Upload
ana-culafic
View
2.378
Download
11
Embed Size (px)
Citation preview
Metalne konstrukcije 1 P3-1
Metalne konstrukcije 1 P3-2
Označavanje čelika
Označavanje čelika je visoko standardizovano.
Usvojen je Evropski sistem označavanja.
JUS EN 10027-1:2003 Sistem za označavanje čelika – Deo 1: Označavanje, osnovne oznake;
JUS EN 10027-2:2003 Sistem za označavanje čelika – Deo 2: Brojčani sistem;
JUS CR 10260:2003 Sistem za označavanje čelika – Dodatneoznake;
Metalne konstrukcije 1 P3-3
Novi sistem za označavanje čelika
G Liveni čelici S Konstrukcioni čelici
Mehaničke karakteristike Energija loma prilikom udara (Charpy)
Temp oC 27J 40J 60J20 JR KR LR
0 J0 K0 L0
-20 J2 K2 L2
-30 J3 K3 L3
-40 J4 K4 L4
-50 J5 K5 L5
-60 J6 K6 L6
Granica razvlačenja u MPa
Fizičke karakteristike / grupa 1(Stanje isporuke)G1 NeumirenG2 UmirenG3 Uslovi isporuke opcionoG4 Uslovi isporuke po izboru proizvođačaM Termomehaničko valjanje N Normalizovano valjanje
Specijalni zahteviZ15 min 15% redukcije površineZ25 min 25% redukcije površineZ35 min 35% redukcije površine
Fizičke karakteristike / grupa 2L Za niske temperatureM Termomehaničko oblikovanjeN Normalizovani valjaniO Za ofšor konstrukcijeW Otporni na atmosferske uticaje
S 355 J2 G3 + Z35Dodatna oznaka 1 Dodatna oznaka 2Osnovna oznaka Dopunska oznaka
Metalne konstrukcije 1 P3-4
Slovni simbol osnovne oznake kodspecifičnih čelika
G za liveni čelikS za konstrukcioni čelik (S235, S275, S355 ...)B za betonske čelike (B500 ...)P za čelik za opremu pod pritiskom (P265, P355 ...)E za čelik za mehaničke konstrukcije (E295, ...)Y za čelik za prednaprezanje betona (Y1770 ...)
Za čelične konstrukcije u građevinarstvi koriste se pretežnokonstrukcioni čelici (nelegirani, niskougljenični čelici).
Metalne konstrukcije 1 P3-5
Veze starih i novih oznaka opštihkonstrukcionih čelika
Novi sistem označavanja čelika
Oznake prema JUS EN 10027-1
Oznake prema JUS EN 10027-2
Stari sistem označavanja čelika prema JUS C.B0.002:1986
S 185 1.0035 Č0130 S 235 JR 1.0037 Č0370 S 235 JRG1 1.0036 Č0371 S 235 JRG2 1.0038 Č0361 S 235 J0 1.0114 Č0362 S 235 J2G3 1.0116 Č0363 S 275 JR 1.0044 Č0451 S 275 J0 1.0143 Č0452 S 275 J2G3 1.0144 Č0453 S 355 JR 1.0045 Č0561 S 355 J0 1.0553 Č0562 S 355 J2G3 1.0570 Č0563
Metalne konstrukcije 1 P3-6
Tehnički uslovi isporuke proizvoda
Obrađeni su u standardu JUS EN 10025: “Toplovaljani proizvodi od nelegiranih konstrukcionihčelika – Tehnički zahtevi za isporuku”
U ovom standardu se definišu:• vrsta čelika (mehaničke karakeristike, hemijski sastav),• kvalitet čelika (žilavost na krti lom - energija loma na
odgrovarajućoj temperaturi),• način dezoksidacije i stanje isporuke.
Metalne konstrukcije 1 P3-7
Mehaničke karakteristike opštih konstrukcionih čelika
Metalne konstrukcije 1 P3-8
Hemijski sastav čelika
Metalne konstrukcije 1 P3-9
Izbor vrste i kvaliteta čelika kao osnovnogmaterijala za noseću konstrukciju
Zavisi od više faktora:• vrste i značaja konstrukcije,• intenziteta i prirode opterećenja,• oblikovanja konstrukcije i njenih detalja,• minimalne radne temperature,• ekonomskih pokazatelja.
Parametri koji utiču na izbor kvaliteta osnovnog materijala:
• otpornost na krti lom i zamor materijala
• otpornost na lamelarno cepanje.
Metalne konstrukcije 1 P3-10
Tehnička regulativa za izbor kvaliteta čelika
• JUS U.E7.010/1988: “Izbor osnovnog čeličnogmaterijala” – U koliziji sa novosvojenimstandardom za označavanje čelika
• Evrokod 3 Deo 1-10: “Izbor osnovnog materijalau pogledu otpornosti na krti lom i lamelarnocepanje” – Nije još uvek usvojena definitivnaverzija
Metalne konstrukcije 1 P3-11
Maksimalna debljina elementa tz obzirom na krti lomReferentna temperatura TEd [°C] Šarpijeva
energija CVN 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 10 0 -10 -20 -30 -40 -50 10 0 -10 -20 -30 -40 -50
Kva
litet
če
lika
Pod
-kv
alite
t če
lika
T [°C] Jmin σEd = 0,75 fy (t) σEd = 0,50 fy (t) σEd = 0,25 fy (t)
JR 20 27 60 50 40 35 30 25 20 90 75 65 55 45 40 35 135 115 100 85 75 65 60 JO 0 27 90 75 60 50 40 35 30 125 105 90 75 65 55 45 175 155 135 115 100 85 75
S235
J2 -20 27 125 105 90 75 60 50 40 170 145 125 105 90 75 65 200 200 175 155 135 115 100 JR 20 27 55 45 35 30 25 20 15 80 70 55 50 40 35 30 125 110 95 80 70 60 55 JO 0 27 75 65 55 45 35 30 25 115 95 80 70 55 50 40 165 145 125 110 95 80 70 J2 -20 27 110 95 75 65 55 45 35 155 130 115 95 80 70 55 200 190 165 145 125 110 95
M,N -20 40 135 110 95 75 65 55 45 180 155 130 115 95 80 70 200 200 190 165 145 125 110
S275
ML,NL -50 27 185 160 135 110 95 75 65 200 200 180 155 130 115 95 230 200 200 200 190 165 145JR 20 27 40 35 25 20 15 15 10 65 55 45 40 30 25 25 110 95 80 70 60 55 45 JO 0 27 60 50 40 35 25 20 15 95 80 65 55 45 40 30 150 130 110 95 80 70 60 J2 -20 27 90 75 60 50 40 35 25 135 110 95 80 65 55 45 200 175 150 130 110 95 80
K2,M,N -20 40 110 90 75 60 50 40 35 155 135 110 95 80 65 55 200 200 175 150 130 110 95
S355
ML,NL -50 27 155 130 110 90 75 60 50 200 180 155 135 110 95 80 210 200 200 200 175 150 130 M,N -20 40 95 80 65 55 45 35 30 140 120 100 85 70 60 50 200 185 160 140 120 100 85 S420
ML,NL -50 27 135 115 95 80 65 55 45 190 165 140 120 100 85 70 200 200 200 185 160 140 120Q -20 30 70 60 50 40 30 25 20 110 95 75 65 55 45 35 175 155 130 115 95 80 70
M,N -20 40 90 70 60 50 40 30 25 130 110 95 75 65 55 45 200 175 155 130 115 95 80 QL -40 30 105 90 70 60 50 40 30 155 130 110 95 75 65 55 200 200 175 155 130 115 95
ML,NL -50 27 125 105 90 70 60 50 40 180 155 130 110 95 75 65 200 200 200 175 155 130 115
S460
QL1 -60 30 150 125 105 90 70 60 50 200 180 155 130 110 95 75 215 200 200 200 175 155 130Q 0 40 40 30 25 20 15 10 10 65 55 45 35 30 20 20 120 100 85 75 60 50 45 Q -20 30 50 40 30 25 20 15 10 80 65 55 45 35 30 20 140 120 100 85 75 60 50 QL -20 40 60 50 40 30 25 20 15 95 80 65 55 45 35 30 165 140 120 100 85 75 60 QL -40 30 75 60 50 40 30 25 20 115 95 80 65 55 45 35 190 165 140 120 100 85 75 QL1 -40 40 90 75 60 50 40 30 25 135 115 95 80 65 55 45 200 190 165 140 120 100 85
S690
QL1 -60 30 110 90 75 60 50 40 30 160 135 115 95 80 65 55 200 200 190 165 140 120 100
Metalne konstrukcije 1 P3-12
Izbor kvalieta materijala u pogledu lamelarnog cepanja
Parametar Z zavisi od:• debljine šavova, • oblika i položaja šavova,• efekata debljine šavova...
Potrebna vrednost Z Zgrade Mostovi Seizmičko
opterećenje <10 - - Z15
11 do 20 - Z15 Z25 21 do 30 Z15 Z25 Z35
>30 Z25 Z35 Z45
dcba ZZZZZ +++=
Metalne konstrukcije 1 P3-13
Osnove proračuna čeličnih konstrukcija
Osnovni kriterijum je pouzdanost koja se ogleda kroz:• sigurnost – konstrukcija sa odgovarajućim stepenom
sigurnosti mora da bude sposobna da prihvati sva opterećenjakoja će se javiti tokom njenog veka (kontrola napona, stabilnosti,...);
• funkcionalost – konstrukcija mora da omogući normalnofunkcionisanje objekta shodno njegovoj nameni (kontroladeformacija i vibracija);
• trajnost - faktori od uticaja su izbor i kvalitet materijala, kvalitet izvođačkih radova, konstrukcijsko oblikovanje, nivoodržavanja objekta (korozija, zamor matrijala,)
Metalne konstrukcije 1 P3-14
Metode proračuna
Prema teoriji dopuštenih napona• deterministički pristup;• zastupljen u domaćim propisima;Prema teoriji graničih stanja• poluprobabilistički pristup;• zastupljen u većini savremenih propisa (Evrokod);
Metalne konstrukcije 1 P3-15
Proračun prema teoriji dopuštenih napona
• Standardom se definišu (propisuju) određeni slučajevi(kombinacije) opterećenja i odgovarjući dopušteni naponikoji ne smeju biti prekoračeni!
• Kriterijum za iscrpljenje nosivosti je dostizanje granicerazvlačenja (fy).
• Dopušteni naponi se određuju (determinišu) na osnovujedinstvenih koeficijenata sigurnosti (ν) kojima se deli napon na granici razvlačenja (fy).
• Zasniva se na Teoriji elastičnosti i u pogledu proračunauticaja u elementima konstrukcije (globalna analiza) i u pogledu dimenzionisanja preseka i elemenata (lokalnaanaliza).
• Pored kontrole napona obavezna je i kontrola deformacija.
Metalne konstrukcije 1 P3-16
Slučajevi opterećenja
• I slučaj opterećenja – osnovno opterećenje(sopstvena težina, stalno opterećenje, sneg, korisno opterećenje, saobraćajno opterećenje,...)
• II slučaj opterećenja – osnovno + dopunskoopterećenje (dopunska opterećenja su: vetar, temperatura, sile kočenja, bočni udari,...)
• III slučaj opterećenja – osnovno + dopunsko + izuzetno opterećenje (izuzetna opterećenja su: udar vozila, seizmički uticaju, požar...)
Metalne konstrukcije 1 P3-17
Koeficijenti sigurnosti
Slučaj opterećenja Koeficijent sigurnosti 1 I slučaj opterećenja (osnovno) ν I = 1,50 2 II slučaj opterećenja (osnovno+dopunsko) ν II = 1,33 3 III slučaj opterećenja (osnovno+dopunsko+izuzetno) ν III = 1,20
I slučaj opterećenja II slučaj opterećenja III slučaj opterećenja Oznaka čelika σdop τdop σdop τdop σdop τdop S235 160 90 180 100 200 115 S275 185 105 205 120 235 130 S355 240 140 265 155 300 175
Dopušteni naponi [MPa]
Metalne konstrukcije 1 P3-18
dopσσ ≤max
dopττ ≤max
dopδδ ≤max
Optere}enja:- stalno (G)- korisno (P)- sneg (S)- vetar (W)- temperatura (T)- seizmika (E)
Prora~unski model
elementimakonstrukcije
Sile u presecima:N, Vy, Vz, My, Mz, Mt
Deformacije:u, v, w, ...
Prora~un napona:σ, τ, σu
Kontrolanapona
Kontroladeformacija
Dopu{teninaponi
Uticaji u
Koeficijentsigurnosti
Osnovnimaterijal
Dopu{tenedeformacije
Analiza optere}enja
KombinacijeGeometrijski
podaci
Metalne konstrukcije 1 P3-19
Poluprobabilistički koncept proračuna
• Stohastička priroda glavnih parametara za proračun(dejstva, svojstva materijala, geometrijski podaci);
• Slučajno promenljive veličine se uvode u proračun prekoodgovarajuće krive raspodele;
• Proverava se da li je postignut zahtevani stepen sigurnosti;• Pojednostavljenje – Gausova kriva raspodele usvojena za
sve slučajne promenljive;• Svi parametri od uticaja (npr. opterećenja, nosivost,...) se
uvode u proračun preko karakterističnih vrednosti;• Ovakav pristup se naziva poluprobabilistički koncept
proračuna;
Metalne konstrukcije 1 P3-20
Teorija graničnih stanja
• Konstrukcija treba sa prihvatljivom verovatnoćom daostane pogodna za upotrebu za koju je namenjena;
• Stepen verovatnoće kojim se garantuje sigurnosti zavisiod posledica koje lom konstrukcije može da prouzrokuje;
• Uvodi se u proračun i postelastična (plastična) nosivostčelika;
• Posebni parcijalni koeficijenti sigurnosti za dejstva i nosivost;
• Granična stanja se dele na granična stanja nosivosti(ULS) i granična stanja upotrebljivosti (SLS);
Metalne konstrukcije 1 P3-21
Metode analizeProračun statičkih
uticaja (globalna analiza)
Proračun nosivosti poprečnog preseka (lokalna analiza)
elastična analiza elastična analiza elastična analiza plastična analiza plastična analiza plastična analiza
Proračun presečnih sila Proračun nosivosti
Elas
tičan
Plas
tičan
Metalne konstrukcije 1 P3-22
Granična stanja nosivosti
• Gubitak statičke ravnoteže konstrukcije kaokrutog tela,
• Lom konstrukcije ili njenog dela usledprekoračenja nosivosti poprečnog preseka, iliveze,
• Gubitak stabilnosti elementa ili konstrukcije kaoceline usled efekata drugog reda,
• Prelazak sistema u potpuni ili delimičnimehanizam formiranjem plastičnih zglobova, i
• Zamor materijala.
Metalne konstrukcije 1 P3-23
Granična stanja upotrebljivosti
Vezana su za funkcionalnost objekta;Uglavnom se odnose na:• deformacije konstrukcije ili njenog dela (elementa);• vibracije
Vrednosti dopuštenih deformacija zavise od namenekonstrukcije, odnosno posmatranog elementa;
Pod deformacijama prvenstveno se misli na ugibe (kodnosača), horizontalna pomeranja (kod stubova) i obrtanja.
Parcijalni koeficijenti sigurnosti se razlikuju za ULS i SLS.
Metalne konstrukcije 1 P3-24
Karakteristične vrednosti
• Određuju se na osnovu Gausove krive raspodele;• Za karakteristične vrednosti dejstava na konstrukciju usvajaju
se 95% fraktili;• Za karakteristične vrednosti nosivosti usvajaju se 5% fraktili;
Metalne konstrukcije 1 P3-25
Funkcija ponašanja g i indeks sigurnosti β
g = R - E
22ER
ER
g
g xxx
σσσβ
+
−==g > 0 pouzdana konstrukcija
g < 0 otkaz (lom) konstrukcije
x
x x xx
konstrukcije pouzdanaOtkaz Konstrukcija je
x
ϕ( )x ϕ( )x
ϕ( )x g
E gR
E E R R
g
g g
E
R
g
σ σ σ σ
σ
σ σ
β
Metalne konstrukcije 1 P3-26
Globalni i normirani koeficijenti sigurnosti
k
k
ER
=γ
E
R
xx
=0γ
Normirani
Globalni
x x
x x
R
= γ
= γ
R E
E
95% 5%
ϕ( )x
xE R
R E
k
k
k
k
0
R
ϕ( )x E
ϕ( )x R
ϕ( )x ϕ( )x ϕ( )x ϕ( )x
ϕ( )x Eϕ( )x ϕ( )x Eϕ( )x Eϕ( )x E
Metalne konstrukcije 1 P3-27
Parcijalni koeficijenti sigurnosti
Nepouzdanost reprezentativnih vrednosti dejstava(Uncertainty in representative values of actions)
Nepouzdanost modela dejstava i uticaja od dejstava(Model uncertainty in actions and action effects)
Nepouzdanost modela nosivosti konstrukcije(Model uncertainty in structural resistance)
Nepouzdanost svojstava materijala(Uncertainty in material properties)
f
Sd
Rd
m
F
M
MF γγγ ⋅=
Metalne konstrukcije 1 P3-28
Osnove proračuna prema Evrokodu
Proračunske situacije:
• Stalne i povremene
• Incidentne
• Seizmičke
Karakteristične vrednosti stalnih (Gk) i promenljivih (Qk) dejstava
Reprezentativne vrednosti promenljivih dejstava:
• vrednosti za kombinovanje ψ0 Qk
• česte vrednosti ψ1 Qk
• kvazistalne vrednosti ψ2 Qk
Metalne konstrukcije 1 P3-29
Kombinacije dejstava za ULS
ikii
iQkQjkj
jG QQG ,,,,,,, ⋅⋅+⋅+⋅ ∑∑>
01
11 ψγγγ
iki
ikdj
jk QQAG ,,,,, ⋅+⋅++>1
2111 ψψ
iki
iEkIj
jk QAG ,,, ⋅+⋅+ ∑∑≥1
2ψγ
Stalne i prolazne
Incidentne
Seizmičke
Metalne konstrukcije 1 P3-30
Za stalne i prolazne proračunske situacije
γGj,sup = 1,35γGj,inf = 1,00γQ,1 = 1,50 (kada je nepovoljno) γQ,1 = 0 (kada je povoljno)γQ,i = 1,50 (kada je nepovoljno) γQ,i = 0 (kada je povoljno)
γQ,i ψ0,iQk,iγQ,1Qk,1γGj,infGkj,infγGj,supGkj,sup
ostalaglavno (ako
postoji) povoljnanepovoljna
Ostala promenljiva dejstvaDominantno
promenljivo dejstvo1)
Stalna dejstvaStalne i prolazne
proračunske situacije
Promenljiva dejstva su: - korisno opterećenje, - sneg, - vetar i - temperatura.
Metalne konstrukcije 1 P3-31
Za incidentne proračunske situacije
1) Za slučaj incidentnih proračunskih situacija, glavno promenljivo dejstvo, može da bude uzeto sa svojom čestom vrednošću, ili, kao u seizmičkim kombinacijama dejstava, sa svojom kvazistalnom vrednošću.
ψ2,i Qk,iAEd ili γΙAEkGkj,infGkj,supSeizmička
ψ2,i Qk,i(ψ1,1 ili ψ2,1) Qk,1AdGkj,infGkj,supIncidentna1)
ostalaglavno (ako postoji) povoljnanepovoljna
Ostala promenljiva dejstva Dominantno incidentno
ili seizmičko dejstvo
Stalna dejstva Proračunska
situacija
Metalne konstrukcije 1 P3-32
Koeficijenti za reprezentativne vrednostiψ0, ψ1 i ψ2
Dejstva ψ0 ψ1 ψ2 Kategorija A: Prostorije za boravak i stanovanje 0,7 0,5 0,3 Kategorija B: Kancelarije 0,7 0,5 0,3 Kategorija C: Prostorije za okupljanje ljudi 0,7 0,7 0,6 Kategorija D: Trgovačke prostorije 0,7 0,7 0,6 K
oris
na
opte
reće
nja
Kategorija E: Prostorije za skladištenje 1,0 0,9 0,8 Kategorija F: Vozila težine ≤30 kN 0,7 0,7 0,6 Kategorija G: Vozila težine >30 kN, ali ≤160 kN 0,7 0,5 0,3
Saob
raća
jna
opte
reće
nja
Kategorija H: Krovovi 0,0 0,0 0,0 Opterećenja od snega h>1000 m.n.m h<1000 m.n.m
0,7 0,5
0,5 0,2
0,2 0,0
Opterećenja od vetra 0,6 0,2 0,0 Operećenja usled temperaturnih promena 0,6 0,5 0,0
Metalne konstrukcije 1 P3-33
Kombinacije dejstava za SLS
iki
ikj
jk QQG ,,,, ⋅++ ∑∑>1
01 ψ
iki
ikj
jk QQG ,,,,, ⋅+⋅+ ∑∑>1
2111 ψψ
iki
ij
jk QG ,,, ⋅+ ∑∑≥1
2ψ
Karakterističnakombinacija:
Česta kombinacija:
Kvazistalna kombinacija:
Metalne konstrukcije 1 P3-34
Kontrole graničnih stanja
Granična stanja nosivosti
Mkddiki
jQkQjkj
jG RREQQG γγγγ /,,,,,, =≤=⋅+⋅+⋅ ∑∑>1
11
Granična stanja upotrebljivosti
dserd CE ≤,
Metalne konstrukcije 1 P3-35
dserd CE ≤,
dd RE ≤
Dejstva:- stalno (Gk)- korisno (Pk)- sneg (Sk)- vetar (Wk)- temperatura (Tk)- seizmika (Ek)
Prora~unski model
elementimakonstrukcije
Sile u presecima:N, Vy, Vz, My, Mz, Mt
Deformacije:u, v, w, ...
Parcijalni koeficijenti
Kontrolanosivosti
Kontroladeformacija
Uticaji u
Prora~unnosivosti - Rd
Osnovnimaterijal
Dopu{tenedeformacije
Analiza optere}enja
Karakteristi~nevrednosti
sigurnosti
Parcijalni koeficijentisigurnosti
Koeficijentsigurnosti
Prora~unske vrednostidejstava - Ed
Parcijalni koeficijentisigurnosti
Geometrijskipodaci
Metalne konstrukcije 1 P3-36
Označavanje
Indeksi:
f (flange) - nožica
w (web) - rebro