metalne konstrukcije i - gfosgfosweb.gfos.hr/portal/images/stories/studij/strucni/metalne... ·...

METALNE KONSTRUKCIJE IMETALNE KONSTRUKCIJE I

VLAVLAČČNI I TLANI I TLAČČNI ELEMENTINI ELEMENTI

mr.sc. Jurko mr.sc. Jurko ZovkiZovkićć

VLAVLAČČNO OPTERENO OPTEREĆĆEN ELEMENTEN ELEMENT

osigurati dovoljnu POVRŠINU poprečnog presjeka za prijenos vlačne sile

osigurati dovoljnu POVRosigurati dovoljnu POVRŠŠINU popreINU popreččnog nog presjeka za prijenos vlapresjeka za prijenos vlaččne silene sile

Potrebna površina = SILA

ČVRSTOĆA MATERIJALA

Potrebna povrPotrebna površšinaina = = SILASILA

ČČVRSTOVRSTOĆĆA MATERIJALAA MATERIJALA

VLAVLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT

• osnovni proračun u osnovi vrlo jednostavan:

2/222/22

•• VRLO VAVRLO VAŽŽNI SPOJEVINI SPOJEVI –– utjecaj na izbor dimenzijautjecaj na izbor dimenzija

VLAVLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT3/223/22

A BNEdNEd

područje spojeva

L1

12

2

1-1 : bruto presjek2-2 : neto ili bruto presjek

• ELEMENTI SPOJENI ZAVARIVANJEMZAVARIVANJEM:

RARAČČUNSKA VLAUNSKA VLAČČNA OTPORNOSTNA OTPORNOST Nt.Rd :

0.

M

yRdpl

AfN

γ=A je bruto površina

poprečnog presjekaA je bruto povrbruto površšinainapoprečnog presjeka

• ELEMENTI SPOJENI VIJCIMA:VIJCIMA:

0.

M

yRdpl

AfN

γ= ili

2. 9,0

M

unetRdu

fANγ

=

0,9 je koeficijent redukcije zbog ekscentričnosti, koncentracije naprezanja i sl.

0,9 je koeficijent koeficijent redukcijeredukcije zbog ekscentričnosti, koncentracije naprezanja i sl.

OTPORNOST POPREOTPORNOST POPREČČNOG PRESJEKA:NOG PRESJEKA:VLAVLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT

RARAČČUNSKA VLAUNSKA VLAČČNA OTPORNOSTNA OTPORNOST Nt.Rd :

4/224/22

FORMAT DOKAZA OTPORNOSTI:FORMAT DOKAZA OTPORNOSTI:

VLAVLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT5/225/22

NETTO POVRNETTO POVRŠŠINA POPREINA POPREČČNOG PRESJEKANOG PRESJEKA

“bruto povrbruto površšina ina MINUSMINUS povrpovrššina rupa za vijkeina rupa za vijke i drugih oslabljenja”

• POSEBNA PRAVILAPRAVILA- za L - profile spojene preko jedne nožice, - T – profile- U – profile spojene preko vanjskih elemenata

•• EKSCENTRIEKSCENTRIČČNOSTINOSTI (spoja, profila) uzeti u obzir(spoja, profila) uzeti u obzir

VLAVLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT6/226/22

• vlačni elementi opterećenje prenose vrlo djelotvorno:imaju RELATIVNO MALE POVRRELATIVNO MALE POVRŠŠINEINE poprečnih presjeka

ZATEGE: izraženo produženju uslijed aksijalnog opterećenja:

• VEĆI POMACI konstrukcije • POVEĆANA BOČNA DEFORMACIJA uslijed vlastite težine

• laki valjani profili se LAKO OLAKO OŠŠTETETETE PRI TRANSPORTU

UPORABLJIVOST, KOROZIJA I UMORUPORABLJIVOST, KOROZIJA I UMOR

VLAVLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT7/227/22

•• OGRANIČITI VITKOST vlačnih elemenata:

– 300 300 za GLAVNE elemente konstrukcije

– 400400 za SEKUNDARNE elemente konstrukcije

•• KOROZIJAKOROZIJA:: posljedice gubitka materijala mogu biti velike

VLAVLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT

UPORABLJIVOST, KOROZIJA I UMORUPORABLJIVOST, KOROZIJA I UMOR

8/228/22

TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT

•• zglobno oslonjen tlazglobno oslonjen tlaččno optereno optereććen elementen element - STUP

• REALNI STUPOVi su u stvarnosti izloženi:

- ekscentričnom aksijalnom tlačnom opterećenju- poprečnim silama

• pri proračunu se razlikuju:

TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT

KRATKIKRATKI stupovi

VITKIVITKI stupovi

9/229/22

KRATKI STUPOVIKRATKI STUPOVI

• VRLO MALA VITKOST • NISU UGROŽENI POJAVOM GLOBALNOG IZVIJANJA

• TLAČNA ČVRSTOĆA kratkih stupova je

- diktirana POPREČNIM PRESJEKOM elementa - OVISNA O KLASI poprečnog presjeka

TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT10/2210/22

PRESJECI NEOSJETLJIVI NA LOKALNO IZBOPRESJECI NEOSJETLJIVI NA LOKALNO IZBOČČAVANJEAVANJE

• poprečni presjeci klase 1, 2, 3

• raraččunska tlaunska tlaččna otpornost presjekana otpornost presjeka Nc.Rd:

TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT

KRATKI STUPOVIKRATKI STUPOVI

0,

M

yRdc

fAN

γ⋅

=

11/2211/22

• LOKALNO IZBOLOKALNO IZBOČČAVANJEAVANJE dijelova presjeka sprječava dosezanje granice gnječenja

• RARAČČUNSKA TLAUNSKA TLAČČNA OTPORNOSTNA OTPORNOST jednaka otpornosti na izbočavanje:

TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT

PRESJECI OSJETLJIVI NA LOKALNO IZBOPRESJECI OSJETLJIVI NA LOKALNO IZBOČČAVANJE AVANJE (KLASA 4)(KLASA 4)

KRATKI STUPOVIKRATKI STUPOVI

Aeff - površina djelotvornog poprečnog presjeka

12/2212/22

• ponašanje vitkih stupova: NAZOVI-ELASTIČNO IZVIJANJEEULEREULEROVO KRITIOVO KRITIČČNO NAPREZANJENO NAPREZANJE

2

2

λπσ E

cr =

TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT

VITKI STUPOVIVITKI STUPOVI

ili=λ

i - polumjer tromostili - duljina izvijanjaE – modul elastičnosti

13/2213/22

EULEREULER--OVA KRIVULJA IZVIJANJA I NAOVA KRIVULJA IZVIJANJA I NAČČINI OTKAZIVANJA NOSIVOSTI INI OTKAZIVANJA NOSIVOSTI TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT

λ0

Eulerova hiperbola

fy

granicagnječenja

σ

λ 1

otkazivanjegnječenjem

otkazivanje izvijanjem

λ0

fyσ

λ 1

1.0

1.0

14/2214/22

TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT15/2215/22

PONAPONAŠŠANJE REALNIH ELEMENATA ANJE REALNIH ELEMENATA

REALNI ELEMENTI:REALNI ELEMENTI:

• NEELASTIČNO IZVIJANJE i prijeprije Euler-ovog kritičnog opterećenja• NESAVRŠENOSTI (IMPERFEKCIJE):

• GEOMETRIJSKE• početna zakrivljenja osi elementa• ekscentrično djelovanje opterećenja

• STRUKTURALNE (materijalne):• vlastita (zaostala, eng. residual) naprezanja

• stupovi SREDNJE VITKOSTISREDNJE VITKOSTI vrlo osjetljivi

TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT16/2216/22

PONAPONAŠŠANJE REALNIH ELEMENATA ANJE REALNIH ELEMENATA

REZULTATI PROVEDENIH EKSPERIMENATAREZULTATI PROVEDENIH EKSPERIMENATA

TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT17/2217/22

EUROPSKE KRIVULJE IZVIJANJA EUROPSKE KRIVULJE IZVIJANJA

• više od 1000 eksperimenata• testirani različiti oblici presjeka (I H T [ ⊥ Ο) • ispitivano područje vitkosti između 55 i 160

• OTPORNOST ELEMENTA definirana pomoću FAKTORA FAKTORA REDUKCIJEREDUKCIJE χ koji se primjenjuje na fy• χ se odnosi na SVEDENU VITKOSTSVEDENU VITKOST

• KRIVULJE IZVIJANJA preko odnosa faktora redukcije χ nasuprot svedenoj vitkosti

TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT18/2218/22

GRAFIGRAFIČČKI PRIKAZ EUROPSKIH KRIVULJA IZVIJANJAKI PRIKAZ EUROPSKIH KRIVULJA IZVIJANJA

a

b

c

d

0.5

λ

χ

1.0

3.02.01.00

Eulerova hiperbola

0

TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT19/2219/22

Klase 1,2 i 3

Klasa 4

TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT20/2220/22

SASAŽŽETAK POSTUPKA PRORAETAK POSTUPKA PRORAČČUNA TLAUNA TLAČČNOG ELEMENTA:NOG ELEMENTA:

L

k=1

N

k=2

N

L

k=

N N N

12 k= 1

3

2

L2

L3

L3

L3

k=0.7

N

k= 12

N

k=1

N

k=2

TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT21/2221/22

TLATLAČČNI ELEMENTNI ELEMENT22/22/2222