmLT = 0,6

kyy = 1,035

kyz = 0,653

kzy = 0,902

kzz = 1,089

Page 90: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

NEd / ( cy NRk / gM1) + kyy (My, Ed + DMy, Ed ) / ( cLT M y, Rk / gM1) +

+ kyz ( Mz, Ed + DMz, Ed ) / (M z, Rk / gM1) ≤ 1,0

0,262 + 1,035 ∙ 1,952 = 2,282 > 1,0 ŹLE

NEd / ( cz NRk / gM1) + kzy (My, Ed + DMy, Ed ) / ( cLT M y, Rk / gM1) +

+ kzz ( Mz, Ed + DMz, Ed ) / (M z, Rk / gM1) ≤ 1,0

0,250 + 0,902 ∙ 1,952 = 2,011 > ŹLE

Page 91: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Lokalna praca gałęzi słupa :

Nośność:

Na ściskanie → #t / 94

Na ścinanie → #t / 93

Na zginanie → #t / 94

Interakcja ściskania, zginania i ścinania → #t / 94

Stateczność:

Wyboczenie giętne z1-z1 → #t / 95

Wyboczenie skrętne → #t / 96

Wyboczenie skrętno-gięnte → #t / 96

Zwichrzenie → #t / 97

Page 92: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Dla ceowników brak jest w Eurokodzie wzorów na interakcję ściskania i zginania.

Przekrój zostanie potraktowany jak dwuteownik; nośność na ścinanie będzie policzona dla

półek ceownika.

Rys: Autor

AV = 2 ∙ 0,1 ∙ 0,016 = 32,000 cm2

JW (C 300) = Jy (24,6 + 1,96) 2 / 4 = 73 400 cm6

JT = 2 ∙ 30 ∙ 1,963 / 3 = 40,500 cm3

Wpl, z1, min = 28,812 cm3

Page 93: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

NRd = Ach fy / gM0 = 1 381,800 kN

VRd = AV fy / (gM0 √3) = 434,167 kN

Mz, Rd = Wimm, pl fy / gM0 = 6,771 kNm

Vch, Ed / VRd = 94,704 / 434,167 = 0,218 < 0,5 → brak interakcji VEd i Mz, Ed

Page 94: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

a = 2 b = max (5n ; 1,0)

n = NEd, ch / Npl, Rd = 1 865,590 / 1 381,800 = 1,350 → b = 6,751

a = min [ 0,5 ; (A - 2 b tf) / A]

(A - 2 b tf) / A = 0,456

a = min [ 0,5 ; 0,456] = 0,456

min ( 0,25 Npl, Rd ; 0,5 hw tw fy / gM0 ) = min (345,450 kN ; 352,500 kN) = 345,450 kN

NEd, ch > 345,450 kN → interakcja między NEd i Mz, Ed.

MN,z, Rd = min [Mz, Rd ; Mz, Rd (1 - n) / (1 - 0,5 a) ] =

= [6,771 kNm ; 6,771 kNm (1 - 1,350) / (1 - 0,5 ∙ 0,456)] = wartość mniejsza od zero; bezsens. Przyjęto NEd, ch > Npl, Rd

Mz, Ed / MN, z, Rd >> 1,0 ŹLE

Page 95: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Wyboczenie giętne z1- z1

Nch, Ed = 1 865,590 kN (→ #t / 80)

NRd = 1 381,800 kN (→ #t / 93)

Jch, z = Jz1 (C 300) = 473 cm4

Lcr, z1 = a = 1,000 m

mz1 = 1,0

iz1 = √ (Jz1 / Ach) = 2,84 cm

l = 0,375

Krzywa wyboczeniowa c → a = 0,49

F = 0,613

c = 0,911

NEd / (c NRd) = 1,482 > 1,000 ŹLE

Rys: Autor

Page 96: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Wyboczenie skrętne Ncr, T = [p2 EJw / (mT l0T)2 + GJT] / is2

i0 = √ (iy2 + iz

2) = 12,05 cm

is = √ (i02 + zs

2) = 15,51 cm

Ncr, T = 141 009,672 kN

Wyboczenie giętno-skrętne Ncr, z-T = {Ncr, z1 + Ncr, T - √ [(Ncr, z1 + Ncr, T)2 - 4 Ncr, z1 Ncr, T x] }/(2 x)

m = min [√ (mz / mLT) ; √ (mLT / mz)] = 1,0

x = 1 - (m zs2 / is

2) = 0,954

Ncr, z1 = 9 336,646 kN

Ncr, z-T = 17 756,694 kN

Siła krytyczna dla wyboczenia skrętnego i giętno-skrętnego większa od siły krytycznej

przy wyboczeniu giętnym → najniebezpieczniejsze jest wyboczenie giętne, nie ma

potrzeby analizy innych postaci wyboczenia.

Page 97: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Zwichrzenie: moment zginający działa względem osi słabej przekroju. Nie ma możliwości

wystąpienia w takim przypadku zwichrzenia i jego interakcji z wyboczeniem.

Page 98: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Rys: Autor

Przewiązki:

Nośność:

Na ścinanie → #t / 99

Na zginanie → #t / 99

Interakcja ścinania i zginania → #t / 99

Stateczność:

Blacha jest zbyt krótka, by był sens analizować stateczność.

Page 99: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Nb,Ed = 0

Mb,Ed = Vch, Ed a / 2 = 47,352 kNm

Vb,Ed = Vch, Ed a / h0 = 384,975 kN

Przekrój z-z: 2x prostokąt 100 mm x 10 mm

Mch, Rd, z = 7,833 kNm

Vch, Rd = 271,354 kN

Obliczenia prowadzone są jak dla innego typu przekrojów,

obciążonych zginaniem i ścinaniem. Jednakże w tym przypadku:

Vb,Ed / VRd > 1,0

Mb,Ed / MRd > 1,0

ŹLE Rys: Autor

Page 100: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Spoiny między przewiązką i gałęzią słupa

Nb,Ed = 0

Mb,Ed = Vch, Ed a / 2 = 54,721 kNm

Vb,Ed = Vch, Ed a / h0 = 444,862 kN

Rys: Autor

Page 101: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

S 235

C 300

Ach = A (C 300) = 58,8 cm2

Jch, y = Jy (C 300) = 7 640 cm4

Jch, z = Jz1 (C 300) = 473 cm4

L = 7,000 m

m = 2

h0 = 1,000 m

a = 1,000 m

NEd = 300,000 kN

VEd = 50,000 kN

Mz, Ed, max = 50 ∙ 7 = 350,000 kNm

n = 2

L 75x75x10

Ad = AV = A (L 75x75x10) =

= 14,1 cm2

d = 1,414 m

Przykład 2

Rys: Autor

Page 102: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Algorytm obliczeń:

Obliczenia wstępne → #t / 103

Globalna praca słupa → #t / 105

Lokalna praca gałęzi słupa → #t / 115

Skratowanie → #t / 122

Spoiny między gałęziami słupa i skratowaniem → #t / 124

Page 103: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Obliczenia wstępne

C 300 → I klasa przekroju

L 75x75x10 → I klasa przekroju

e0 = L / 500 = 14 mm

Jeff = 0,5 h02 Ach = 294 000,000 cm4

L = n E Ad a h0

2 / d3 = 209 469,200 kN

SV = L / [ 1 + Ad h03 / AV d3 ) ] = 154 736,717 kN

Page 104: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Wspornik: my = mz = mLT = 2,0

Ncr = p2 E Jeff / (mz L)2 = 31 089,254 kN

MEdII = (NEd e0 + Mz, Ed, max) / [1 - (NEd / Ncr) - (NEd / SV)] = 358,353 kNm

Nch, Ed = NEd / 2 + MEdII h0 Ach / (2 Jeff) = 506,524 kN

Vch, Ed = p MEdII / n L = 80,412 kN

Mch, z1, Ed = Vch, Ed a / 4 = 20,103 kNm

Page 105: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Globalna praca słupa:

Nośność:

Na ściskanie → #t / 109

Na ścinanie → #t / 108

Na zginanie → #t / 109

Interakcja ściskania, ścinania i zginania → #t / 109

Stateczność:

Wyboczenie giętne y-y → #t / 110

Wyboczenie giętne z-z → #t / 111

Wyboczenie skrętne → #t / 112

Wyboczenie skrętno-giętne → #t / 112

Zwichrzenie → #t / 113

Interakcja wyboczenia i zwichrzenia → #t / 114

Page 106: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Analizowany przekrój składa się z dwu odrębnych części. W takim przypadku nie mamy

informacji o obliczeniach:

interakcji między siłą osiowa i momentem zginającym;

wycinkowego momentu bezwładności Jw przy liczeniu wyboczenia skrętnego i zwichrzenia.

Przekrój zostanie przybliżony kształtem dwuteownika. Szerokość półek jest równa

wysokości ceowników, pole powierzchni równe polu ceownika, środek ciężkości półki w

tym samym miejscu co środek ciężkości ceownika. Grubość środnika zastępczego

dwuteownika przyjęto 0. Nośność na ścinanie obliczona jest na podstawie pól powierzchni

czterech pólek dwu ceowników.

Rys: Autor

Page 107: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

J. Żmuda, „Podstawy projektowania konstrukcji metalowych”, TiT Opole 1992

AV = 4 ∙ 0,1 ∙ 0,016 = 64,000 cm2

Jy = 2 Ach (h0/ 2)2 = 294 000,000 cm4

JW = Jy (100 + 1,96) 2 / 4 = 764 094 358 cm6

JT = 2 ∙ 30 ∙ 1,963 / 3 = 76,832 cm3

Wz, pl = Wimm, pl = 2 Ach (h0/ 2) = 5 880,000 cm3

Page 108: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

NRd = 2 Ach fy / gM0 = 2 763,600 kN

VRd = AV fy / (gM0 √3) = 868,335 kN

Mz, Rd = Wimm, pl fy / gM0 = 1381,800 kNm

VEd / VRd = 50,000 / 868,335 = 0,058 < 0,5 → brak interakcji VEd i Mz, Ed

Page 109: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

a = 2 b = max (5n ; 1,0)

n = NEd / Npl, Rd = 300,000 / 2 763,600 = 0,109 → b = 1,0

a = min [ 0,5 ; (A - 2 b tf) / A]

(A - 2 b tf) / A = (aproksymacja, grubość środnika → 0) = 0,0

a = min [ 0,5 ; 0,0] = 0,0

min ( 0,25 Npl, Rd ; 0,5 hw tw fy / gM0 ) = (aproksymacja, grubość środnika → 0) = 0 kN

NEd > 0 kN → interakcja między NEd i Mz, Ed.

MN,z, Rd = min [Mz, Rd ; Mz, Rd (1 - n) / (1 - 0,5 a) ] =

= [1381,800 kNm ; 1381,800 kNm(1 - 0,109) / (1 - 0,5 ∙ 0,0)] = 1231,184 kNm

Mz, Ed / MN, z, Rd = 0,284 OK

Page 110: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Wyboczenie giętne y- y (oś materialna)

NEd = 300,000 kN (→ #t / 101)

NRd = 2 763,600 kN (→ #t / 108)

Jy = 2 Jch, y = 15 280 cm4

Lcr = 2 L = 14,000 m

iy = √ (Jy / A) = √ (2 Jch, y / 2 Ach) = 11,40 cm

ly = 1,308

Krzywa wyboczeniowa c → a = 0,49

Fy = 1,627

cy = 0,385

NEd / (cy NRd) = 0,262 < 1,000 ok

Rys: Autor

Page 111: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Wyboczenie giętne z-z (oś niematerialna)

NEd = 300,000 kN (→ #t / 101)

NRd = 2 763,600 kN (→ #t / 108)

Jz = Jeff = 294 000,000 cm4

Lcr = 2 L = 14,000 m

iz = √ (Jz / A) = √ (Jeff / 2 Ach) = 50,00 cm

l = 0,298

Krzywa wyboczeniowa c → a = 0,49

F = 0,568

c = 0,951

NEd / (c NRd) = 0,106 < 1,000 ok

Rys: Autor

Page 112: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Wyboczenie skrętne Ncr, T = [p2 EJw / (mT l0T)2 + GJT] / is2

i0 = √ (iy2 + iz

2) = 51,28 cm

is = √ (i02 + zs

2) = 51,28 cm

Ncr, T = 33 062,163 kN

Wyboczenie giętno-skrętne Ncr, z-T = {Ncr, i + Ncr, T - √ [(Ncr, i + Ncr, T)2 - 4 Ncr, i Ncr, T x] } / (2 x)

m = min [√ (mz / mLT) ; √ (mLT / mz)] = 1,0

x = 1 - (m zs2 / is

2) = 1

Ncr, i = min (Ncr, y ; Ncr, z) = Ncr, y = 1 615,795 kN

Ncr, z-T = 3 231,400 kN

Siła krytyczna dla wyboczenia skrętnego i giętno-skrętnego większa od siły krytycznej

przy wyboczeniu giętnym → najniebezpieczniejsze jest wyboczenie giętne, nie ma

potrzeby analizy innych postaci wyboczenia.

Page 113: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Zwichrzenie Mcr = is √ (Ncr, i Ncr, T) = 3 747,952 kNm

lLT = √ (MN,z, Rd / Mcr) = 0,607

aLT = 0,76

FLT = [1 + aLT (lLT - 0,2) + lLT2] / 2 = 0,839

cLT = min{ 1 / [FLT + √ (FLT2 - lLT

2)] ; 1,0} = 0,705

cLT, mod = 0,868

cLT, mod MN, z, Rd = 1 199,198 kNm

Cmy = Cmy = 0, 9

CmLT = 0,6

kyy = 1,141

kyz = 0,605

kzy = 0,302

kzz = 0,900

Page 114: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

NEd / ( cy NRk / gM1) + kyy (My, Ed + DMy, Ed ) / ( cLT M y, Rk / gM1) +

+ kyz ( Mz, Ed + DMz, Ed ) / (M z, Rk / gM1) ≤ 1,0

0,262 + 1,141 ∙ 0,292 = 0,595 < 1,0 ok

NEd / ( cz NRk / gM1) + kzy (My, Ed + DMy, Ed ) / ( cLT M y, Rk / gM1) +

+ kzz ( Mz, Ed + DMz, Ed ) / (M z, Rk / gM1) ≤ 1,0

0,106 + 0,302 ∙ 0,292 = 0,194 < 1,0 ok

Page 115: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Lokalna praca gałęzi słupa:

Nośność:

Na ściskanie → #t / 118

Na ścinanie → #t / 117

Na zginanie → #t / 118

Interakcja ściskania, ścinania i zginania → #t / 118

Stateczność:

Wyboczenie giętne z1-z1 → #t / 119

Wyboczenie skrętne → #t / 120

Wyboczenie skrętno-giętne → #t / 120

Zwichrzenie → #t / 121

Page 116: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Dla ceowników brak jest w Eurokodzie wzorów na interakcję ściskania i zginania.

Przekrój zostanie potraktowany jak dwuteownik; nośność na ścinanie będzie policzona dla

półek ceownika.

Rys: Autor

AV = 2 ∙ 0,1 ∙ 0,016 = 32,000 cm2

JW (C 300) = Jy (24,6 + 1,96) 2 / 4 = 73 400 cm6

JT = 2 ∙ 30 ∙ 1,963 / 3 = 40,500 cm3

Wpl, z1, min = 28,812 cm3

Page 117: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

NRd = Ach fy / gM0 = 1 381,800 kN

VRd = AV fy / (gM0 √3) = 434,167 kN

Mz, Rd = Wimm, pl fy / gM0 = 6,771 kNm

Vch, Ed / VRd = 80,412 / 434,167 = 0,185 < 0,5 → brak interakcji VEd i Mz, Ed

Page 118: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

a = 2 b = max (5n ; 1,0)

n = NEd, ch / Npl, Rd = 506,524 / 1 381,800 = 0,367 → b = 1,833

a = min [ 0,5 ; (A - 2 b tf) / A]

(A - 2 b tf) / A = 0,456

a = min [ 0,5 ; 0,456] = 0,456

min ( 0,25 Npl, Rd ; 0,5 hw tw fy / gM0 ) = min (345,450 kN ; 352,500 kN) = 345,450 kN

NEd, ch > 345,450 kN → interakcja między NEd i Mz, Ed.

MN,z, Rd = min [Mz, Rd ; Mz, Rd (1 - n) / (1 - 0,5 a) ] =

= [6,771 kNm ; 6,771 kNm (1 – 0,367) / (1 - 0,5 ∙ 0,456)] = 5,552 kNm

Mz, Ed / MN, z, Rd = 3,621 > 1,0 ŹLE

Page 119: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Wyboczenie giętne z1- z1

Nch, Ed = 506,524 kN (→ #t / 104)

NRd = 1 381,800 kN (→ #t / 117)

Jch, z = Jz1 (C 300) = 473 cm4

Lcr, z1 = a = 1,000 m

mz1 = 1,0

iz1 = √ (Jz1 / Ach) = 2,84 cm

l = 0,375

Krzywa wyboczeniowa c → a = 0,49

F = 0,613

c = 0,911

NEd / (c NRd) = 0,402 < 1,000 ok

Rys: Autor

Page 120: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Wyboczenie skrętne Ncr, T = [p2 EJw / (mT l0T)2 + GJT] / is2

i0 = √ (iy2 + iz

2) = 12,05 cm

is = √ (i02 + zs

2) = 15,51 cm

Ncr, T = 141 009,672 kN

Wyboczenie giętno-skrętne Ncr, z-T = {Ncr, z1 + Ncr, T - √ [(Ncr, z1 + Ncr, T)2 - 4 Ncr, z1 Ncr, T x] }/(2 x)

m = min [√ (mz / mLT) ; √ (mLT / mz)] = 1,0

x = 1 - (m zs2 / is

2) = 0,954

Ncr, z1 = 9 336,646 kN

Ncr, z-T = 17 756,694 kN

Siła krytyczna dla wyboczenia skrętnego i giętno-skrętnego większa od siły krytycznej

przy wyboczeniu giętnym → najniebezpieczniejsze jest wyboczenie giętne, nie ma

potrzeby analizy innych postaci wyboczenia.

Page 121: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Zwichrzenie: moment zginający działa względem osi słabej przekroju. Nie ma możliwości

wystąpienia w takim przypadku zwichrzenia i jego interakcji z wyboczeniem.

Page 122: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Pręty skratowania

VEd = p MEdII / (n L) = 117,643 kN

Przekrój: L 75x75x10

NRd = Ad fy = 331,350 kN

Ściskanie:

Pręt poziomy

Nl, Ed = VEd

Lcr = 1,000 m

m = 1,0

Pręt ukośny

Nl, Ed = VEd / cos 45o

Lcr = 1,414 m

m = 1,0

Page 123: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Kątownik:

Wyboczenie giętne u-u

Wyboczenie giętne v-v

Wyboczenie skrętne

Wyboczenie giętno-skrętne

Rys: Autor

Page 124: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Spoiny między skratowaniem a gałęzią słupa

Nl, Ed

Ml,Ed = 0 kNm

Vl,Ed = 0 kN

l1 d1 = l2 d2

Rys: Autor

l1

l2

d1

d2

Page 125: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

NEd / NRd C → #t / 85 C → #t / 109

VEd / VRd C → #t / 84 C → #t / 108

MEd / MRd D → #t / 85 C → #t / 109

VEd ↔ MEd C → #t / 84 C → #t / 108

NEd ↔ MEd D → #t / 85 C → #t / 109

Wyboczenie giętne y-y C → #t / 86 C → #t / 110

Wyboczenie giętne z-z C → #t / 87 C → #t / 111

Wyboczenie skrętne C → #t / 88 C → #t / 112

Wyboczenie giętno-skrętne C → #t / 88 C → #t / 112

Zwichrzenie D → #t / 89 C → #t / 113

Wyboczenie ↔ zwichrzenie D → #t / 90 C → #t / 114

Wnioski – praca globalna

Rys: EN 1993-1-1 fig 6.7

Page 126: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

NEd / NRd D → #t / 94 C → #t / 118

VEd / VRd C → #t / 93 C → #t / 117

MEd / MRd D → #t / 94 D → #t / 118

VEd ↔ MEd C → #t / 93 C → #t / 117

NEd ↔ MEd D → #t / 94 D → #t / 118

Wyboczenie giętne z1-z1 D → #t / 95 C → #t / 119

Wyboczenie skrętne C → #t / 96 C → #t / 120

Wyboczenie giętno-skrętne C → #t / 96 C → #t / 120

Zwichrzenie C → #t / 96 C → #t / 121

Wyboczenie ↔ zwichrzenie C → #t / 97 C → #t / 122

Wnioski – praca lokalna Rys: EN 1993-1-1 fig 6.7

Słup skratowany ma wyższą nośność niż słup z przewiązkami. Przyjęty ceownik jest jednak

za słaby. Słup powinien być policzony dla masywniejszych przekrojów gałęzi (dwuteowniki)

Page 127: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

W tego typu słupach stosuje się dwie odrębne blachy stopowe.

Rys: Autor

Pod każdą gałęzią słupa występuje

tylko siła osiowa i pozioma.

Efektem analizy rozmaitych

kombinacji obciążeń są różne

przypadki reakcji pod blachami

stopowymi. Nośność blach

stopowych powinna być

sprawdzana dla dwu przypadków:

nośność na docisk do polewki oraz

nośność kotwi rozciąganych i

lokalne zginanie blachy wokół

kotwi.

Rys: quatronsteel.com

Rys: inzynierbudownictwa.pl

Page 128: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Potrzebne mogą się okazać masywne zakotwienia gałęzi słupów w fundamentach. Rozwiązanie konstrukcyjne stóp musi umożliwiać przeniesienie dużych wartości sił z kotwi.

Rys: Autor

Page 129: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Zakotwienie w fundamentach betonowych rozwiązywane jest w rozmaity sposób.

Najprostszy – dla małych wartości sił – to przeniesienie obciążenia przez tarcie na

pobocznicy kotwi i opór przy wyrywaniu jej rozbudowanego zakończenia.

Rys: Post-installed concrete anchors in nuclear power plants: Performance and qualification, Ph.

Mahrenholtz, R. Eligehausen Nuclear Engineering and Design 287 / 2015

Page 131: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Dla bardzo dużych wartości sił stosuje się kotwiące blachy oporowe, zabetonowane w fundamentach.

Rys: homemadetools.net Rys: strongtie.com

Page 132: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Nośność jest liczona dla stałej wartości naprężeń pod stopą.

Obciążenie Ramię Nośność Mj, Rd

Po lewej i prawej ściskanie:

MEd > 0 ; NEd < 0

z = zC, l + zC, r

e = MEd / NEd

NEd ≤ 0 0 < e < zC, l

NEd ≤ 0 -zC, r < e ≤ 0

min [ -z FC, l, Rd / (1 + zC, r / e)

-z FC, r, Rd / (-1 + zC, l / e)]

min [ -z FC, l, Rd / (1 + zC, r /

e)

-z FC, r, Rd / (-1 + zC, l / e)]

Po lewej i prawej rozciąg.:

MEd > 0 ; NEd > 0

z = zT, l + zT, r

e = MEd / NEd

NEd > 0 0 < e < zT, l

NEd > 0 -zT, r < e ≤ 0

min [ z FT, l, Rd / (1 + zT, r / e)

z FT, r, Rd / (-1 + zT, l / e)]

min [ z FT, l, Rd / (1 + zT, r / e)

z FT, l, Rd / (-1 + zT, l / e)]

EN 1993-1-8 tab. 6.7

Page 133: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Stężenia

Zalecane rozwiązanie stężeń w ścianach hali / między słupami estakady: stężenia nie są

połączone z belką podsuwnicową.

Rys: konar.eu

Page 134: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Połączenie stężeń z belką podsuwnicową → belka podsuwnicowa belką wieloprzęsłową.

Z punktu widzenia obliczeń zmęczeniowych zalecane są belki jednoprzęsłowe (#t / 23 - 24).

Dodatkowo, w tym przypadku na stężenia działają ogromne siły bezpośrednio z suwnicy.

Rys: Autor

Page 135: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Zalecane kształty stężeń

Odległość między słupami ≤ 6,0 m Odległość między słupami > 6,0 m

Rys: Autor

Page 136: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Obliczenia zmęczeniowe belek podsuwnicowych

SGU estakad podsuwnicowych

Słupy skratowane i z przewiązkami – podobieństwa i różnice

Algorytm obliczeń słupa skratowanego

Algorytm obliczeń słupa z przewiązkami

Zagadnienia egzaminacyjne

Page 137: Konstrukcje metalowe II Wykład V Estakady podsuwnicowe Belki, …footbridge.pl/stud/z/sn2/w205pl.pdf · 2019-03-05 · Żebra pionowe nie mogą być spawane do półek dolnych. Stosowane

Dziękuję za uwagę

© 2019 dr inż. Tomasz Michałowski

[email protected]