c1 cap.3.5

ALEGEREA CLASELOR DE CALITATE A ALEGEREA CLASELOR DE CALITATE A OTELULUIOTELULUICAP. – 3.5

Conf.Dr.-Ing. Edward PETZEK

Facultatea de ConstrucţiiU.P. Timişoara


1

Rezumat privind simbolizarea oţelurilorp ţ


2

Oţeluri noi / Produse noi soluţii noiţ ţ



25


26


27


28


29


30


31


32


33


34


35


36

Exemplu practic – Verificarea clasei de calitate Z

Determinarea valorii Z pentru o secţiune casetată a unui pod:M B S355 J2+NM.B. S355 J2+N


37

Sunt necesare: Sunt necesare:

SUF = SLF = 30 Za = 9 deoarece aeff ≤ 30 mmZb = 8 datorită formei şi poziţiei sudurii

mmSW = 20 mm

bZc = 4 Sw = 20 mm; Zc = 0,2xSZd = 3 secţiune rigidă – bridare medieZe = 0 sudare fără preîncălziree p

⇒ ZEd = 24 ⇒ S355 J2+N Z25


38

Sunt necesare: Sunt necesare:

SUF = SLF = 30 Za = 9 deoarece aeff ≤ 30 mmZb = 8 datorită formei şi poziţiei sudurii

mmSW = 20 mm

bZc = 4 Sw = 20 mm; Zc = 0,2xSZd = 3 secţiune rigidă – bridare medieZe = -8 sudare cu preîncălziree p

⇒ ZEd = 16 ⇒ S355 J2+N Z15


39

Discuţie ZEd = 16 ⇒ S355 J2+N Z15

Conform EN 10164:

Valoare de referinţă Z cf Calitatea Z necesară înValoare de referinţă ZEd cf. SR EN 1993-1-10

Calitatea ZRd necesară în relaţie cu valorile Z

conform cu EN 10164Z ≤ 10ZEd ≤ 10

10 < ZEd ≤ 2020 < ZEd ≤ 30

Z > 30

-Z 15Z 25Z 35ZEd > 30 Z 35


40

Cu modificare constructivă; atunci rezultă:

Za = 9 deoarece aeff ≤ 30 mmZ = 25 datorită formei şi poziţiei suduriiZb = -25 datorită formei şi poziţiei suduriiZc = 4 Sw = 20 mm; Zc = 0,2xSZd = 3 secţiune rigidă – bridare medieZ 0 d fă ă î ăl iZe = 0 sudare fără preîncălzire

⇒ ZEd = -9 ⇒ S355 J2+N; nu este necesară clasă Z!!!Ed ;


41


42

Distinction of Structural Steels


43

ALEGEREA OŢELURILOR PENTRU CONSTRUCŢII METALICEMETALICE

Alegerea oţelurilor pentru construcţii metalice se face înconformitate cu STAS R8542, tradus în româneşte pentru primadată cu titlu de recomandare în anul 1970. Prevederilestandardului stabilesc criteriile pentru alegerea clasei de calitatestandardului stabilesc criteriile pentru alegerea clasei de calitatea oţelului, în scopul asigurării unei bune sudabilităţi şi a evităriiruperii fragile a elementelor de construcţie, în condiţiile cele maip g ţ , ţdefavorabile de exploatare ale acestora.


44


Temperatura minimă de proiectare reprezintă ce a mai scăzutătemperatură care se are în vedere în alegerea clasei de calitate atemperatură, care se are în vedere în alegerea clasei de calitate aoţelurilor şi se alege ca cea mai scăzută temperatură pe caremetalul o poate avea în timpul serviciului.

Temperatura minimă de proiectare se poate stabili în funcţie detemperatura mediilor care vin în contact cu metalul astfel:temperatura mediilor care vin în contact cu metalul, astfel:

- temperatura minimă a mediilor, altele decât mediul ambiant,care vin în contact cu metalul, sau temperatura minimă a mediuluiambiant, când acesta este în exclusivitate în contact cu metalul;

- temperatura medie cea mai scăzută a mediului ambiant pe operioadă de 24 ore, atunci când aceasta nu este în exclusivitate înperioadă de 24 ore, atunci când aceasta nu este în exclusivitate încu metalul, dar nu mai ridicată decât temperatura minimă acelorlalte medii.


45


La construcţiile metalice îmbinate cu nituri sau şuruburi, fărăinfl enţe tehnologice (efort ri şi deformaţii re id ale ZITinfluenţe tehnologice (eforturi şi deformaţii reziduale, ZIT,etc.), se aleg oţeluri din clasa 1-a de calitate. Pentrustructurile exploatate la temperaturi negative (de ex poduri)structurile exploatate la temperaturi negative (de ex. poduri),este indicată alegerea clasei a 2-a de calitate pentruelementele secundare şi clasa a 3-a de calitate pentruelementele principale de rezistenţă.


46


La construcţiile sudate, standardul a adoptat criteriulf l i Bi tt l fi i t l i d i l it t Gprofesorului Bierett, al coeficientului de periculozitate G.

Această metodă permite alegerea clasei de calitate a unui oţel înfuncţie de mai mulţi parametrii. În acest scop, se stabileşteu cţ e de a u ţ pa a e aces scop, se s ab eş ecoeficientul de periculozitate, care reprezintă o evaluare cantitativăempirică a naturii şi severităţii solicitărilor, cu ajutorul relaţiei:

BSKG

K – factor constructiv;S – factor de importanţă a elementului de construcţie;S factor de importanţă a elementului de construcţie;B – factor de solicitare.


47



48


Valorile factorului de periculozitate G se rotunjesc la una din următoarele valori: 3,0; 2,5; 2,0; 1,5; 1,0; 0,5.


49

, ; , ; , ; , ; , ; ,


Pentru grinda principală se alege un oţel OL 37 (S235). Pentru stabilirea clasei de

calitate se calculeazăcalitate se calculează coeficientul G:

02961410141SBKG 0,296,14,10,14,1SBKG

K = 1,4 pentru elemente având secţiunea în formă de dublu Tsecţiunea în formă de dublu T

sudatăS = 1,0 grinda principală fiind un element de importanţă deosebităB = 1,4 solicitările fiind dinamice


50


0,296,14,10,14,1SBKG

Din tabelul 2 pentru temperaturi sub - 30°C (temperatura prescrisă pentru poduri CF):( p p p p )

Pentru inimă – unde grosimea produsului este ti = 12 ... OL 37.3.k

Pentru tălpi – unde grosimea produsuluiPentru tălpi unde grosimea produsului este tt = 30 ... OL 37.4.k

Obs. A fost ales un oţel calmat „k” pentru asigurarea unei bune sudabilităţiasigurarea unei bune sudabilităţi.


51

Bridaj – redus, mediu, puternicj p


52

Modificarea secţiuniiţ


53


54

Norma germanăg


55

Mecanica ruperiip


56

M.R.

Proprietăţi de material

Parametrii MR K, J,

Tensiuni Dimensiunea defectului


57

M.R.

EFORT UNITAR Tensiune critică (li it dEFORT UNITAR (limita de curgere sau rezistenţa la rupere)

EFORT UNITAR

MĂRIMEA DEFECTULUI

Tenacitatea la rupere a materialului

DEFECTULUI


58

M.R.


59

M.R.

Exemplu: Exemplu: Navele LibertyNavele Liberty 2700 f t t t 2700 nave au fost executate 400 au cedat prin rupere 90 cedări grave 20 t î d ă b ăţi 20 s-au rupt în două bucăţi multe cedări s-au produs în port !!!


60

M.R.

Exemplu: Exemplu: Navele Liberty Navele Liberty -- 19401940


61

M.R.

Pod Rüdersdorf,Pod Rüdersdorf, ian. 1938


62

M.R.

Exemplu: Exemplu: POINT PLEASANTPOINT PLEASANT

Cedarea bruscă a podului pesteOhio (Route 35), statul Virginia, in1967;1967; Motiv: alegerea greşită a calităţiimaterialului; 47 morţi.


63


Tipuri de rupereTipuri de rupere vs. Temperaturvs. Temperaturăă


64

ALEGEREA OŢELURILOR PENTRU CONSTRUCŢII METALICE

Temperature has opposite effect on Temperature has opposite effect on strength and toughnessstrength and toughness

METALICE

strength and toughness. strength and toughness.

ToughnessStrength

ghne

ssor

Tou

gen

gth

oS

tre

TemperatureCold (Brittle) Warm (Ductile)



Validarea regulilor şiValidarea regulilor şiValidarea regulilor şi Validarea regulilor şi prescripţiilor de prescripţiilor de

proiectare dinproiectare din EC3 EC3


66

M.R.


67

M.R.


68


Pentru asigurarea siguranţei la ruperea fragila exista la oraactuala doua concepte:

i l b ă i i i di iil• primul se bazează pe practica inginereasca; conditiilenecesare se exprima prin marca otelului sau cu ajutorulenergiei Charpy;energiei Charpy;• al doilea porneste de la concluziile mecanicii ruperii; factorulde intensitate al tensiunii se corelează cu valorile energieigCharpy.


69


Valoarea KV pentru table cu t = 30 mm din otel St 52-3 (S355 JR)

Se defineste ca temperatura de tranzitie, temperatura la carevaloarea energiei consumate la rupere este de 27 Joule (Tt ISO V27)

30 mm din otel St 52 3 (S355 JR)


70

g p ( t ISO - V27)


Verificarea consta in compararea temperaturii de exploatare minime TEd cu temperatura de tranzitie TRdexploatare minime TEd cu temperatura de tranzitie TRd

(relatia de mai sus este de aceiasi forma cu relatia generala de verificare la starea limita a capacitatii portante S R )de verificare la starea limita a capacitatii portante Sd Rd)

TEd reprezintă valoarea de TRd reprezintă valoarea de proiectare a ductilitatii materialului exprimata inEd p

proiectare a temperaturii minime de exploatare la care se calculează tensiunile

ductilitatii materialului exprimata in functie de temperatura TKIc100 luând in considerare tensiunile efective, viteza se calculează tensiunile appl.d de solicitare si un spor de siguranţa


71


NOTA: Temperatura TKI 100 esteNOTA: Temperatura TKIc100 este corelata cu valoarea T27J (energia

Charpy egala cu 27 Jouli) specificata in normele EN 10025,

EN 10113 sau EN 10137.


72



73


Tmd este temperatura minima exterioara (a aerului) definita la nivelul de solicitare corespunzător appl.d.

f- Tmd este definita ca temperatura minima a aerului cu o perioada de revenire de 100 de ani- appl d este tensiunea produsa de actiunile permanente si celeappl.d este tensiunea produsa de actiunile permanente si cele variabile la temperatura de exploatare minima (TAd)


74


Tr este variatia temperaturii datorita pierderilor prin radiatiir p p p

Nota: Tr poate fi considerata in mod acoperitor ca - 5 °C

T [°C] este diferenta de temperatura determinata de mărimea fisurii adsi de valorile efective ale tensiunii appl,d

dd.appl KYaπσ

K mat6R

I KYk

K


75


FAD FAD : este evaluată acceptabilitatea : este evaluată acceptabilitatea FAD FAD : este evaluată acceptabilitatea : este evaluată acceptabilitatea ppdefectelor decelate în structură cu ajutorul defectelor decelate în structură cu ajutorul diagramelor de evaluare a ruperii (FAD pe diagramelor de evaluare a ruperii (FAD pe nivelele 1 sau 2) şi se determină valoareanivelele 1 sau 2) şi se determină valoarea

ppdefectelor decelate în structură cu ajutorul defectelor decelate în structură cu ajutorul diagramelor de evaluare a ruperii (FAD pe diagramelor de evaluare a ruperii (FAD pe nivelele 1 sau 2) şi se determină valoareanivelele 1 sau 2) şi se determină valoareanivelele 1 sau 2) şi se determină valoarea nivelele 1 sau 2) şi se determină valoarea finală acceptată a dimensiunii defectului.finală acceptată a dimensiunii defectului.nivelele 1 sau 2) şi se determină valoarea nivelele 1 sau 2) şi se determină valoarea finală acceptată a dimensiunii defectului.finală acceptată a dimensiunii defectului.

PDPD 64936493::19911991 „„GuidanceGuidance onon MethodsMethods forfor AssessingAssessing thethe AcceptabilityAcceptabilityofof FlawsFlaws inin FusionFusion WeldedWelded StructuresStructures”,”, BritishBritish StandardsStandards Institution,Institution,,, ,,London,London, 19911991..

RR66 MethodMethod „„AssessmentAssessment ofof thethe IntegrityIntegrity ofof StructuresStructuresContainingContaining DefectsDefects”” CentralCentral ElectricityElectricity GeneratingGenerating BoardBoard (CEGB)(CEGB) 19861986ContainingContaining DefectsDefects ,, CentralCentral ElectricityElectricity GeneratingGenerating BoardBoard (CEGB),(CEGB), 19861986..

BSBS 79107910::19991999 „„GuideGuide onon thethe MethodsMethods forfor AssessingAssessing thethe AcceptabilityAcceptabilityofof FlawsFlaws inin MetallicMetallic StructuresStructures“,“, BritishBritish StandardsStandards Institution,Institution, 19991999..


76



77


R6 FADR6 FAD


78


Procedura – R6 FAD


79


FAD Ni l l 1 FAD-Nivelul 1

BSBS 79107910::19991999


80

BSBS 79107910::19991999


FAD-2

1

1,2Kr

saur

unzulässig

0,6

0,8

lä i

0,2

0,4

zulässig

0

,

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

LrErmittlungslinie FAD2 LT G FAD2 QT G FAD2 LT&QT St FAD2 HT UG

BSBS 79107910::19991999

LrErmittlungslinie FAD2-LT-G FAD2-QT-G FAD2-LT&QT-St FAD2-HT-UG

FADFAD –– NivelulNivelul 22


81


TR reprezintă un spor de siguranta (ß - indicator de reliabilitate, carerezulta in functie de probabilitatea de cedare P)

ß=3,8 rezulta TR = -7 °C, iar pentru ß=4,3 rezulta TR = -2 °C, R


82


T este valoarea caracteristica a variatiei de temperatura determinatade viteza de solicitare. Odată cu cresterea vitezei de solicitare trecerea dela comportarea casanta la cea ductila se deplasează spre zonap p ptemperaturilor ridicate

cucu


83



84


MONAMONA®® BridgeBridgegg


85



86



87


VFT® – Verbundfertigteil – Träger / Prefabricat compus oţel - beton


88


VFT®


89


TKJC100 reprezintă temperatura la care factorul de intensitate a tensiunii arevaloarea KJC= 100 N/mm2m. Deoarece determinarea experimentala aacestei mărimi este laborioasa ea se va corela cu valoarea uzuala (Charpy( pyV) data in standardele de material T27J. Relatia intre cele doua temperaturicaracteristice de mai sus a fost stabilita de Sanz [2], prin numeroaseîncercări experimentale pe epruvete din oteluri de mărci cuprinse intre Sîncercări experimentale pe epruvete din oteluri de mărci cuprinse intre S355 si S 1000, la sfârsitul anilor ’70:

TKJC100 = T27J - 18 °C

sau alternativ TKJC27 = T40J - 10 °C


90



91



92

EXEMPLU

Bară supusă la întindere – consolă sudată simplăBară supusă la întindere consolă sudată simplăM.B. oţel S 355

F=3000 kN

2Ed cm/kN25

3403000

Având secţiunea 30 x 400 mm


93

EXEMPLU

mm/N345)t(f 2

75072025

mm/N345)t(f

Ed

y

75,072,05,34)t(fy

Ed

)t(f75,0 yEd


94

EXEMPLU

TRd = -30°CRd


95

EXEMPLU

⇒ M.B. S355 J2⇒ M.B. S355 J2cu t max=40 mm > 30 mm


96

EXEMPLU

Pod compus oţel – beton pe două deschideriPod compus oţel beton, pe două deschideriL = 26 x 2 = 52 mM.B. oţel S 355


97

EXEMPLU

Secţiune transversală prin G PSecţiune transversală prin G.P.


98

EXEMPLU


99

EXEMPLU


100

EXEMPLU


101

EXEMPLU


102

EXEMPLU


103

EXEMPLU


104

c1 cap.3.5

Documents