cursuri an 3

Observatii:

1. Slide-urile sunt completate la curs cu observatii/explicatii/discutii;

2. Bibliografie

Discutiile de la curs/Note de curs

P. Moga, St. Gutiu: Proiectarea elementelor din otel sau Bazele proiectarii elementelor din otel

St . Gutiu, C. Moga: P. Moga, St. Gutiu:

C-tii si poduri metalice. Otelul C-tii si poduri metalice. Imbinarea elementelor

6/4/2013

1

PODURI METALICE

Conf. dr. ing. Ştefan I. GUŢIU

III CFDP, semestrul II, 2013

Poduri metalice I

4 credite

Curs: 14 x 3 ore

Lucrari (proiect): 14x2 ore

Forma de verificare – EXAMEN:

predare/sustinere lucrari; problema (1 h); teorie (1 h)

examen scris + o discutie orala pe marginea lucrarii scrise

NOTA – reflecta intreaga activitate din timpul semestrului


Lucrari: 14x2 ore Să se întocmească proiectul pentru suprastructura unui pod

metalic de cale ferată:

Partea I - anul III :

Schema geometrică;

Stabilirea dimensiunilor principale ale tablierului în varianta:

- grinzi principale cu zăbrele

Secţiune transversală/longitudinala de principiu;

Evaluarea acţiunilor;

Calcul static manual;

Predimensionare; Modelarea structurii – Prokon;

Alcătuirea şi calculul grinzilor principale în varianta grinzi principale cu zăbrele.

Partea II – anul IV:

Stabilirea dimensiunilor principale ale tablierului în varianta:

- grinzi principale cu inimă plină

Alcătuirea şi calculul lonjeronilor;

Alcătuirea şi calculul antretoazelor;

Alcătuirea şi calculul grinzilor principale în

varianta grinzi cu inimă plină.

Lucrari: 14x2 ore

Proiectul va cuprinde: Dosar cu pagină de identificare (copertă interioară) şi următoarele documente:

Partea I: Sem 2 – Anul III

tema de proiectare cu datele personale;

studiu documentar;

gabarite de liberă trecere;

alegerea dimensiunilor principale ale tablierului;

schema geometrică a tablierului;

dimensionarea şi verificarea grinzilor principale cu zăbrele. Imbinari

Partea II: Sem 1 –Anul IV

alcătuirea şi verificarea lonjeronilor;

alcătuirea şi verificarea antretoazelor;

alcătuirea şi verificarea grinzilor principale cu inimă plină.

Piese desenate:

elevaţie structură + secţiune longitudinală;

vedere plană + secţiune orizontală;

secţiune transversală;

piese desenate pentru execuţia elementelor de rezistenţă;

Lucrari: 14x2 ore

Piesele desenate se vor edita în format A4 sau A3, cu respectarea normelor în

vigoare de desen tehnic, referitoare la:

- reprezentare grafică în construcţii;

- sistemul de cotare şi mărimea caracterelor;

- scara grafică (după caz: 1:100; 1:50; 1:20; 1:10; 1:5).

Piesele desenate se pot întocmi prin desen manual în creion sau utilizând un

program de grafică inginerească.

ATENTIE:

Nu se acceptă ca notele de calcul să fie

redactate in MATHCAD !!!

Nu se accepta proiecte copiate !!!

Organizarea cursului

1. Prezentare generala. Notiuni introductive

2, 3. Materiale folosite in domeniul podurilor metalice

Otelul structural. Calitati de oteluri

Produse metalice

Comportarea otelului la diferite solicitari

4. Coeficienţi parţiali de siguranţă.

Caracteristici de calcul utilizate în EC 3

5. Elemente solicitate la eforturi axiale. Întindere

6, 7, 8. Elemente solicitate la eforturi axiale.

Bare comprimate cu secţiune unitară.

Bare comprimate cu secţiune compusă

9. Grinzi cu zăbrele. Bazele proiectării

10, 11. Imbinari nituite. Imbinari cu suruburi obisnuite / SIRP:

alcatuire / comportare / calcul

12, 13. Imbinari sudate: alcatuire / comportare / calcul

14. Discutii / intrebari

Cursul are la baza normele EUROCODE, adoptate de

Romania sub forma SR EN

Obiective:

Cerinţe prealabile:

Cunoştinţe generale de mecanica construcţiilor, rezistenţa materialelor, statica construcţiilor, bazele proiectarii podurilor

Abilităţi dobândite:

iniţiere în practica de proiectare

Cunoştinţe teoretice:

- materiale utilizate pentru construcţia podurilor metalice

- procedee pentru îmbinarea elementelor metalice

- comportarea şi calculul elementelor întinse/comprimate/răsucite

Deprinderi dobândite:

- alegerea materialului de construcţie

- proiectarea îmbinărilor elementelor podurilor metalice

- proiectarea elementelor metalice întinse/comprimate/răsucite

Cursul are la baza normele EUROCODE, adoptate de

Romania sub forma SR EN

Prezentare generala. Notiuni introductive

Bibliografie:

Discutiile de la curs/Note de curs

St . Gutiu, C. Moga: C-tii si poduri metalice. Otelul,

UTPRESS 2013

P. Moga, St. Gutiu: Bazele proiectarii elementelor din otel,

UTPRESS 2012

P. Moga, St. Gutiu: C-tii si poduri metalice. Imbinarea elementelor,

UTPRESS 2013

Euronorme: EN 1993 (EUROCODE 3) – SR EN 1993

Surse internet (wikipedia, google, corusconstruction, arcelormittal …)

Elaborarea otelului. Produse metalice

6/4/2013

2


Mic istoric. Poduri naturale. Arches National Park, Utah

Deschidere 89 m

Înălţime 32 m


Mic istoric. Poduri naturale. Wadi-rum-bridge, Iordania


Mic istoric. Poduri naturale. Podul lui Dumnezeu

Unul dintre cele mai mari poduri naturale din

lume si singurul circulabil.

Comuna Ponoarele, judetul Mehedinti


Mic istoric. Poduri naturale.


Mic istoric. Poduri naturale. Tarr Steps. Anglia

„Podul Tarr Steps” peste râul Barle, este probabil una din cele mai elaborate lucrări preistorice, având

17 deschideri realizate din piatră de granit, totalizând o lungime de 55 m.


Mic istoric. Poduri pe liane


Mic istoric



Date importante in evolutia podurilor

46 BC – 472 AD – extinderea Imperiului Roman

-se construiesc poduri in scop comercial sau de cucerire. S-a ajuns la tehnici remarcabile in constructii (liant

hidraulic), meseria de podar era la mare cinste

Podul lui Apollodor din Damasc, 103-105, în apropiere de oraşul actual Drobeta – Turnu Severin, în timpul

războiului cu Dacia. 1 135 m lungime, 15 m lăţime şi 19 m înălţime (de la suprafaţa apei), fiind realizat din arce

din lemn, cu deschiderea de 38 m, fixate pe 20 pile din zidărie executată cu mortar de ciment.

6/4/2013

3


Date importante in evolutia podurilor Podul Alcántara, Spania

Podul a fost construit în timpul împăratului

roman Traian, în anul 100 AD.

Podul peste râul Tajo, este realizat din şase

arce semicirculare cu înălţimea de 28.8 m din

zidărie de piatră de granit, fără mortar, construcţia

având înălţimea de 57 m şi lungimea de 194 m.





Evul Mediu (VI-X)

- organizare de tip feudal. Raurile, fluviile, prapastiile devin granite intre proprietati

- nu se mai construiesc poduri, cele existente se distrug



Evul Mediu

-apar podurile basculante si podurile provizorii



Evul Mediu

-apar podurile basculante si podurile provizorii

- s-au pierdut o serie de practici si metode de lucru in constructia podurilor



Evul Mediu

-meseria de constructor s-a pastrat doar inauntrul manastirilor si al breslelor



Evul Mediu





Sfarsitul sec al X-lea

-incep pelerinajele, cruciadele, razboaiele de cucerire: se relanseaza constructia de drumuri si poduri

Renasterea

- epoca de innoire culturala si stiintifica: apar primele notiuni de rezistenta materialelor, se dezvolta

teoriile matematice, se fac descoperiri asupra metalului ca material de constructie

1716 Franta

- se instituie Corpul inginerilor de drumuri si poduri

15 sept 1830 se da in exploatare linia CF Liverpool-Manchester

- celelalte cai de comunicatie decad, apar retele dese de CF

- creste nivelul tehnic la constructia podurilor

- se fac cercetari asupra proprietatilor si rezistentei materialelor de constructie

(lemn, zidarie, fonta, otel)

- apar noi metode de calcul, se concep forme noi de structuri pentru poduri, determinate de

cresterea greutatii convoaielor

dupa 1925

- perioada de avant inregistrata odata cu aparitia automobilului

6/4/2013

4


Pentru a construi deschideri cat mai mari, poduri cat mai suple si mai spectaculoase, s-a apelat la

materiale care sa nu-si schimbe caracteristicile in timp.

Un astfel de material este otelul.

Se foloseste de cca 2 secole, fiind un material “nou”.

In prezent, se fabrica oteluri tot mai performante, cu proprietati fizico-mecanice tot mai mari.

Pentru Turnul Eiffel (1888), s-au

folosit cca 7000 t otel.

Azi, s-ar folosi cca 2000 t.


Poduri metalice

Sunt poduri cu suprastructura de rezistenţă realizată integral sau în cea mai

mare parte, din fontă, fier forjat, oţel sau aliaje de aluminiu.

Primul pod metalic: 1706, China, cca 100 m deschidere, pod pe lanturi cu zale de fier

Ironbridge, Coalbrookdale. Anglia – 1781. Primul pod din fontă, peste râul Severn

Podul a fost construit de

Abraham Darby, după un

proiect al arhitectului

Thomas Pritchard,

constând dintr-un arc

semicircular din fontă cu

deschiderea de 30.6 m,

între culei din zidărie.


1810


1859 - Sibiu


1850 – Britannia bridge - Primul pod important având secţiunea tubulară este Podul Britannia (Wales).

Acest pod a fost construit de George Stephenson între anii1846-1850 pentru traversarea liniilor de cale ferată

Chester şi Holylead peste strâmtoarea (golful) Menai. Podul are patru deschideri: 1x77 m+2x152 m+1x77 m, fiind

cel mai mare pod construit până la sfârşitul celui de-al II-lea război mondial. Proiectarea s-a bazat pe o serie de

încercări experimentale pe modele şi pe analizele matematice dezvoltate anterior de W. Fairbairn şi E.

Hodgkinson.


Podul peste Dunăre de la Cernavodă, dat în funcţiune în anul 1895, proiectat de

ingineri români sub conducerea lui Anghel Saligny.

26 sept 1895

convoi 15 locomotive la 85 km/h

Prezentare generala. Notiuni introductive Prezentare generala. Notiuni introductive

Cateva principii ale proiectarii podurilor

Podul se construieste acolo unde este un drum (CF) pe care-l deserveste si din care face parte nemijlocit.

In afara rolului de a sustine vehiculele care trec de pe un mal pe altul, podul trebuie sa asigure curgerea pe sub el

a apelor, viiturilor si gheturilor, fara a obstrua albia, respectiv sa asigure gabaritul de trecere a vehiculelor pe calea

de comunicatie peste care este construit.

In cazul drumurilor, incarcarile date de vehicule se transmit terenului prin straturile drumului in orice punct

(incarcari continue, relativ uniform distribuite), in timp ce de pe pod ele se transmit in cateva locuri izolate (forte

concentrate), prin fundatii, la teren.

Diferentele importante dintre constructii civile si poduri:

- podurile sunt supuse in permanenta si in totalitate fortelor naturii;

- podurile preiau sarcini mobile importante.

Necesitatea investitiei

Amplasament. Studii topo+geo

Studii de fezabilitate Alegerea solutiei optime pentru traversare

Optim:

arhitectura, schema statica, materiale, impact asupra mediului, durata de executie, cost

Proiect tehnic. Detalii de executie

Executia constructiei. Darea in folosinta. Intretinere (perioada de garantie, reparatii)


Lucian

Highlight

Lucian

Highlight

6/4/2013

5


Există o mare varietate de metode pentru a rezolva o temă de proiectare; sugerez următoarea abordare metodică:

1. Recunoaşte faptul că orice proiect nou este o provocare şi defineşte în mod clar obiectivele generale pentru proiectare;

2. Documentează-te în vederea obţinerii de informaţii referitoare la proiect, analizează eventuale situaţii asemănătoare;

3. Dezvoltă posibile variante de rezolvare a temei de proiectare;

4. Decide care este cea mai bună soluţie şi perfecţioneaz-o, stabilind priorităţi clare de acţiune (în ceea ce priveşte construcţia, întreţinerea şi funcţionarea structurii);

5. Comunică deciziile altor persoane implicate în proiect.

A bridge between two islands in the St. Lawrence River

There is a bridge going between two islands - the larger island is apparently in Ontario, Canada, while the smaller one (with the cross on it) is in New York, USA. There is a Canadian flag on one side of the bridge and an American flag on the other side.

The world's smallest international bridge is in the Thousand Islands, an archepelago in the St. Lawrence River between Canada and the United States. The bridge, a foot bridge about 30 feet long (10 meters) is between a small island on the Canadian side, which contains a house, and a smaller island on the U.S. side which serves as the home's back yard.


Etapele proiectarii pot părea ca un lanţ liniar simplu, dar procesul de proiectare este unul extrem de complex, ţinând seama de faptul că toţi factorii implicaţi în proces sunt interdependenţi într-o măsura mai mare sau mai mică.

Prin urmare, fazele de proiectare vor urma schema prezentată, procesul proiectării devenind unul extrem de laborios dar, în acelaşi timp, foarte sigur; pentru rapiditatea procesului, ţinând seama de „buclele” formate, în majoritatea cazurilor este necesară proiectarea asistată de calculator (CAD).


Ingineria in constructii este arta de a imbina materiale pe care nu reusim sa le

intelegem in totalitate, in forme pe care nu le putem analiza precis, astfel incat sa

reziste la forte pe care nu reusim sa le evaluam complet, in asemenea mod incat

societatea in majoritatea ei sa nu aiba niciun motiv de banuiala asupra masurii

ignorantei noastre.

! Incarcari: evaluare incorecta

! Materiale: neintelegerea comportarii

! Modelarea structurala

! Imperfectiuni structurale


Prima lege a calitatii in constructii:

King Hummarabi, Babylon, 2200 iCh

“Atunci cand un constructor ridica o structura si nu

face acea structura trainica, iar structura se

darama si cauzeaza moartea proprietarului,

constructorul va fi omorat si el. In cazul in care

caderea constructiei il omoara pe fiul proprietarului,

fiul constructorului va fi omorat si el. Daca moare

sclavul proprietarului, constructorul il va despagubi

pe proprietar cu un alt sclav, de valoare egala…”


vs.


ARHITECTURA STRUCTURA INSTALATII

(dupa V. Gioncu)


Tipuri structurale / scheme statice


6/4/2013

6

Prezentare generala. Notiuni introductive Prezentare generala. Notiuni introductive Prezentare generala. Notiuni introductive

finalizat

2009


Chaotianmen Bridge . 2009 – deschidere centrala 552 m. (190 m - 552 m - 190 m)





cca 360 milioane USD


Lupu bridge. China. $302 million – 2003 – deschidere centrala 550 m

6/4/2013

7


Tatara bridge. Japonia 1999, 890 m


Viaductul Millau – Franţa, 2001-2004 Tablierul, pentru care s-au folosit 23500 t oţel S355 şi 12500 t oţel S460,

se află situat la 270 m deasupra râului Tarn. Cca 400 milioane Euro


Viaductul Millau – Franţa, 2001-2004


Viaductul Millau – Franţa, 2001-2004 Tablierul, pentru care s-au folosit 23500 t oţel S355 şi 12500 t oţel S460,

se află situat la 270 m deasupra râului Tarn





http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cc/TataraOhashi.jpg

6/4/2013

8



Podul El Alamillo – Spania, 200 m deschidere principala



Messina bridge - 3300 m deschidere centrala


Akashi-Kaikyō Bridge – 1991 m deschidere centrala, finalizat 1998



6/4/2013

9








Podul Golden Gate. San Francisco - 1937



Podul Sydney Harbour – Australia - 1924-1932 , 503 m


Podul Bayonne (New York) - 1928-1931 ; 503,6 m


New River George Bridge. West Virginia - 1978; 518 m

6/4/2013

10


Viaductul Garabit. Franţa - 1888; 165 m deschiderea arcului; Gustave Eiffel


Puente de las Amercas (Podul Americilor). Panama - 1962

Type of Bridge Length Range

Multi-beam/Composite deck

(grinzi metalice / compuse) 15 m < 100 m

Box grider (grinzi casetate) 45 m - 180 m

Truss (grinzi cu zabrele) 40 m - 500+ m

Arch (arce) 30 m - 500 m

Cable-stayed (hobanate) 200 m - 850+ m

Suspension (suspendate) 850+ m


TIPURI STRUCTURALE vs DESCHIDERE

Elaborarea otelului. Produse metalice Elaborarea otelului. Produse metalice Elaborarea otelului. Produse metalice


6/4/2013

11




6/4/2013

12




6/4/2013

1

PODURI METALICE


Curs 2 - 3 2.1. Fonta si otelul

2.2. Produse metalice

3.1. Notarea otelului

3.2. Incercari asupra otelului


Elaborarea otelului. Produse metalice Elaborarea otelului. Produse metalice


ALEGEREA MATERIALELOR DE CONSTRUCŢIE A PODURILOR

Piatra sub formă de zidărie:

Lemnul:

Betonul (simplu;

armat/precomprimat):

Materiale metalice:

fonta oţelul aliajele de aluminiu

6/4/2013

2


Problema alegerii materialului de execuţie a unui pod trebuie analizată pe baza indicelui de energie înglobată în

lucrare şi necesară la exploatarea lucrării pe durata proiectată. Din acest punct de vedere oţelul a fost, pentru

ramura construcţiilor, un material deficitar, impunându-se soluţia cu consum redus de oţel.

La ora actuală, oţelul revine spectaculos; pentru deschideri mijlocii, varianta ideală este combinarea oţelului cu o

dală de beton armat sau precomprimat.

Structuri compuse otel – beton (mixte, compozite) → optional anul IV, master



Nomenclatura podurilor. Elemente constitutive de bază Elaborarea otelului. Produse metalice

6/4/2013

3




*Criterii de ordin constructiv:

- înălţimea de construcţie. Diferenţa de nivel între cota căii pe pod (stabilită de proiectul traseului) şi cota maximă

a spaţiului de liberă trecere de sub pod, constituie spaţiul în care trebuie să se încadreze înălţimea de construcţie

a podului, oţelul oferind cele mai mici înălţimi de construcţie;

- deschiderea, în general nu creează dificultăţi la alegerea materialului; la noi în ţară problema alegerii materialului

funcţie de deschidere se poate pune la podurile peste Dunăre;

- alcătuirea căii pe pod. În acest caz, cu excepţia podurilor de deschidere mare, pentru continuitatea căii, soluţia

este pod compus oţel-beton sau de beton;

- mobilitatea, totală sau a unei părţi a suprastructurii podului impune alegerea oţelului ca material de construcţie

(sau eventual a aliajelor de aluminiu).


6/4/2013

4



Reconstrucţia

Pentru podurile sub circulaţie reconstrucţia este posibilă la cele metalice; la podurile din beton

armat sau beton precomprimat operaţiile de manipulare sunt greoaie datorită greutăţii proprii

mari sau a pericolului degradării şi distrugerii acestora.

Criterii de ordin economic:

- costul materialului;

-consumul de material.

Capacitatea de a primi sporuri de încărcări

Podurile masive sunt superioare podurilor metalice.

Durata de serviciu

Podurile din zidărie de piatră şi podurile din beton armat au o durabilitate mare; cu condiţia unei

întreţineri corespunzătoare şi podurile metalice pot avea o durabilitate mare.

Lucrările de întreţinere

Din acest punct de vedere podurile metalice sunt mai dezavantajoase comparativ cu podurile

masive.


6/4/2013

5


Avantajele şi dezavantajele oţelului ca material de construcţie a podurilor

metalice

Oţelul s-a impus ca material de construcţie datorită calităţilor remarcabile pe care

le prezintă în comparaţie cu materialele tradiţionale (piatra, lemnul, cărămida,

betonul), avantaje ce pot fi sintetizate după cum urmează:

-siguranţa în exploatare a structurilor metalice obţinută prin buna

concordanţă între ipotezele de calcul (calcul static şi de rezistenţă) şi

comportarea efectivă în exploatare. Oţelul este unul din materialele de construcţii

cele mai perfecte, fiind un material omogen, elastic şi izotrop, calităţile acestuia

corespunzând aproape integral unui material ideal;

- rezistenţele înalte ale oţelului permit realizarea unor structuri având greutăţi

proprii inferioare celor realizate din alte materiale, fapt remarcabil în cazul

construcţiilor de deschideri importante, la care eforturile secţionale din încărcări

permanente sunt superioare celor din acţiunile de lungă sau scurtă durată.


-modulul de elasticitate E al lui Young ridicat conferă rigidităţi mari elementelor

(la săgeată, oscilaţii), fără consum mare de material (2.1E6 daN/cmp vs 0.33E6);

-tenacitatea sau capacitatea de înmagazinare a lucrului mecanic conferă

elementelor de construcţie din oţel siguranţă suplimentară în cazul eventualelor

depăşiri locale a eforturilor unitare de curgere, c.

-oţelul este produs în condiţii optime de fabricaţie asigurându-se o dozare

optimă a elementelor din compoziţie;

-elementele de construcţii metalice se pot realiza în ateliere specializate, de

mare productivitate, cu muncitori calificaţi, ateliere în care controlul de calitate este

mai bun decât cel efectuat pe şantiere;

- timp scurt de execuţie şi independent de anotimp. Structurile metalice sunt

construcţii prefabricate, elementele fiind realizate cu toleranţe de execuţie foarte

mici, din care cauză operaţiile de montaj sunt mai simple şi, în general, nu necesită

ajustări la faţa locului. Confecţionarea elementelor metalice se poate realiza

simultan cu unele lucrări de pe şantier (săpături, terasamente, fundaţii), scurtându-

se în acest fel timpul de execuţie;


-posibilităţi de modificare, de consolidare sau de adaptare a structurii altor

condiţii de exploatare decât cele iniţiale.

Unele schimbări ale condiţiilor de exploatare datorate unor noi condiţii de trafic

(viteză de circulaţie, sarcini pe osie etc.) impun anumite modificări şi consolidări

ale structurilor existente, operaţii la care acestea se pretează cu o relativă

uşurinţă, comparativ cu structurile masive;

-posibilităţi de recuperare totală a materialului metalic în circuitul economic.

Dacă o structură metalică a ajuns în situaţia de uzură morală sau fizică şi nu mai

poate fi recuperată prin consolidare (ar necesita cheltuieli prea mari), materialul

metalic poate fi demontat şi recuperat în vederea unei refolosiri sau, în situaţia

ultimă poate fi retopit şi transformat în produse laminate;

- nu se observă fenomenul de fluaj (curgere lentă în cazul betonului).


Pe lângă avantajele menţionate, structurile din oţel prezintă şi unele

dezavantaje şi anume:

-rezistenţă slabă a oţelului la acţiunea umidităţii atmosferice şi a

altor factori corosivi

-rezistenţa oţelului scade la temperaturi înalte, dezavantaj care, în

cazul podurilor nu condiţionează alegerea otelului ca material de

construcţie, pierderea capacităţii portante din cauza temperaturii înalte

fiind o situaţie cu totul excepţională (explozia unui material inflamabil la

trecerea convoiului pe pod);

- rigiditate relativ redusă la sarcini dinamice sau la fenomenul de

fluturare a construcţiilor suspendate. Acest neajuns a cauzat avarii şi

accidente grave, conducând chiar la prăbuşirea unor poduri metalice,

motiv pentru care ulterior i s-a acordat o atenţie deosebită.


FONTA ŞI OŢELUL

Materialul folosit la majoritatea podurilor

metalice este oţelul; în ultimul timp se

încearcă utilizarea aliajelor de aluminiu.

Oţelul este un aliaj al fierului cu carbonul şi

eventual cu alte elemente de aliere,

constituentul de bază fiind fierul ce intră în

aliaj în proporţie de 98...99.

Pentru oţelurile utilizate la podurile

metalice se recomandă ca procentul

maxim de carbon să nu depăşească

0,25.

Oţelul se obţine prin reducerea conţinutului

de carbon (procedeu numit afinare) al fontei

prin oxidare.

Fonta este un aliaj al fierului cu carbonul , în

fonte procentul de carbon depăşind

1,7,pentru fonte speciale acesta ajungând

la 6,67. (folosita - 1800)

Lucian

Highlight

Lucian

Highlight

6/4/2013

6


Productia

mondiala de otel

1950-2006

Oţeluri

Elaborarea oţelulul

Procedeele de a obţine oţel din fontă în stare lichidă au apărut şi s-au perfecţionat

în a doua jumătate a secolului IX. La început, neputându-se obţine în cuptoare

temperatura necesară topirii oţelului (temperatură superioară topirii fontei), oţelul se

elabora sub formă de pastă, zgura eliminând-se prin forjare, iar oţelul obţinut se

numea oţel pudlat. Oţelul rezultat prin topire, în stare lichidă se numeşte oţel de

fuziune. Acest oţel se poate obţine prin mai multe procedee şi anume: procedeul

Bessemer, procedeul Thomas, procedeul Simens-Martin, procedeul electric.

A tonne (unit symbol t) or metric ton

(U.S.),sometimes abbreviated as mt,also

referred to as a metric tonne, is a unit of

mass equal to 1,000 kg or 2,204.62262 lb.


Elaborarea otelului

Ianuarie 2008

-productia de otel:

Romania: 0,550 mmt

Total: 1130,39 mmt

China: 408,92 mmt


Clasamentul firmelor producatoare

in 2005 s-au produs, in mmt

Mittal Steel 63.0 / Arcelor 46.7


Uzinele Krupp

Bessemer

Procedeul Bessemer a fost descoperit în 1855 şi permite

obţinerea oţelului din fonte sărace în fosfor, dar bogate în siliciu,

într-un cuptor cu căptuşală acidă numit convertizor. Acesta are

o capacitate de 20-60 t.


Bessemer

http://en.wikipedia.org/wiki/Metric_system

http://en.wikipedia.org/wiki/United_States

http://en.wikipedia.org/wiki/Mass

http://en.wikipedia.org/wiki/Kilogram

http://en.wikipedia.org/wiki/Pound_%28mass%29

6/4/2013

7


Bessemer


Bessemer


Bessemer


Simens Martin

Procedeul Simens Martin, descoperit în 1864, permite elaborarea celor mai variate oţeluri

folosind fonte de orice calitate şi adaosuri de deşeuri de fier vechi. Elaborarea oţelului

durează 6-12 ore (funcţie de capacitatea cuptorului, de combustibil şi de materia primă),

timp suficient pentru controlul compoziţiei chimice, oţelurile Simens-Martin rezultă mai bune

şi mai omogene decât cele de convertizor.


Linz-Donawitz

Procedeul L.D. (Linz-Donawitz) a căpatat o mare raspândire în ultimul timp datorită

productivităţii ridicate şi a calităţii bune a oţelurilor, calitate comparabilă cu cea a otelurilor

Simens-Martin.


Procedeul electric serveşte la fabricarea otelurilor de calitate. Deşi oţelurile elaborate în

astfel de cuptoare, numite oţeluri electrice, prezintă calităţi deosebite, din cauza costului

ridicat al energiei consumate, acest procedeu este folosit în principal la elaborarea

oţelurilor speciale.

6/4/2013

8


Tratamentele termice ale oţelurilor

Foarte multe din piesele metalice utilizate astăzi în construcţii sunt supuse unor tratamente

termice.

Tratamentele termice urmăresc să modifice proprietăţile metalelor corespunzător unor anumite

scopuri de utilizare. În timpul prelucrărilor care au loc la cald (turnare, laminare, forjare) şi la

rece (tragere, ambutisare, laminare la rece) rezultă structuri şi stări de tensiuni remanente

nedorite, caracteristicile mecanice ale metalelor rezultând neconvenabile în urma acestor

prelucrări. Supunând piesele unor tratamente termice, aceste defecte pot fi eliminate.

Tratamentele termice constau în principiu în încălzirea pieselor si răcirea lor în condiţii

determinate, obţinându-se astfel modificarea dorită a proprietăţilor metalului prin modificarea

structurii cristaline fără a afecta compoziţia chimică a oţelului.

Parametri ce caracterizează tratamentele termice sunt: temperatura maximă la care este

încălzit materialul, durata de menţinere la această temperatură, viteza de încălzire şi viteza de

răcire.


Compoziţia chimică a oţelurilor

Proprietăţile mecanice ale oţelului depind în mare măsură de compoziţia lui chimică. Pe lângă

fier şi carbon, oţelurile mai conţin şi alte elemente ca: mangan, siliciu, sulf, fosfor, cupru, nichel,

molibden etc.

Oţelurile folosite în construcţii au procentul de carbon cuprins între 0,12-0,25.

Dacă celelalte elemente amintite mai sus se găsesc în oţel în cantităţi mici, oţelurile se numesc

oţeluri carbon. În situaţia în care aceste elemente se introduc în mod intenţionat, sub formă de

elemente de aliere, dar în cantităţi reduse, oţelurile se numesc oţeluri slab aliate. Prin

adăugarea unor cantităţi mai mari de elemente de aliere, se obţin oţelurile aliate, oţeluri

întrebuinţate la execuţia elementelor puternic solicitate. În construcţiile metalice sunt utilizate

frecvent oţelurile carbon obişnuite şi oţelurile slab aliate. Diferitele elemente care intră în

compoziţia chimică a oţelului:

Favorabile: c a r b o n u l, m a n g a n u l, s i l i c i u l, c u p r u l, a l um i n i u l, n i c h e l u l

Defavorabile: sulful şi fosforul, oxigenul, hidrogenul, azotul.

Procedee de fabricare

Produsele semifabricate şi laminatele finite se obţin prin următoarele procedee de fabricaţie:

- l a m i n a r e a, ce constă în trecerea repetată a lingourilor, încălzite în prealabil la

1100oC, printre cilindrii laminoarelor până la obţinerea laminatelor finite. Prin laminare

se urmăreşte şi schimbarea structurii lingoului şi obţinerea unui material mai dens şi

cu o structură mai fină.



6/4/2013

9




6/4/2013

10


Laminarea tevilor


Laminarea tevilor



6/4/2013

11




UTILIZAREA PROFILELOR LAMINATE

6/4/2013

12


UTILIZAREA PROFILELOR LAMINATE




6/4/2013

13




6/4/2013

14


*t u r n a r e a permite obţinerea pieselor atât din fontă cât şi din oţel. La construcţii se

folosesc piese turnate într-o măsură redusă. Se realizează piese turnate pentru plăci de

reazeme, rulouri pentru articulaţii din oţel sau fontă.

*f o r j a r e a este operaţia care constă în a da piesei o anumită formă geometrică prin lovire

sau presare. Se execută la temperaturi de 770oC-970oC. Forjarea împreună cu turnarea sunt

operaţii de prelucrare a metalelor cunoscute din cele mai vechi timpuri.

*a m b u t i s a r e a este operaţia de îndoire şi răsfrîngere a unei table pentru a-i da o

anumită formă. Ambutisarea se face la cald,

*t r a g e r e a s a u t r e f i l a r e a este operaţia prin care se confecţionează sârmele. Ea

constă în trecerea forţată a unui element de secţiune mică şi lungime mare printr-un calibru

fix cu secţiunea orificiului mai mică decât a elementului. Prin tragere se obţin ţevi, bare

profilate cu pereţi subţiri, sârme. Tragerea sârmelor se numeşte trefilare şi se execută la rece.

*f o r m a r e a la r e c e se foloseşte pentru elementele de construcţie cu pereţi subţiri, cu

diferite forme ale secţiunii transversale.


Sortimentul de produse formate la rece

Profilele din tablă subţire formate la rece permit realizarea unor construcţii cu un consum

redus de oţel datorită faptului că la aceste profile materialul este dispus mai raţional în

secţiunea transversală, putânu-se obţine profile de forme variate, iar prin asamblarea lor se

obţin secţiuni de diferite forme. Profilele formate la rece se utilizează la alcătuirea

următoarelor elemente de construcţii: pane, ferme, stâlpi, rigle, precum şi la realizarea

tâmplăriei metalice


6/4/2013

15




6/4/2013

16



Criterii in alegerea materialului de constructie a podurilor (lemn?, piatra?,

b.a?, b.p?, fonta?, otel?, aluminiu?)

Avantajele şi dezavantajele oţelului ca material de construcţie a podurilor

metalice

Elaborarea oţelului - pentru oţelurile utilizate la podurile metalice se recomandă ca

procentul maxim de carbon să nu depăşească 0,25.

Tratamentele termice ale oţelurilor - urmăresc să modifice proprietăţile metalelor

corespunzător unor anumite scopuri de utilizare. Tratamentele termice constau în

principiu în încălzirea pieselor si răcirea lor în condiţii determinate, obţinându-se

astfel modificarea dorită a proprietăţilor metalului prin modificarea structurii cristaline

fără a afecta compoziţia chimică a oţelului.

Procedee de fabricare

- l a m i n a r e a – cel mai important!

- turnarea, forjarea, ambutisarea, formarea la rece etc

CONCLUZII


3.1. Notarea otelului

3.2. Incercari asupra otelului


Notarea otelului

Conform normativelor româneşti, notarea mărcii se face prin simbolul OL urmat de un grup de cifre ce reprezintă

rezistenţa minimă de rupere la tracţiune în daN/mm2, de o cifră ce reprezintă clasa de calitate şi de o literă ce

reprezintă gradul de dezoxidare.

Ex. OL 37.2.k

oţel de uz general pentru construcţii având

rezistenţa de rupere la tracţiune 37 daN/mm2,

clasa de calitate 2, livrat calmat

La alegerea oţelurilor pentru construcţii se vor utiliza normele EN 10025 -1...6:

EN 10025-1:2004 – Condiţii generale de livrare

EN 10025-2:2004 – Condiţii tehnice de livrare pentru oţeluri structurale nealiate

EN 10025-3:2004 – Condiţii tehnice de livrare pentru oţeluri cu granulaţie fină

normalizate/oţeluri laminate sudabile

EN 10025-4:2004 – Condiţii tehnice de livrare pentru oţeluri cu granulaţie fină

laminate termomecanic

EN 10025-5:2004 – Condiţii tehnice de livrare pentru oţeluri rezistente la coroziune

atmosferică

EN 10025-6:2004 – Condiţii tehnice de livrare pentru table din oţeluri cu limita de

curgere ridicată

Funcţie de valorile caracteristicilor mecanice şi de compoziţia chimică, pentru oţelurile de uz general există mai

multe mărci.


Sistemul de definire a oţelului include următoarele simboluri:

Sistemul principal de simboluri, dat în funcţie de domeniul de utilizare. Oţelul pentru construcţii are simbolul

principal "S".

S355J2C+N

Sistemul suplimentar de simboluri pentru oţeluri de construcţii:

2.1. Simbol care precizează starea de livrare:

M - laminare termomecanică;

N - normalizat prin tratament termic sau normalizat prin laminare;

Q - îmbunătăţit.

2.2. Simbol ce precizează energia de rupere la încovoiere prin şoc:

J = 27 Joule;

K = 40 Joule;

L = 50 Joule.

2.3. Simbol alfanumeric care indică temperatura la care se garantează energia de rupere:

R - pentru temperatura de 20oC;

0 - pentru temperatura de ±0oC;

2 - pentru temperatura de -20 oC.

3. Sisteme de simboluri speciale:

C - pentru oţeluri prelucrate la rece;

L - pentru oţeluri cu tenacitate ridicată la temperaturi joase;

W - pentru oţeluri rezistente la mediul coroziv.

Lucian

Highlight

Lucian

Highlight

Lucian

Highlight

Lucian

Highlight

6/4/2013

17


EN 10025-2:2004 – Oţeluri structurale nealiate

S... Oţel structural

235 Limita de curgere minimă (fy=Reh) în MPa pentru t=16 mm

...JR Rezilienţa Charpy (V) = 27 J la +200C

...J0 Rezilienţa Charpy (V) = 27 J la 00C

...J2 Rezilienţa Charpy (V) = 27 J la -200C

...K2 Rezilienţa Charpy (V) = 40 J la -200C

...+AR Livrat în condiţii de laminare

...+N Normalizat/normalizat prin laminare

Opţional client:

...C Formare la rece

...Z Proprietăţi îmbunătăţite la destrămare lamelară

(normale pe suprafaţă)

Exemple: S235JR+AR; S355J2C+N

EN 10025-3:2004 – Oţeluri cu granulaţie fină normalizate;

oţeluri laminate sudabile



...N Rezilienţa garantată până la -20oC

...NL Rezilienţa garantată până la -50oC

Opţional client:



Exemple: S275N; S275NL


EN 10025-5:2004 – Oţeluri rezistente la coroziune atmosferică



...J0 Rezilienţa Charpy (V) = 27 J la 00C

...J2 Rezilienţa Charpy (V) = 27 J la -200C

...K2 Rezilienţa Charpy (V) = 40 J la -200C

...W Rezistenţă mărită la coroziune atmosferică

...P Conţinut ridicat de fosfor (numai la marca 355)

...+AR Livrat în condiţii de laminare

...+N Normalizat/normalizat prin laminare

Opţional client:



Exemple: S235JOW+AR; S355J2W+N

EN 10025-6:2004 – Table din oţeluri cu limita de curgere

ridicată la temperaturi scăzute



...Q Rezilienţa garantată până la -200C

...QL Rezilienţa garantată până la -400C

...QL1 Rezilienţa garantată până la -600C

Opţional client:



Exemple: S460Q; S690QL


S 355 J2 G3 - oţel de construcţii, având limita de curgere la elementele de dimensiune

minimă 355 N/mm2, energia de rupere la încovoiere prin şoc 27 J pentru epruveta Charpy V

în lungime, la -20oC, normalizat prin tratament termic sau prin laminare



Caracteristicile otelului structural


Caracteristicile otelului structural

EC 3 Producatori

6/4/2013

18

Comportarea otelului la diferite solicitari Comportarea otelului la diferite solicitari


Valorile grosimilor maxime admise. Alegerea materialului


6/4/2013

19

Elaborarea otelului. Produse metalice Comportarea otelului la diferite solicitari

Comportarea oţelurilor la diferite solicitări

Determinarea caracteristicilor mecanice ale oţelurilor utilizate pentru executarea

construcţiilor metalice se face în urma unor încercări de laborator a căror scop

este de a stabili modul de comportare a oţelurilor în anumite condiţii.

Cele mai importante încercări mecanice, prevăzute de standarde, pentru

construcţiile metalice sunt:

- încercarea la tracţiune,

- încercarea de duritate,

- încercarea la încovoiere prin şoc,

- încercarea la îndoire.

Comportarea otelului la diferite solicitari Comportarea otelului la diferite solicitari

1.ÎNCERCAREA LA TRACŢIUNE

Încercarea la tracţiune se efectuează

conform normelor SR EN 10002-1:1995.

Încercarea constă în aplicarea lentă,

continuă, progresivă şi fără şocuri, în

general până la rupere, pe direcţia axei

longitudinale a epruvetei, a unei sarcini

de tracţiune în vederea determinării

următoarelor caracteristici mecanice:

*limita de curgere superioară;

*limita de curgere inferioară;

*limita de curgere convenţională;

*rezistenţa la tracţiune;

*coeficientul de gâtuire (Z) care

reprezintă variaţia maximă a ariei

secţiunii transversale produsă prin

încercare;

*alungirea procentuală după rupere (A)

ce reprezintă alungirea remanentă a

lungimii între repere după rupere;


Pentru calcule practice se admit diagrame cu forme simplificate.

Diagramele caracteristice ale metalelor: cu sau fara palier de curgere


Incercarea la tractiune

Lucian

Highlight

Lucian

Highlight

6/4/2013

20













6/4/2013

21







Din punct de vedere al

comportării la rupere, materialele

se împart în două grupe:

- fragile (casante)

- tenace (plastice)

Diagramele fără palier de curgere

sunt caracteristice oţelurilor cu

procent mare de carbon, oţelurilor

aliate, aliajelor de aluminiu.







Lucian

Highlight

6/4/2013

22








Incercarea de duritate Brinell (SR EN 10003-1:1997)

Această încercare are ca scop determinarea durităţii metalelor, duritatea definindu-se ca fiind rezistenţa opusă

de un metal la pătrunderea în stratul său superficial a unui corp numit penetrator.

Încercarea de duritate Brinell face parte din metodele statice de încercare şi constă în apăsarea unei bile cu

diametrul D, cu o sarcină F, constantă într-un interval de timp dat, asupra piesei de încercat.

Duritatea Brinell, HB, este raportul dintre sarcina de încercare aplicată F şi aria urmei sferice

lăsate de bila cu diametrul D pe piesa de încercat .


Incercarea de duritate Brinell


Incercarea la incovoiere prin soc Încercarea constă din ruperea dintr-o singură lovitură, cu un ciocan pendul, a unei epruvete prevăzută cu

crestătură în formă de U (epruvete tip Mesnager) sau în formă de V (epruvete tip Charpy).

Această încercare serveşte la aprecierea tenacităţii oţelului, respectiv a capacităţii acestuia de a înmagazina

lucru mecanic. In funcţie de condiţiile de solicitare, acelaşi material poate evidenţia la rupere fie o comportare

tenace fie o comportare fragilă.

Comportarea unui material se

consideră tenace dacă ruperea

lui este precedată de o

deformaţie plastică însemnată.

Comportarea este fragilă dacă

deformaţia plastică respectivă

este mică sau neînsemnată. Din

cauza absenţei deformaţiilor

plastice ruperile fragile nu sunt

în general previzibile. Pentru a

evita astfel de ruperi, încercările

statice au fost completate cu

încercări dinamice prin şoc. Prin

aceste încercări se urmăreşte

evidenţierea sensibilităţii la

rupere fragilă a unor metale în

condiţii asemănătoare celor ce

pot interveni în practică.

Lucian

Highlight

Lucian

Highlight

Lucian

Highlight

6/4/2013

23


Incercarea incovoiere prin soc










Incercarea de indoire Scopul încercării este de a aprecia capacitatea

de deformare plastică a metalelor.

Încercarea constă în deformarea plastică prin

îndoire lentă, continuă şi fără şocuri a unei

epruvete rectilinii, în jurul unei piese denumite

mandrin (dorn) până la un anumit unghi între

faţa unei ramuri a epruvetei îndoite şi

prelungirea celeilalte ramuri, sau până la

apariţia unei fisuri de minim 5mm lungime.

Lucian

Highlight

Lucian

Highlight

6/4/2013

24



6/4/2013

1

PODURI METALICE


Curs 4 4.1. Clasificarea sectiunilor transversale

Proiectarea elementelor metalice

CLASIFICAREA SECŢIUNILOR TRANSVERSALE

Scopul clasificării secţiunilor transversale este acela de a identifica în ce măsură

rezistenţa lor şi capacitatea de rotire sunt limitate de apariţia pierderii stabilităţii

locale.



Sunt definite patru clase de secţiuni transversale:

Secţiuni transversale Clasa 1 – sunt cele care permit formarea articulaţiilor plastice, care pot

atinge, fără reducerea rezistenţei, capacitatea de rotire cerută de modelul de calcul plastic.

Secţiuni transversale Clasa 2 – sunt cele care permit dezvoltarea momentului de încovoiere plastic

al secţiunii, dar care posedă o capacitate de rotire limitată din cauza pierderii stabilităţii locale.

Secţiuni transversale Clasa 3 – permit dezvoltarea numai a momentului de încovoiere elastic al

secţiunii, dar pentru care pierderea stabilităţii locale poate împiedica dezvoltarea momentului plastic.

Secţiuni transversale Clasa 4 – sunt cele pentru care pierderea stabilităţii locale se produce în

unul sau mai mulţi pereţi ai secţiunii transversale, înainte de a atinge limita de curgere.


CLASIFICAREA

SECŢIUNILOR

TRANSVERSALE

Calculul de rezistenta si stabilitate a

structurilor metalice depinde de clasa

sectiunilor: 1,2,3,4





Stabilirea clasei secţiunii transversale depinde de raportul lăţime pe grosime a pereţilor

supuşi la compresiune.

Prin pereţi supuşi la compresiune se înţelege fiecare perete al secţiunii transversale,

parţial sau total comprimat, sub efectul grupării de încărcări considerate.

Pereţii comprimaţi ai unei secţiuni transversale (inimă sau talpă) pot fi în general de clase

diferite, clasa unei secţiuni transversale fiind definită prin clasa cea mai mare a pereţilor săi

comprimaţi. De asemenea clasa secţiunii transversale poate fi diferită pentru solicitarea de

compresiune axială sau pentru solicitarea de încovoiere.

Lucian

Highlight

Lucian

Highlight

6/4/2013

2

Proiectarea elementelor metalice Proiectarea elementelor metalice



CLASA 1

CLASA 2

CLASA 3

CLASA 4



CLASA 4

CLASA 1

CLASA 2

CLASA 3

Secţiuni brute

Secţiuni eficace (mai slabe)

!!! Calculul caracteristicilor secţiunilor eficace ale secţiunilor transversale

de CLASA 4 se bazează pe lăţimile eficace ale pereţilor comprimaţi !!!


Coeficient de reducere


Coeficient de reducere

6/4/2013

3


Coeficient de reducere Cum se determină ?

1. Zveltetea relativa (redusa) a placii:

k4,28

t/bf p

cr

y

p

yf

235

k - coeficientul de voalare (tabel)

2. Coeficientul de reducere:

bp - lăţimea peretelui considerat, t – grosimea peretelui considerat

pereţi interiori ai secţiunii: pereţi comprimaţi în consolă:

0)3(unde,673.0pentru1

)3(055,0

673.0pentru1

p2p

p

p

748.0pentru1

188,0

748.0pentru1

p2p

p

p



Axa neutră (trecând prin centrul de greutate) a secţiunii eficace se va decala cu o distanţă „e” faţă de cea a

secţiunii brute şi, dacă secţiunea este supusă la efort axial, se va ţine cont de momentul suplimentar:

NeNM

În practică această deplasare a axei neutre se poate neglija, ceea ce permite o evaluare mai rapidă a

capacităţii portante, doar sub solicitarea de compresiune centrică, conducând la o uşoară supraestimare a

capacităţii elementului.


FACTORI PARŢIALI DE SIGURANŢĂ

evaluarea diferitelor rezistenţe caracteristice

Pentru poduri

In EUROCODE-uri au valori

recomandate.

Aceste valori pot sa fie modificate

de Anexele Nationale.


CALCULUL BARELOR SOLICITATE LA EFORTURI AXIALE

Barele drepte solicitate la eforturi axiale intră de regulă în alcătuirea grinzilor cu zăbrele (grinzi

principale, contravantuiri…), dar pot fi întâlnite şi ca elemente independente.


Barele cu solicitări reduse se alcătuiesc din unul sau mai multe profile laminate, iar cele mai

puternic solicitate se realizează de secţiune compusă, din profile laminate U sau I, solidarizate

între ele continuu sau discontinuu. De asemenea pot fi utilizate bare alcătuite din platbande

îmbinate între ele prin sudură sau nituire. Barele solicitate la eforturi axiale au cel puţin o axă de

simetrie, aflată în planul de simetrie al structurii şi care este totodată şi plan al acţiunii încărcărilor

exterioare.

6/4/2013

4


Solidarizarea elementelor componente

ale secţiunii transversale

Barele de secţiune compusă pot fi realizate în una din

variantele:

- bare din elemente alipite;

- bare din elemente puţin depărtate;

- bare din elemente mult depărtate.

Elementele componente ale secţiunilor barelor

compuse se solidarizează astfel încât să li se asigure

o comportare de ansamblu apropiată celor de

secţiune unitară.


La alcătuirea barelor solicitate axial, trebuie avute în vedere următoarele

recomandări şi prescripţii normative:

Nu se admit secţiuni compuse la care ambele axe principale ale secţiunii

transversale sunt imateriale (nu taie materialul ramurilor);

Barele compuse din elemente mult

depărtate se solidarizează cu plăcuţe,

zăbreluţe sau diafragme. În cazul

solidarizării cu plăcuţe a elementelor

barelor compuse, numărul plăcuţelor

trebuie să fie par (numărul de intervale

dintre plăcuţe să fie impar);


• La barele alcătuite din elemente puţin depărtate, intervalul dintre elemente trebuie

să permită accesul în vederea întreţinerii (curăţire şi vopsire) a pieselor componente:

• În cazul solidarizării cu zăbreluţe, cele mai utilizate moduri de zăbrelire sunt:


• Dacă distanţa “tg”, a barelor compuse îndeplineşte condiţiile

şi

spaţiile dintre feţele învecinate ale pieselor se lasă libere, în caz contrar acest spaţiu

se umple cu o furură continuă:

mm15tg 6/htg

Secţiunile unitare cele mai des folosite sunt următoarele:

secţiuni dublu T;

secţiuni cheson deschise, p;

secţiuni cheson închise.


6/4/2013

5


Pentru barele comprimate ale grinzilor cu zăbrele principale se folosesc în special secţiuni

cheson deschis sau închis.

În acest caz, solidarizările barelor comprimate îndeplinesc următoarele funcţiuni:

- leagă pereţii chesonului, obligând conlucrarea lor;

- stabilizează pereţii împotriva voalării, având deci rolul de rigidizări;

- împiedică deformarea pereţilor în cazul unor acţiuni locale.


Bare cu secţiune

compusă, realizate din

două ramuri, solidarizate

între ele cu plăcuţe sau

zăbreluţe


Solidarizarea barelor compuse în dreptul guseelor

Pentru ca barele cu secţiune compusă să se comporte

ca o secţiune unitară, acestea se solidarizează în

dreptul guseului.


Solidarizarea se realizează atât în interiorul guseelor, cât şi imediat în afară.

Solidarizările se pot realiza din plăcuţe sau cupoane de profile laminate:


Compensatori de pierdere de secţiune

În cazul prinderii barelor în noduri cu nituri sau şuruburi se produce slăbirea secţiunii barei în zona

de prindere datorită găurilor care trebuie practicate.

Pentru ca bara să aibă aria netă egală cu aria din restul lungimii ei, în dreptul îmbinărilor se

realizează “compensatori de pierdere a secţiunii”.

Compensatorii constau în înlocuirea elementelor curente ale barelor cu altele mai groase sau

mai late, sau cu ajutorul unor elemente suprapuse, astfel încât aria netă a secţiunii în dreptul

slăbirilor să fie cel puţin egală cu aria brută a secţiunii curente.

6/4/2013

6


Problema compensării

pierderii de secţiune se

pune în cazul barelor

solicitate la eforturi de

întindere.

În cazul barelor

comprimate unde

dimensionarea s-a făcut

îndeosebi din condiţia de

stabilitate, capacitatea

portantă a barei nu se

reduce prin găurile

practicate la capete.


• CALCULUL BARELOR SOLICITATE LA ÎNTINDERE AXIALĂ


Predimensionarea barelor intinse

y

Ednec.b

f

NA

forţa axială maximă de întindere, în cea

mai defavorabilă grupare de acţiuni;

calitatea oţelului;

considerente de natură constructivă

1 - la construcţii sudate;

90.0...85.0 - la construcţii nituite sau îmbinate cu şuruburi.

!!! În cazul în care se prevăd compensatori de pierdere de secţiune

se va lua =1.


Rezistenţa secţiunii transversale

Rd.tEd NN 1N

N

Rd.t

Ed sau

forţa axială maximă de întindere, în cea

mai defavorabilă grupare de acţiuni


Rezistenţa secţiunii transversale 1N

N

Rd.t

Ed

o

2

o

M

ynetRd.net

M

unetRd.u

M

yRd.pl

Rd.t

fAN

fA9,0N

fAN

minN

- rezistenţa de proiectare în domeniul

plastic a secţiunii transversale brute

- rezistenţa ultimă de proiectare a secţiunii

transversale nete, considerând slăbirile date

de găurile îmbinărilor

- rezistenţa plastică de proiectare a

secţiunii nete, considerând slăbirile date de

găurile îmbinărilor, pentru îmbinări

proiectate să reziste la lunecare, în starea

limită ultimă (şuruburi de înaltă rezistenţă

pretensionate cu strângere controlată, la

care lunecarea nu trebuie să se producă în

starea limită ultimă)

Pentru o comportare ductilă: Rd.plN Rd.uN

o

2

M

M

u

ynet

f

f

A

A9,0


Verificarea condiţiei de rigiditate

Barele solicitate la întindere axială trebuie să îndeplinească condiţia unei rigidităţi minime :

amin

maxi

L

Tip bară a

Tălpi întinse Diagonale întinse Montanţii întinşi care fac parte din structura de rezistenţă

150

Montanţii întinşi care nu fac parte din structura de rezistenţă Diagonalele contravântuirilor Riglele întinse ale contravântuirilor

200

6/4/2013

7


Calculul ariei nete

Aria netă a secţiunii transversale este egală cu aria brută din care se scad slăbirile datorate găurilor sau a

altor goluri.



A P L I C A T I E

Să se evalueze efortul capabil al unei bare solicitate la întindere axială, cunoscând următoarele date de calcul:

- secţiunea transversală a barei: 2 X UE 240 ( ) ;

- oţel S 235;

- prinderea barei la capete realizată cu şuruburi M24;

- sunt prevăzuţi compensatori de pierdere de secţiune din tablă de 8 x 180 mm.

260.302 cmAb

6/4/2013

1

PODURI METALICE


Curs 5 ELEMENTE COMPRIMATE CENTRIC.

BARE CU SECŢIUNE UNITARǍ




Teoria clasică a stabilităţii precizează condiţiile în care un sistem structural, sau un element

structural aflat iniţial în stare de echilibru, încetează a mai fi stabil.

În termeni generali, stabilitatea unui sistem fizic poate fi definită ca abilitatea sistemului

respectiv de a se întoarce în starea de echilibru iniţială, după ce a fost uşor perturbat.


6/4/2013

2


Comportamentul barei ideale comprimate poate fi definită prin caracteristica forţă de compresiune

– săgeată la mijlocul barei deformate:

Punctul critic din acest grafic, corespunzător atingerii forţei Ncr, după care, pentru o forţă

perturbatoare foarte mică deplasările sistemului devin mari şi se produce flambajul barei, se

numeşte “punct de bifurcare”.

Pierderea stabilităţii echilibrului unui element structural (sau a unei structuri), la care în punctul

de bifurcare sunt posibile două forme de echilibru, una descrisă de caracteristica forţă-deplasare

primară de echilibru (echilibru instabil în configuraţia nedeformată), respectiv de caracteristica

secundară de echilibru, în configuraţia deformată (curba post-critică), se numeşte pierdere de

stabilitate prin bifurcarea echilibrului, sau flambaj prin bifurcare.


Flambajul barelor zvelte comprimate centric se produce, în general,

prin încovoiere în jurul axei principale minime de inerţie a secţiunii

transversale, sub forţa de compresiune critică, Ncr

Flambajul prin încovoiere Flexural buckling


Flambajul barelor zvelte comprimate centric se produce, în general,

prin încovoiere în jurul axei principale minime de inerţie a secţiunii

transversale, sub forţa de compresiune critică, Ncr


axa principală

minimă de inerţie



Flambaj prin încovoiere

în jurul axei z în jurul axei y


În cazul barelor cu secţiune transversală deschisă, dublu-

simetrică, sau chiar cu secţiune mono-simetrică (T, corniere cu

aripi egale), la care rigidităţile la încovoiere în raport cu axele

principale sunt apropiate ca valoare, poate să apară flambajul

prin răsucire sau torsiune, sub forţa de compresiune critică, Ncr,T.

Flambajul prin răsucire se produce prin rotirea secţiunii

transversale în jurul axei longitudinale.

Flambajul prin răsucire Torsional buckling


Flambajul prin încovoiere–răsucire, sub forţa critică de

compresiune, Ncr,TF, apare la barele cu secţiune transversală

deschisă mono-simetrică sau cu secţiune oarecare, pentru

care rigiditatea la încovoiere în raport cu axa de simetrie are

valori apropiate de rigiditatea la încovoiere în raport cu axa

perpendiculară pe axa de simetrie. Flambajul prin încovoiere

– răsucire se produce prin rotirea secţiunii transversale în

jurul axei longitudinale, concomitent cu încovoierea

elementului în lungul axei.

Pierderea de stabilitate prin încovoiere – răsucire este caracteristică

elementelor comprimate cu secţiune transversală deschisă, cum ar fi

spre exemplu corniere, profile U, sau secţiuni în T, pentru care

rigiditatea la torsiune este redusă.

Barele comprimate cu secţiuni tubulare, circulare sau rectangulare,

pot fi considerate ferite de pierderea stabilităţii prin încovoiere -

răsucire.

Flambajul prin încovoiere–răsucire Torsional-Flexural buckling

Lucian

Highlight

6/4/2013

3


Calculul încărcării critice de flambaj prin încovoiere

la bare ideale comprimate centric

Ncr (încărcarea critică Euler), este valoarea forţei de compresiune pentru care, o bară ideală,

încărcată exclusiv cu forţa axială, poate să prezinte si deplasări laterale.

2

2

crL

EIN

Pentru o bară ideală, încărcarea critică elastică de pierdere a stabilităţii depinde de rigiditatea la

încovoiere, de lungimea acesteia si de condiţiile de rezemare.

Pentru alte condiţii de rezemare, încărcarea critică poate fi obţinută direct, înlocuind în formulă

lungimea reală L cu lungimea de flambaj Lcr.


Lungimea de flambaj Lcr a unui element este definită ca lungimea barei echivalente dublu

articulate, pentru care încărcarea critică este egală cu încărcarea critică a barei reale



Tensiunea critică se obţine împărţind încărcarea critică la aria secţiunii transversale a barei

2

2

crL

EIN

2

2

2cr

2

cr

E

AL

EI

i/Lcr A/Ii - zvelteţea barei - raza de giraţie a secţiunii

Pentru o bară fără imperfecţiuni, cu un material având un comportament elasto-plastic , cedarea

se produce prin flambaj în domeniul elastic, dacă tensiunea critică este inferioară limitei de

curgere fy.

Pentru o bară scurtă, cu zvelteţe redusă, cedarea se produce prin curgerea secţiunii transversale,

când tensiunea aplicată este egală cu limita de curgere, adică atunci când: yfA/N

Limita dintre cele două tipuri de comportament:

y1y2

1

2

crf

Ef

E

Zvelteţea relativă a barei (adimensională):

cr

y

1 N

Af


6/4/2013

4


BARE CU SECŢIUNE UNITARǍ. FORŢE CRITICE DE FLAMBAJ

Bare cu pereţi subţiri (BPS) profil deschis

Barele cu pereţi subţiri solicitate la compresiune centrică pot să-şi piardă stabilitatea prin

încovoiere, prin răsucire sau prin flambaj cuplat încovoiere-răsucire.

0zNuNdx

udEI c2

2

z

0yNvNdx

vdEI c2

2

y

0dx

udz

dx

vdyN

dx

dN

A

IGI

dx

dEI

2

2

c2

2

c2

20

t4

4

Ecuaţiile diferenţiale care permit determinarea sarcinii critice Ncr

AizyAIII 20

2c

2czy0 - moment de inertie polar

2fy

y2

cr.yl

EIN

2

fz

z2

cr.zl

EIN

)lL( fcr

2T.cr

2

t0

gT.cr

L

EIGI

I

ANN - forţa critică de pierdere a stabilităţii prin răsucire

LkL wT.cr Nr. Legăturile barei la capete kw

1 Reazeme articulate de tip furcă, cu posibilităţi de deplanare la capete 1

2 Bară încastrată la capete 0.5

Pentru sectiuni cu doua axa de simetrie, yc=zc=0:


cr.yT.cr NN cr.zT.cr NN

Bara îşi pierde stabilitatea prin răsucire dacă:

şi

prin răsucire: axa y: axa z:

T.crNcr.yN cr.zN


0zNuNdx

udEI c2

2

z

0yNvNdx

vdEI c2

2

y

0dx

udz

dx

vdyN

dx

dN

A

IGI

dx

dEI

2

2

c2

2

c2

20

t4

4

Pentru sectiuni oarecare (fara axe de simetrie):

Se obţine ecuaţia cubică în N:

0NNyNNNzNNNNNNNiNf cr.z2c

2cr.y

2c

2cr.zcr.y

20

Ecuaţia are trei rădăcini reale pozitive; în toate cazurile una din rădăcini este mai mică decât:

flambaj prin încovoiere–răsucire

iar alta este mai mare decât:

N;N;Nmin cr.zcr.y

N;N;Nmax cr.zcr.y


În cazul barei a cărei secţiune are o singură axă de simetrie:

0yNNNNNi 2c

2cr.y

20

Rezultă forţa critică pentru flambajul prin încovoiere-răsucire:

T.cry.cr

0

zy2T.cry.crT.cry.cr

zy

0TF.crmin NN

I

)II(4)NN()NN(

)II(2

INN

2

T.cr

2

t

0

g

T,crL

EIGI

I

AN g

20

2cgzy0 AiyAIII


În cazul secţiunilor dublu T, sistemul de axe care se adoptă este (axa z-z – axa de simetrie):

Forţa de compresiune critică pentru flambajul prin răsucire sau prin încovoiere-răsucire este:

T.crz.cr0

zy2T.crz.crT.crz.cr

zy

0TF.cr

2T.cr

2

t0

gT.cr

cr

NNI

II4)NN()NN(

II2

IN

rasucireprinflambajL

EIGI

I

AN

.minN

Pentru secţiunile dublu simetrice, avem egalitatea:

TF.crT.cr NN


Bare cu pereţi subţiri (BPS) profil închis

0zNNNNNi 2c

2z.cr

2d

21cr N;NminN

sarcina critică pentru flambajul prin încovoiere – răsucire a BPS

profil închis, la care secţiunea transversală are o axă de simetrie

(axa z-z)

Datorită rigidităţii mari la răsucire, barele cu pereţi subţiri de secţiune închisă sunt mai

puţin susceptibile de a-şi pierde stabilitatea prin încovoiere – răsucire, de cele mai

multe ori fenomenul flambajului prin încovoiere este cel determinant.

2

2

d

2d

r2

2

I G

I Ei

I GEI

N

d

r

I

I1

A

Ii d2d

6/4/2013

5


Evaluarea capacităţii portante la compresiune centrică a barei în conformitate cu EC 3


0.1N

N

Rd.c

Ed

italimtensiunipentruA

4clasaletransversatiunisecfA

3,2,1claseleletransversatiunisecfA

N

0M

lim

0M

yeff

0M

y

Rd.c

Valoarea de calcul a forţei de compresiune

Rezistenţa de calcul la compresiune axială

Pentru elementele structurale solicitate la compresiune axială nu este nevoie să se ţină seama

de slăbirile produse de găurile pentru mijloacele de îmbinare (nituri, şuruburi), cu excepţia

găurilor sau degajărilor de dimensiuni mari.

se va trata la stabilitatea plăcilor

OBS: În cazul secţiunilor nesimetrice de Clasa 4


Rezistenţa la flambaj

0.1N

N

Rd.b

Ed

4ClasatiunisecfA

3sau2,1ClasatiunisecfA

N

1M

yeff

1M

y

Rd.b

Rezistenţa de calcul (capacitatea portantă sau efortul capabil) la flambaj

coeficient de reducere

22

1

2

2,015,0

factor de imperfecţiune

cr

yeff

cr

y

N

fA

N

fAcoeficientul de zvelteţe redus

Curba de flambaj a0 a b c d

Factor de imperfecţiune 0.13 0,21 0,34 0,49 0,76

Clasa 1,2,3

Clasa 4



Flambajul prin încovoiere

1

eff

cr

cr

yeff

1

cr

cr

y

A

A

i

L

N

fA

1

i

L

N

fA

coeficientul de zvelteţe redus

Clasa 1,2,3

Clasa 4

Lcr – lungimea de flambaj în planul de flambaj considerat;

i - raza de giraţie a secţiunii în raport cu axa considerată, calculată cu aria brută;

9.93f

E

y1

yf

235

4ClasaA/A

3,2,1Clase1

effA

Cu notaţia:

Acr

y

cr

yA

N

fA

N

fA

-

2

zcr

z

2

cr.z2

ycr

y

2

cr.ycrL

IEN ;

L

IENminN

Ak

y

cr

yA f

N

fA

Sau:

A

N;

A

Nmin z.e

z.ey.e

y.ecrkcu:


Flambajul prin răsucire sau prin încovoiere – răsucire

Ak

y

cr

yAT

f

N

fA


A

Ncrcrk

Pentru secţiuni monosimetrice se va lua: TF.crT.crcr N;NminN sau TFTk ;min

T.crz.cr0

zy2T.crz.crT.crz.cr

zy

0TF.cr

2T.cr

2

t0

gT.cr

cr

NNI

II4)NN()NN(

II2

IN


EIGI

I

AN

.minN

Pentru secţiunile dublu simetrice:

TF.crT.cr NN

2

T.cr

2

t

0

g

L

EIGI

I

A

Pentru secţiuni fără simetrie, Ncr se obţine din ecuaţia:


2cr.y

2c

2cr.zcr.y

20

6/4/2013

6



a

zy ;max

Element a

1 - Tălpi comprimate - Diagonalele finale ale grinzilor fără montanţi finali

100

2 - Diagonale şi montanţi 120


Concluzii: flambajul prin incovoiere – pasi de calcul

0.1N

N

Rd.b

Ed

4ClasatiunisecfA


N

1M

yeff

1M

y

Rd.b

coeficient de reducere ??? coeficientul de zvelteţe redus Clasa: 1,2,3,4 ?

Clasa secţiunii

Caracteristici geometrice

Coef de zvelteţe

Coef de zvelteţe redus

Coef de reducere (tabelar) min

Capacitate portantă

brute, efective yx, yx, yx,

yy.cry i/L

yz.crz i/L

A

Ii

y

y

A

Ii zz

A

effA(Cls 4)

9.931

yf

235

1

eff

yyA

A

1

eff

zzA

A

y

z

tabelar

sau

formula

1M

yeffmin

Rd.b

fAN

min

Pt sect

bruta

6/4/2013

1

PODURI METALICE


ELEMENTE COMPRIMATE CENTRIC.

BARE CU SECŢIUNE COMPUSA


Curs 5 – Sinteza

ELEMENTE COMPRIMATE CENTRIC.

BARE CU SECŢIUNE UNITARA


Teoria clasică a stabilităţii precizează condiţiile în care un sistem structural, sau un element

structural aflat iniţial în stare de echilibru, încetează a mai fi stabil.

În termeni generali, stabilitatea unui sistem fizic poate fi definită ca abilitatea sistemului

respectiv de a se întoarce în starea de echilibru iniţială, după ce a fost uşor perturbat.


Comportamentul barei ideale comprimate poate fi definită prin caracteristica forţă de compresiune

– săgeată la mijlocul barei deformate:

Punctul critic din acest grafic, corespunzător atingerii forţei Ncr, după care, pentru o forţă

perturbatoare foarte mică deplasările sistemului devin mari şi se produce flambajul barei, se

numeşte “punct de bifurcare”.

Pierderea stabilităţii echilibrului unui element structural (sau a unei structuri), la care în punctul

de bifurcare sunt posibile două forme de echilibru, una descrisă de caracteristica forţă-deplasare

primară de echilibru (echilibru instabil în configuraţia nedeformată), respectiv de caracteristica

secundară de echilibru, în configuraţia deformată (curba post-critică), se numeşte pierdere de

stabilitate prin bifurcarea echilibrului, sau flambaj prin bifurcare.


Forme de instabilitate a barelor comprimate centric

Flambajul

prin răsucire

Flambajul prin

încovoiere–răsucire Flambajul prin

încovoiere

6/4/2013

2



Flambaj prin încovoiere

în jurul axei z în jurul axei y


În cazul barelor cu secţiune transversală deschisă, dublu-

simetrică, sau chiar cu secţiune mono-simetrică (T, corniere cu

aripi egale), la care rigidităţile la încovoiere în raport cu axele

principale sunt apropiate ca valoare, poate să apară flambajul

prin răsucire sau torsiune, sub forţa de compresiune critică, Ncr,T.

Flambajul prin răsucire se produce prin rotirea secţiunii

transversale în jurul axei longitudinale.

Flambajul prin răsucire Torsional buckling


Flambajul prin încovoiere–răsucire, sub forţa critică de

compresiune, Ncr,TF, apare la barele cu secţiune transversală

deschisă mono-simetrică sau cu secţiune oarecare, pentru

care rigiditatea la încovoiere în raport cu axa de simetrie are

valori apropiate de rigiditatea la încovoiere în raport cu axa

perpendiculară pe axa de simetrie. Flambajul prin încovoiere

– răsucire se produce prin rotirea secţiunii transversale în

jurul axei longitudinale, concomitent cu încovoierea

elementului în lungul axei.

Pierderea de stabilitate prin încovoiere – răsucire este caracteristică

elementelor comprimate cu secţiune transversală deschisă, cum ar fi

spre exemplu corniere, profile U, sau secţiuni în T, pentru care

rigiditatea la torsiune este redusă.

Barele comprimate cu secţiuni tubulare, circulare sau rectangulare,

pot fi considerate ferite de pierderea stabilităţii prin încovoiere -

răsucire.

Flambajul prin încovoiere–răsucire Torsional-Flexural buckling


Lungimea de flambaj Lcr a unui element este definită ca lungimea barei

echivalente dublu articulate, pentru care încărcarea critică este egală cu

încărcarea critică a barei reale


cr.yT.cr NN cr.zT.cr NN

Bara îşi pierde stabilitatea prin răsucire dacă:

şi

prin răsucire: axa y: axa z:

T.crNcr.yN cr.zN

6/4/2013

3




0.1N

N

Rd.c

Ed

4clasaletransversatiunisecfA

3,2,1claseleletransversatiunisecfA

N

0M

yeff

0M

y

Rd.c

Valoarea de calcul a forţei de compresiune

Rezistenţa de calcul la compresiune axială


Rezistenţa la flambaj

0.1N

N

Rd.b

Ed

4ClasatiunisecfA


N

1M

yeff

1M

y

Rd.b

Rezistenţa de calcul (capacitatea portantă sau efortul capabil) la flambaj

coeficient de reducere

22

1

2

2,015,0

factor de imperfecţiune

cr

yeff

cr

y

N

fA

N

fAcoeficientul de zvelteţe redus

Curba de flambaj a0 a b c d

Factor de imperfecţiune 0.13 0,21 0,34 0,49 0,76

Clasa 1,2,3

Clasa 4



Flambajul prin încovoiere

1

eff

cr

cr

yeff

1

cr

cr

y

A

A

i

L

N

fA

1

i

L

N

fA


Clasa 1,2,3

Clasa 4

Lcr – lungimea de flambaj în planul de flambaj considerat;

i - raza de giraţie a secţiunii în raport cu axa considerată, calculată cu aria brută;

9.93f

E

y1

yf

235

4ClasaA/A

3,2,1Clase1

effA

Cu notaţia:

Acr

y

cr

yA

N

fA

N

fA

-

2

zcr

z

2

cr.z2

ycr

y

2

cr.ycrL

IEN ;

L

IENminN

Ak

y

cr

yA f

N

fA

Sau:

A

N;

A

Nmin z.e

z.ey.e

y.ecrkcu:


Flambajul prin răsucire sau prin încovoiere – răsucire

cr

yAT

N

fA coeficientul de zvelteţe redus

A

Ncrcrk

Pentru secţiuni monosimetrice se va lua: TF.crT.crcr N;NminN sau TFTk ;min

T.crz.cr0

zy2T.crz.crT.crz.cr

zy

0TF.cr

2T.cr

2

t0

gT.cr

cr

NNI

II4)NN()NN(

II2

IN


EIGI

I

AN

.minN

Pentru secţiunile dublu simetrice:

TF.crT.cr NN

2

T.cr

2

t

0

g

L

EIGI

I

A

Pentru secţiuni fără simetrie, Ncr se obţine din ecuaţia:


2cr.y

2c

2cr.zcr.y

20

6/4/2013

4



a

zy ;max

Element a

1 - Tălpi comprimate - Diagonalele finale ale grinzilor fără montanţi finali

100

2 - Diagonale şi montanţi 120


Concluzii: flambajul prin incovoiere – pasi de calcul

0.1N

N

Rd.b

Ed

4ClasatiunisecfA


N

1M

yeff

1M

y

Rd.b

coeficient de reducere ??? coeficientul de zvelteţe redus Clasa: 1,2,3,4 ?

Clasa secţiunii


Coef de zvelteţe





yy.cry i/L

yz.crz i/L

A

Ii

y

y

A

Ii zz

A

effA(Cls 4)

9.931

yf

235

1

eff

yyA

A

1

eff

zzA

A

y

z

tabelar

sau

formula

1M

yeffmin

Rd.b

fAN

min

Pt sect

bruta


BARE CU SECŢIUNE COMPUSǍ

EC3 (SR EN 1993): verificarea stabilităţii barelor comprimate cu secţiune compusă se face

la flambaj prin încovoiere după cele doua axe principale de inerţie ale secţiunii compuse şi de

asemenea se verifică ramurile componente pe distanţa dintre elementele de solidarizare,

flambajul prin încovoiere-răsucire fiind nespecific acestor elemente, datorită rigidităţii mari la

răsucire a secţiunii.


BARE CU SECŢIUNE COMPUSǍ


Coeficienţii de reducere

marca oţelului fy

coeficienţii de zvelteţe reduşi ai barei

forma secţiunii transversale a barei

legăturile barei la capete şi caracteristicile secţiunii

curba de flambaj ”c” α = 0,49


Verificarea stabilităţii barei comprimate

Verificarea la flambaj faţǎ de axa materialǎ

Verificarea la flambaj faţǎ de axa imaterialǎ

Verificarea unei ramuri la jumătatea lungimii barei

Verificarea elementelor de rigidizare (plăcuţe sau zăbreluţe)

6/4/2013

5


Verificarea la flambaj faţǎ de axa materialǎ

1

dM

yAyyy

R.b

1fAN

Rezistenţa de calcul (forţa capabilǎ) la flambaj

0.1N

Nyy

Rd.b

Ed

4ClasatiunisecfA


N

1M

yeffy

1M

yy

yyRd.bsau

yf

235 9.93

f

E

y1

A

AeffA

y

y.cry

i

L

A1

yy

2yy 2.015.0 α = 0.49 (curba ”c” ) 2

y2

y

1

y (tabelar)

sau


Verificarea la flambaj faţǎ de axa imaterialǎ

0.1N

Nzz

Rd.b

Ed

Rezistenţa de calcul (forţa capabilǎ) la flambaj

1

d

M

yAz

zz

R.b

1fAN

)(f A

1

zzz

9.93f

E

y1 ch

effz

A2

Ii

z

z.crz

i

L

Momentul de inerţie efectiv faţǎ de axa imaterialǎ

Aria unei ramuri

Solidarizare cu plăcuţe: Solidarizare cu zăbreluţe:

chch20eff I2Ah5.0I

ch20eff Ah5.0I

150 pentru 0

15075 pentru 75

2

75 pentru 1

factor de eficacitate

0

z.cr

i

L

ch

10

A2

Ii

chch201 I2Ah5.0I


Verificarea unei ramuri (componente) la jumătatea lungimii barei

eff

ch0EdEdEd.ch

I2

AhMN5.0N

Barele compuse cu secţiune uniformă, solicitate la compresiune centrică şi articulate

la extremităţi se consideră ca un stâlp având o imperfecţiune în arc L/500.

Forţa de compresiune într-o ramurǎ a secţiunii, la mijlocul lungimii barei:

0

EdEdEd.ch

h

MN5.0N

v

Ed

cr

Ed

1Ed0Ed

Ed

S

N

N

N1

MeNM

2

eff2

crL

EIN

500

Le0

momentul încovoietor de calcul la mijlocul

elementului considerând efectele de ordinul II

momentul încovoietor maxim de ordinul I,

la mijlocul elementului

rigiditatea la forfecare a unui panou rigidizat

cu plăcuţe sau cu zăbreluţe

a

h

nI

I21a

IE24S

0

b

ch2

chv

2

ch2

va

IE2S

dar

1N

N

Rd.bf

Ed.ch

tabelar

plăcuţe zăbreluţe

n - numărul planurilor de zăbrelire (obişnuit n=2)


Sistem de zăbrelire

Sv 3

20d

d2

haAEn

3

20d

d

haAEn

3v

30d3

20d

dA

hA1d

haAEn

n – numărul planurilor de zăbrelire Ad ; Av – se referă la un singur plan de zăbrelire


Efortul capabil al unei ramuri

1MychA1zRdbf

1fAN

A

1

1z1z

ch

ch1z

A

Ii

1z

ch

1z

f1z

i

L

i

l1z

9.93f

E

y1

coeficient de reducere 1z


Verificarea elementelor de rigidizare

Plăcuţe de solidarizare Zăbreluţe de solidarizare

Forţa tăietoare din plăcuţă

0Edb

h

aV

2

1V

L

MV Ed

Ed

0

Edd

h

dV

n

1N

Efortul maxim de compresiune în zăbreluţe

v

Ed

cr

Ed

1Ed0Ed

Ed

S

N

N

N1

MeNM

n - numărul planurilor de zăbrelire (obişnuit n=2)

6/4/2013

6


Bare compuse din elemente puţin depărtate

verificarea la flambaj ca pentru o bară cu secţiune unitară

Tip de bară compusă Distanţa maximă între

elementele de legătură *)

Ramuri legate cu şuruburi sau cordoane de sudură 15 imin

Ramuri legate prin perechi de plăcuţe 70 imin

*) - distanţa între centrele plăcuţelor de solidarizare

imin - raza de giraţie minimă a unei ramuri sau cornier


A P L I C A T I E

Să se evalueze capacitatea portantă (rezistenţa) la compresiune axială a

barei având secţiunea transversală din figura:

Oţel: S 355

m0.8L y.cr

m0.4LL T.crz.cr

Clasa secţiunii


Coef de zvelteţe





yy.cry i/L

yz.crz i/L

A

Ii

y

y

A

Ii zz

A

effA(Cls 4)

9.931

yf

235

1

eff

yyA

A

1

eff

zzA

A

y

z

1M

yeffmin

Rd.b

fAN

min

Pt sect

bruta

Grinzi cu zăbrele

Domeniul de folosire a grinzilor principale cu zăbrele se înscrie în cel al

deschiderilor mijlocii şi mari, ele fiind mai economice comparativ cu grinzile cu inimă

plină, pentru deschideri mai mari de cca. 33 m.

Eforturi unitare în:

a) barele grinzilor cu zăbrele; b) grinda cu inimă plină

Din punct de vedere mecanic, grinzile cu zăbrele se definesc ca structuri realizate

din bare, legate între ele prin articulaţii, astfel încât să formeze sisteme indeformabile

geometric.

Un consum minim de oţel pentru zăbrele conduce la unghiuri de înclinare a

diagonalelor cu orizontala cu valori , unghiurile optime din punct de

vedere a execuţiei fiind de .

5035

Grinzi cu zăbrele

1 – talpă superioară; 2 – talpă inferioară; 3 – montant; 4 – diagonală;

5 – noduri; 6 – contravântuiri longitudinale.

În alegerea secţiunilor transversale ale barelor se pleacă de la secţiunea tălpii

comprimate. Stabilind dimensiunile secţiunii transversale a tălpii, înălţimea h şi

lăţimea b, acestea se menţin constante în lungul grinzii, adaptarea secţiunii la variaţia

eforturilor se face prin variaţia grosimii platbandelor la secţiunile sudate.

400/mLmLcmh 2

mL1,0cmhcmb

mL2,0cmhcmb

• relaţiile lui SCHAPER:

L<50 m

mL4,020cmb

mL1,0cmbcmh

• relaţiile HARTMANN:

Prinderea barelor în noduri

6/4/2013

7

Sistem cu diagonale alternante

Sistem cu diagonale alternante subdivizate

Sistem cu diagonale alternante şi montanţi

Sistem de subîmpărţire în K Sistem de zăbrelire pentru tablier cale sus

Sistem cu subîmpărţire multiplă

6/4/2013

8

Alcătuirea barelor grinzilor cu zăbrele

Secţiunile barelor alcătuite nituit, cu un perete

Secţiunile barelor alcătuite nituit, cu doi pereţi

Secţiunile barelor sudate,

cu un perete

Secţiunile barelor sudate, cu doi pereţi

6/4/2013

9

6/4/2013

1

PODURI METALICE


ÎMBINAREA ELEMENTELOR METALICE

Imbinarea elementelor metalice

Exploatat şi întreţinut normal, un pod metalic poate să dureze peste 100 de ani. Datorită

unor cauze diverse, cum ar fi uzura fizică, statică şi dinamică, această durată poate să

scadă. Din acest punct de vedere, o atenţie deosebită trebuie acordată îmbinărilor

elementelor metalice.


Imbinarea elementelor metalice Imbinarea elementelor metalice

Elementele construcţiilor metalice sunt alcătuite din unul sau mai multe profile laminate, pe

principiul alcătuirii unor secţiuni transversale raţionale dpdv constructiv şi eficiente dpdv

economic, respectiv cu utilizarea unui număr cât mai redus de profile laminate, care să permită

solidarizarea în modul cel mai clar şi mai simplu cu putinţă.


Îmbinările reprezintă puncte mai slabe ale construcţiilor, ele conducând în general la o

reducere a secţiunii active a elementelor. Sunt cunoscute multe accidente şi avarii la

podurile metalice, datorită realizării incorecte sau poziţionării incorecte a îmbinărilor.


6/4/2013

2


Considerente avute în vedere la stabilirea poziţiei şi la realizarea îmbinărilor (în atelier sau

pe şantier - îmbinări de montaj)

-îmbinările se vor plasa în zone cu eforturi cât mai reduse;




- numărul de îmbinări trebuie să fie minim, pt a evita consumul suplimentar de material şi

manoperă;

- dacă elementul se realizează din mai multe tronsoane, acestea trebuie să fie cât mai multe

identice pentru a simplifica montajul şi construcţia;


6/4/2013

3


- îmbinările de montaj se vor realiza ţinând cont de posibilităţile de transport, manipulare,

ordine de montaj.




6/4/2013

4






6/4/2013

5


Condiţii ce trebuie îndeplinite în cazul înnădirii barelor: - condiţia capacităţii portante: în zona îmbinării, elementul să prezinte cel puţin capacitatea

portantă din restul barei. Ae>A, We>W;

- condiţia de simetrie a elementelor de înnădire, care trebuie să fie pe cât posibil aceeaşi cu al

elementului pe care-l înnădim, astfel încât centrul de greutate a elementelor de înnădire şi

centrul de greutate al barei să coincidă sau să fie apropiate. În caz contrar, în îmbinare apar

eforturi suplimentare;


- toate părţile barei înnădite să fie acoperite cu eclise, astfel încât să se asigure o trecere cât mai

directă a efortului de la un tronson la celălalt;



6/4/2013

6



- condiţia constructivă şi economică: înnădirea să fie cât mai simplă dpdv constructiv, uşor de

realizat, să fie cât mai scurtă.



În funcţie de soluţia folosită pentru realizarea îmbinării avem:

-îmbinări nituite

-îmbinări cu şuruburi (obişnuite sau şuruburi de înaltă rezistentă pretensionate - SIRP)

-îmbinări cu sudură


-îmbinări cu buloane de articulaţie (c-ţii spaţiale)

-îmbinări prin lipire cu cleiuri sintetice (în fază experimentală)

6/4/2013

7

IMBINARI CU NITURI / SURUBURI

(Bolted joints)

Tehnologie

Comportare

Calcul

ÎMBINĂRI NITUITE


1830

-acum, utilizată doar pentru unele

construcţii grele supuse la solicitări

dinamice, precum si la restaurari


6/4/2013

8


Nitul trebuie încălzit în prealabil la 1050-1150 oC


Nitul trebuie încălzit în prealabil la 1050-1150 oC



Operaţia de nituire se recomandă a se termina la 500-600 oC;

Ca urmare a răcirii, in tija nitului, rămâne un efort de întindere de 600-800 daN/cmp


6/4/2013

9




Pentru piese din oţeluri S275, se pot folosi nituri din

S235; pentru piese din oţeluri slab aliate, ca S355, se pot

folosi nituri din oţel slab aliat S275. In general, niturile sunt

realizate din otel S235.

NIT: RIVET (klinknagels, gujon)

Nit cu cap conic: cone-head rivet

Nit cu cap înecat: counter-sunk rivet, flush rivet

Nit cu cap plat: flat-head rivet

Nit cu cap semiînecat: round-top counter-sunk-head rivet

Pentru construcţii din oţel, niturile se confecţionează din oţel care, pe lângă

calităţi de rezistenţă corespunzătoare calităţii pieselor ce se nituiesc, trebuie să

aibă şi calităţi plastice bune pentru a se putea forma capul la batere fără ca

materialul să fisureze.

6/4/2013

10



Lungimea tijei nitului se alege astfel încât prin refulare să se umple complet

gaura şi să se formeze cel de-al doilea cap şi anume:

d4

7ll s manualabaterepentru

d3

4ll s mecanicabaterepentru

unde:d-diametrul nominal al nitului;

ls-grosimea pachetului de piese ce se îmbină.

Grosimea pieselor ce urmează a fi îmbinate este limitată: d5ls

Grosimea pieselor ce urmează a fi îmbinate este limitată din motive de batere şi

din faptul că niturile cu lungimi mari au o comportare mai puţin bună.

Pentru simplificarea execuţiei, trebuie ca la acelaşi element să fie folosit

acelaşi diametru de nit sau cel mult două diametre.


După batere nitul umplând complet gaura, rezultă că diametrul de calcul al nitului este egal cu

diametrul găurii (do),fiind cu 1mm mai mare decât diametrul nitului brut (diametrul nominal al

nitului).

În funcţie de grosimea elementelor ce urmează a fi îmbinate, diametrul nitului se alege astfel încât

să fie îndeplinite condiţiile:

*nitul să asigure o strângere corespunzătoare a elementelor îmbinate; în cazul niturilor cu cap

semirotund se cere ca grosimea pachetului de piese ce se îmbină să nu depăşească 5d;

*pe cât posibil eforturile capabile la forfecare şi presiune pe gaură să fie egale;

*pentru îmbinarea tablelor, diametrul nitului se poate determina cu relaţia:

unde:t-grosimea celui mai subţire element de la marginea pachetului care se asamblează,

în cm;

a-factor de corecţie care se ia:

a=0,2-pentru îmbinări de rezistenţă;

a=0,4-pentru îmbinări de rezistenţă-etanşare realizate prin suprapunere;

a=0,6-pentru îmbinări de rezistenţă-etanşare realizate cu eclise.

*la profilele laminate se va asigura posibilitatea executării niturilor şi respectării distanţelor minime;

în acest sens, diametrul nitului nu trebuie să depăşască diametrul maxim dat în tabelele cu date

constructive pentru profilele laminate;

at5d


Aşezarea niturilor în îmbinare poate fi în şiruri paralele sau în şah.

6/4/2013

11


Într-o îmbinare, suruburile si niturile se aşează la distanţe cuprinse între distanţele minime şi

maxime, aceste distanţe fiind stabilite pe baza unor criterii de rezistenţă şi constructive. Distanţele

minime sunt impuse de necesităţi de execuţie, spre a se evita deformările în timpul baterii, şi de

condiţii de rezistenţă, pentru a se evita forfecarea în intervalul dintre două nituri.

Distanţele maxime sunt impuse de necesitatea unei bune strângeri a elementelor ce se îmbină.



Comportarea niturilor la diferite solicitări

Niturile dintr-o îmbinare pot prelua atât eforturi care pot provoca alunecarea relativă a pieselor cât

şi eforturi care tind să producă desprinderea pieselor.


Când sunt mai multe nituri pe o linie, cele marginale se încarcă mai mult decât cele centrale,

diferenţa de efort fiind cu atât mai mare cu cât sunt mai multe nituri.

Datorită acestui lucru, în cazul îmbinărilor solicitate la efort axial de întindere sau compresiune,

prescripţiile recomandă limitarea la 6 a numărului de nituri dispuse pe un şir.


6/4/2013

12


Fv,Rd - Forţa capabilă la forfecare

Fb,Rd - Forţa capabilă la presiune pe gaură

Ft,Rd - Forţa capabilă la întindere

Bp,Rd - Rezistenţa de calcul la forfecare prin străpungere

Nnet,Rd - rezistenţa plastică de calcul în secţiunea netă la găurile pentru şuruburi



Prin răcirea nitului în urma baterii, se realizează strângerea pieselor, în tija nitului

dezvoltându-se eforturi de întindere iar asupra pieselor exercitându-se presiuni.

Sub acţiunea solicitărilor din planul îmbinării piesele tind să se deplaseze, deplasarea

fiind împiedicată de forţele de frecare ce apar pe suprafeţele în contact.

Aceste forţe nu se iau în considerare la calculul îmbinărilor nituite la poduri.

În momentul în care forţa de frecare este depăşită, se produce o mică deplasare a

pieselor, realizându-se contactul între tija nitului şi pereţii găurii. Manifestarea strivirii

apare destul de devreme, în momentul în care tija nitului ia contact cu pereţii găurii.

Distrugerea prin strivire se produce însă mai târziu, când presiunile cresc mult, gaura

nitului alungindu-se iar materialul din faţa nitului deformându-se.



Strivire

Strivirea peretelui găurii se produce când diametrul nitului este mare comparativ cu

grosimea pieselor ce se îmbină.

2M

ub1Rd.b

tdfkF

erioareintsuruburipentru

5.2

7.1d

p4.1

.min

ineargmdesuruburipentru

5.2

7.1d

e8.2

.min

k

0

2

0

2

1

0.1

f

f

erioareintsuruburipentru4

1

d3

p

capatdesuruburipentrud3

e

.min

u

ub

0

1

0

1

d

b

6/4/2013

13


Forfecare

Prin deplasarea pieselor din îmbinare apare o tendinţă de forfecare a tijei nitului.

Efortul unitar de forfecare se consideră uniform repartizat pe suprafaţa tijei nitului. Pentru ca

nitul să nu se foarfece trebuie să nu să depăşască rezistenţa la forfecare a materialului tijei,

Forfecarea tijei nitului se produce în situaţia în care diametrul nitului este mic

comparativ cu grosimea pieselor.

Un nit este bine folosit atunci când efortul capabil la forfecare este egal cu efortul capabil la

presiune pe gaură.

2M

0urRd.v

Af6.0F


Intindere

Ruperea unui nit care lucrează la întindere în tijă se produce de

obicei în secţiunea de sub cap, zonă unde apar concentrări de

eforturi.

Verificarea la întindere se efectuează ţinând seama de eforturile de

întindere datorate contracţiei, micşorând ca atare rezistenţa de calcul

la întindere.

2M

0urRd.t

Af6.0F


Intindere


Slăbirea secţiunii dată de găurile dispozitivelor de prindere

Calculul ariei nete

Aria netă a secţiunii transversale este egală cu aria brută din care se scad slăbirile

datorate găurilor sau a altor goluri.

Dacă găurile de fixare sunt dispuse în zig - zag, aria totală a slăbirilor se consideră

cea mai mare valoare dintre:

- Aria slăbirilor pentru găuri care nu sunt dispuse în zig-zag - linia de cedare (2)

- - pentru linia de cedare (1)

p4

sndt

2

0


Slăbirea secţiunii dată de găurile dispozitivelor de prindere

Calculul ariei nete


Calculul îmbinărilor cu nituri

Calculul îmbinărilor cu nituri începe cu alegerea diametrului nitului şi a calităţii materialului

acestuia. În continuare, calculul îmbinărilor se reduce la determinarea numărului de nituri

necesar îmbinării (pentru îmbinări solicitate la efort axial) sau la verificarea nitului cel mai

solicitat (în cazul îmbinărilor solicitate la moment încovoietor).

6/4/2013

14




6/4/2013

15




6/4/2013

16



ÎMBINĂRI CU SURUBURI


Îmbinările cu şuruburi, înlocuite o perioadă de îmbinările cu nituri, au început să fie

utilizate din nou datorită avantajelor pe care le prezintă şi anume: sunt demontabile şi se

execută uşor.

Se utilizează la:

-realizarea îmbinărilor de şantier;

-îmbinări ce produc eforturi de întindere în tija şurubului;

-îmbinarea pieselor groase ( );

-îmbinarea construcţiilor provizorii;

-îmbinări în spaţii înguste unde nu se pot bate nituri sau nu se poate efectua sudura.

Pentru îmbinarea podurilor şi construcţiilor metalice se folosesc următoarele tipuri de

şuruburi: şuruburi obişnuite (grosolane, semiprecise, păsuite), şuruburi de înaltă

rezistenţă (SIRP), şuruburi de ancoraj, şuruburi de articulaţie.

t d 5

6/4/2013

17


Date constructive

Lungimea totală a tijei, l , este egală cu

lungimea de strâns ls (suma grosimii

pieselor din pachet), la care se adaugă

grosimea şaibei (s),înălţimea piuliţei (m) şi

o porţiune de 3...7mm ce reprezintă

înălţimea calotei şi porţiunea din tijă care

iese în afara piuliţei.

mm)7...3(mslls


Forma filetului în secţiune poate fi triunghiulară, trapezoidală sau rotundă, în

construcţii utilizâdu-se în mod curent şuruburile cu filet triunghiular.



Obişnuit în construcţii se utilizează şuruburi cu filet metric, simbolul pentru acestea fiind

litera M urmată de un număr ce reprezintă diametrul exterior al filetului în mm.

6/4/2013

18


Funcţie de modul de prelucrare al tijei şi funcţie de raportul

între diametrul tijei şi diametrul găurii, şuruburile pot fi:

-ş u r u b u r i b r u t e (grosolane) ce au tija neprelucrată, aşa

cum rezultă din confecţionare; diametrul exterior al filetului

este egal cu diametrul tijei; diametrul găurii se va realiza cu

1...2mm mai mare decât diametrul tijei. Datorită diferenţei

mari între diametrul găurii şi diametrul tijei, aceste şuruburi

lucrează dezavantajos la forfecare şi strivire, recomandându-

se pentru îmbinările solicitate la întindere în tijă.

-ş u r u b u r i p ă s u i t e ce au tija şi faţa dinspre tijă a

capului prelucrate fin sau mediu, diametrul exterior al tijei fiind

ceva mai mare decât diametrul filetului. Aceste şuruburi se

introduc, prin batere, în găuri alezate, diferenţa între diametrul

găurii şi al tijei fiind de 0,3mm. Datorită diferenţei mici între

diametrul găurii şi diametrul tijei, şuruburile păsuite se

consideră că lucrează analog niturilor atât la forfecare cât şi la

presiune pe gaură. Se recomandă utilizarea acestor şuruburi

atât pentru îmbinările solicitate în planul îmbinării (îmbinarea

lucrând la forfecare sau presiune pe gaură), cât şi în plan

normal pe planul îmbinării (îmbinări ce produc eforturi de

întindere în tija şurubului).


Pentru realizarea îmbinărilor cu şurburi se folosesc şi unele accesorii cum ar fi:

-r o n d e l e l e (şaibele),ce se aşează sub piuliţă astfel încât filetul să nu pătrundă în gaura piesei, forfecarea tijei

neputându-se face în zona filetată ce reprezintă o secţiune slăbită a şurubului. Şaibele obişnuite au suprafeţele

fin prelucrate, grosimea s=2-6mm;

- ş a i b e l e t e ş i t e. Pentru îmbinările cu şuruburi ale profilelor dublu T şi U se folosesc şaibe teşite, şaibe ce

au una din feţe înclinată corespunzător înclinării tălpii profilului.


Împiedicarea deşurubării piuliţei

La îmbinările cu şuruburi,

este necesar, în anumite

cazuri (cu precădere în

cazul solicitărilor dinamice),

să se ia măsuri pentru

împiedicarea deşurubării

piuliţei. Asigurarea piuliţei se

face cu: şaibe resort, cu

piuliţă dublă (contrapiuliţă)

sau cu şplint.



6/4/2013

19


Prin strângerea piuliţei în tija şurubului se dezvoltă un efort de întindere de câţiva zeci de daN,

asigurându-se astfel o bună alipire a pieselor.



Sub acţiunea solicitărilor exterioare din planul îmbinării, eforturile învingând frecările dintre

piese, acestea se deplasează, astfel că şuruburile lucrează prin contactul tijei cu peretele găurii,

îmbinarea cedând prin forfecarea tijei sau prin strivirea peretelui găurii.

În cazul şuruburilor obişnuite, diametrul găurilor fiind mai mare decât diametrul tijei, se produc

deplasări mari şi o repartizare neuniformă a solicitărilor între şuruburile îmbinării. Şuruburile

păsuite, din cauza diferenţei mici între diametrul găurii şi al tijei şi datorită prelucrării tijei şi găurii

se comportă la forfecare ca şi niturile.



1 2 3 4


6/4/2013

20


- toate părţile barei înnădite să fie acoperite cu eclise, astfel încât să se asigure o trecere cât mai

directă a efortului de la un tronson la celălalt;




Calitatea unui şurub este evidenţiată

prin grupa acestuia notată printr-un

grup de două cifre, produsul lor

reprezentând, în daN/mm2, limita de

curgere a oţelului din care este

confecţionat şurubul.


Într-o îmbinare, suruburile se aşează la distanţe cuprinse între distanţele minime şi maxime,

aceste distanţe fiind stabilite pe baza unor criterii de rezistenţă şi constructive. Distanţele minime

sunt impuse de necesităţi de execuţie, spre a se evita deformările în timpul baterii, şi de condiţii

de rezistenţă, pentru a se evita forfecarea în intervalul dintre două nituri.

Distanţele maxime sunt impuse de necesitatea unei bune strângeri a elementelor ce se îmbină.

6/4/2013

21




6/4/2013

22



Rezistenţa de calcul a dispozitivelor de fixare individuale

Forţa capabilă la forfecare pentru un plan de forfecare (suruburi / nituri)

2M

ubvRd.v

AfF

2M

0urRd.v

Af6.0F

nefiletatazonaprintreceforfecaredeplanuldaca

surubuluiti jeiabrutaariaA

filetatazonaprintreceforfecaredeplanuldaca

filetatazonainnetaariaA

Ab

s

9.10,8.6,8.5,8.4grupelepentru5.0

8.8,6.5,6.4grupelepentru6.0v

Coeficient parţial de siguranţă (=1,25) 2M


Forţa capabilă la presiune pe gaură (suruburi si nituri)

2M

ub1Rd.b

tdfkF

erioareintsuruburipentru

5.2

7.1d

p4.1

.min

ineargmdesuruburipentru

5.2

7.1d

e8.2

.min

k

0

2

0

2

1

0.1

f

f

erioareintsuruburipentru4

1

d3

p

capatdesuruburipentrud3

e

.min

u

ub

0

1

0

1

d

b

d – diametrul nominal

do – diametrul gaurii


Forţa capabilă la întindere (suruburi / nituri)

2M

sub2Rd.t

AfkF

2M

0urRd.t

Af6.0F

suruburicelelalte90.0

inecatcapcusuruburi63.0k2

6/4/2013

23



Pentru îmbinările cu un singur plan de forfecare şi un singur rând de şuruburi, şuruburile vor fi prevăzute cu

şaibe atât sub piuliţă cât şi sub capul şurubului.

Forţa capabilă la presiune pe gaură pentru fiecare şurub este limitată la:

2MuRd.b /tdf5.1F

OBSERVATII

La îmbinările cu nituri sau cu şuruburi solicitate la forfecare care sunt prevăzute cu plăci de compensare cu o

grosime totală tp mai mare decât o treime din diametrul nominal d, forţa capabilă la forfecare Fv.Rd se va

multiplica cu un factor de reducere, calculat cu relaţia:

1;t3d8

d9p

pp

Pt 2 placi de compensare (două planuri

de forfecare) se ia cea mai mica tp


Dacă distanţa Lj dintre centrele dispozitivelor de fixare de capăt, măsurată pe direcţia de transmitere a forţei,

este mai mare de 15d, forţa capabilă la forfecare Fv.Rd se reduce prin multiplicare cu un factor de reducere:

d200

d15L1

jLf

0.175.0 Lj


6/4/2013

24


Verificarea barei intinse




6/4/2013

25




6/4/2013

26


6/4/2013

1

PODURI METALICE



ÎMBINĂRI CU SIRP


Categorii de îmbinări cu SIRP

Categoria B: Îmbinări rezistente la lunecare în starea limită a exploatării normale (SLS)

- se utilizează şuruburi pretensionate.

- lunecarea nu trebuie să se producă în starea limită de exploatare normală.

- forţa de forfecare de calcul la starea limită de exploatare normală nu trebuie să depăşească

rezistenţa de calcul la lunecare.

- forţa de forfecare ultimă de calcul nu trebuie să depăşească rezistenţa de calcul la forfecare şi nici

forţa capabilă la presiune pe gaură.

Categoria C: Îmbinări rezistente la lunecare la starea limită ultimă (SLU)

- in această categorie se utilizează şuruburi la care lunecarea nu trebuie să se producă la starea

limită ultimă.

- forţa de forfecare de calcul ultimă nu trebuie să depăşească rezistenţa de calcul la lunecare şi nici

rezistenţa la presiune pe gaură.

- pentru îmbinările care sunt supuse la întindere, se verifică suplimentar rezistenţa plastică de calcul

în secţiunea netă la găurile pentru şuruburi, la starea limită ultimă.

În aceaste categorii se utilizează şuruburile din clasele de calitate 8.8 şi 10.9.

SLU: sunt asociate cu colapsul sau cu alte forme de cedări structurale ce pun in pericol siguranţa oamenilor:

ruperea sectiunii/ pierderea stabilitatii

SLS: sunt cele care corespund stărilor dincolo de care anumite criterii de exploatare nu mai sunt îndeplinite:

sageata


Fv,Rd - Forţa capabilă la forfecare Fb,Rd - Forţa capabilă la presiune pe gaură Ft,Rd - Forţa capabilă la întindere Bp,Rd - Rezistenţa de calcul la forfecare prin străpungere Nnet,Rd - rezistenţa plastică de calcul în secţiunea netă la găurile pentru şuruburi

B C E


Şuruburile de înaltă rezistenţă (SIRP) se confecţionează din oţeluri cu

caracteristici mecanice superioare (oţeluri slab aliate, oţel carbon de

calitate). Ele au forma şi dimensiunile şuruburilor obişnuite, cu unele

prevederi de prelucrare. Se cere o prelucrare mai bună a feţei interioare a

capului şi a piuliţei în scopul repartizării cât mai uniforme a presiunilor pe

suprafaţa pieselor. Piuliţele şi şaibele se fac din acelaşi material ca şi

şuruburile.

Suruburi metrice IP (HV) de inalta rezistenta, folosite cu pretensionare

Dimensiuni disponibile: de la M12 la M36 in diverse lungimi

Clase de rezistenta: 10.9 si 12.9

Acoperire: negre sau zincate termic

Utilizare: suruburi folosite la montajul structurilor metalice

Produse UE cu certificat CE.

La comanda, se pot furniza si dimeniuni mai mari sau alte acoperiri

Standarde conexe: DIN6914, EN 14399, STAS 8796/1, UNI 5712

Cod: EN 14399 DIN 6914


Prin strângerea puternică a piuliţei, în tija şurubului se introduce un important efort

de întindere, a cărui valoare este de cca.70-75 din limita de curgere a materialului

din care se confecţionează şurubul, pe suprafeţele în contact ale pieselor

exercitându-se presiuni pe o zonă în jurul şurubului. Datorită acestui fapt, piesele ce

se îmbină sunt strânse foarte puternic, astfel încât, sub acţiunea unui efort normal pe

tija şurubului, deplasarea relativă a pieselor este împiedicată de forţele de frecare ce

se produc pe suprafeţele în contact.

După montare se introduc eforturi de întindere în tijă.

6/4/2013

2


Spre deosebire de îmbinările cu nituri

şi şuruburi obişnuite, îmbinările cu

şuruburi de înaltă rezistenţă supuse la

solicitări exterioare vor rezista prin

frecarea dintre piese.

Strângerea pentru pretensionare se face în general în două etape, pentru a se

evita deformarea ecliselor, strângerea începând de la mijlocul îmbinării spre

margini. Strângerea piuliţei se face cu chei dinamometrice care dau valoarea

momentului de strângere Mt sau permit măsurarea rotirii piuliţei. Între efortul de

întindere Nt şi momentul de strângere Mt există relaţia: Mt=kdNt (coeficientul k

se poate lua aproximativ 0,2).

Suprafeţele de frecare se vor

prelucra prin sablare sau

decapare cu flacăra. Sablarea

se poate face cu nisip cuarţos

sau printr-un tratament

superficial cu alice din fontă

Efortul de preîntindere creşte prin

creşterea caracteristicilor mecanice ale

oţelului din care este confecţionat

şurubul.


Nu trebuie sa apara contactul intre piese si tija surubului (spre deosebire de

nituri si suruburi obisnuite)

Datorită acestui mod de comportare (deplasarea relativă a pieselor este

împiedicată de forţele de frecare ce se produc pe suprafeţele în contact), în

unele ţări, se admite combinarea şuruburilor de înaltă rezistenţă şi a sudurii

în aceeaşi îmbinare.

Modul de comportare al îmbinării nu se deosebeşte de modul de lucru al pieselor

în afara îmbinării.


Şuruburile de înaltă rezistenţă au aceleaşi caracteristici ca şi şuruburile obişnuite,

grosimea şaibei fiind ceva mai mare. Se vor dispune şaibe atât sub capul

şurubului cât şi sub piuliţă. Aşezarea şuruburilor de înaltă rezistenţă, distanţele

între şuruburi şi de la axul lor la marginea pieselor sunt aceleaşi ca la şuruburile

obişnuite.

Se recomandă distanţe

apropiate de cele minime

pentru o repartizare

uniformă a presiunilor de

contact între piese.

Găurile sunt executate

obişnuit şi au diametrul

cu 1-2mm mai mare

decât diametrul tijei.


Conform SR EN 1993-1-8:2006 § 3.4.1 pentru Categoria C: Îmbinări rezistente la lunecare la starea limită

ultimă, se utilizează şuruburi din clasele de calitate (grupele) 8.8 şi 10.9, iar lunecarea nu trebuie să se

producă la starea limită ultimă.

Forţa de forfecare de calcul ultimă nu trebuie să depăşească rezistenţa de calcul la lunecare şi rezistenţa la

presiune pe gaură.

Conform SR EN 1993-1-8:2006 § 3.9.1, rezistenţa de calcul la lunecare a unui şurub pretensionat din

grupa 8.8 sau 10.9 se determină cu relaţia:

C.p3M

sRd.s F

nkF

subC.p Af7.0F


subC.p Af7.0F

Fp.C [kN]


6/4/2013

3


Momentul de strangere




Forţa capabilă la presiune pe gaură

2M

ub1Rd.b

tdfkF


Rezistenţa plastică de calcul în secţiunea netă

2M

unetRd.u.net

fA9.0N

Calculul ariei nete

Aria netă a secţiunii transversale este egală cu aria brută din care se scad slăbirile datorate găurilor sau a altor goluri. Dacă găurile de fixare sunt dispuse în zig - zag, aria totală a slăbirilor se consideră cea mai mare valoare dintre: Aria slăbirilor pentru găuri care nu sunt dispuse în zig-zag (linia de cedare (2) );

p4

sndt

2

0

-s – pasul în zig-zag, respectiv interaxul între două găuri consecutive, măsurat paralel cu axa barei; -p – interaxul măsurat perpendicular pe axa barei; -t – grosimea piesei; -n – numărul găurilor situate pe linie diagonală sau în zig-zag; -d0 – diametrul găurii.

- pentru linia de cedare (1)

6/4/2013

4


Dacă în şurub apare şi un efort de întindere din acţiunile exterioare, efortul capabil al

unui SIRP se micşorează corespunzător

Tracţiune combinată cu forfecare


Tracţiune combinată cu forfecare

Dacă o îmbinare pretensionată este supusă unui efort de întindere de calcul, Ft,Ed

sau Ft,Ed,serv, suplimentar efortului de forfecare de calcul Fv,Ed sau Fv,Ed,serv, care are

tendinţa să producă lunecare, rezistenţa de calcul la lunecare a unui şurub se

determină astfel:

- pentru îmbinări din categoria B:

- pentru îmbinări din categoria C:

)F8.0F(nk

F ser.Ed.tC.p

ser.3M

sser.Rd.s

)F8.0F(nk

F Ed.tC.p

3M

sRd.s


Calculul ruperii în bloc

- ruperea în bloc constă în cedarea la forfecare de-a lungul unui rând de şuruburi în suprafaţa de

forfecare a grupului de găuri, însoţită de ruperea la întindere de-a lungul liniei de găuri în suprafaţa

întinsă a grupului de şuruburi.

Pentru un grup simetric de şuruburi solicitat la o încărcare centrică, rezistenţa la rupere în bloc este :

0Mnvy2MntuRd.1.eff /A)3/f(/AfV

Pentru un grup de şuruburi solicitat la o încărcare excentrică, rezistenţa la rupere în bloc este :

0Mnvy2MntuRd.1.eff /A)3/f(/Af5.0V

Ant – aria netă solicitată la întindere Anv – aria netă solicitată la forfecare.


Controlul calităţii îmbinărilor cu SIRP

Suprafeţele pieselor ce se îmbină trebuie curăţate în prealabil cu substanţe degresante şi apoi supuse unui tratament de sablare sau ardere cu flacăra oxiacetilenică. Contactul dintre eclise şi piese să fie perfect pentru a permite dezvoltarea forţelor de frecare. După strângerea cu cheia de mână, prealabilă începerii pretensionării tijei şuruburilor, lama unui spion de 0,2mm şi de 0,1mm după strângerea definitivă, nu trebuie să pătrundă pe o adâncime mai mare ca 20mm de la marginea pieselor sau, în jurul şuruburilor marginale, nu mai aproape de 1.25 d0 de axa fiecarui surub.


Controlul calităţii îmbinărilor cu SIRP

Strângerea pentru pretensionare se face în general în două etape, pentru a se evita

deformarea ecliselor, strângerea începând de la mijlocul îmbinării spre margini.


Controlul execuţiei îmbinărilor cu şuruburi de înaltă rezistenţă se face pe parcurs, începând de la operaţia de curăţire a pieselor, asamblare, strângere până la strângerea definitivă.

Având în vedere că prin tratarea suprafeţelor de contact ale pieselor prin sablare aceste

suprafeţe devin sensibile la coroziune, se vor lua măsuri pentru a împiedica pătrunderea factorilor corosivi la aceste suprafeţe. În acest scop se vor închide cu chituri cu miniu de plumb sau alte produse elastice rosturile dintre elementele îmbinate, evitându-se utilizarea acestor îmbinări în medii puternic corozive.

6/4/2013

5




Indicatori de efort tip saiba compresibila


EXEMPLU NUMERIC


6/4/2013

6





6/4/2013

7




Imbinari cu suruburi solicitate complex: M, N, T

6/4/2013

8


Calculul îmbinărilor solicitate la forţă tăietoare, forţă axială şi

moment încovoietor normal pe planul îmbinării




Aplicatie !

6/4/2013

9




6/4/2013

1

Curs 10, III CFDP, semestrul II, 2013

ÎMBINĂRI SUDATE

Sudarea este un procedeu tehnologic prin care se realizează o îmbinare

nedemontabilă între două sau mai multe piese. Prin sudare rezultă o

îmbinare sudată, ca urmare a combinării moleculare a metalelor în

contact, cu sau fără folosirea unui material de adaos similar cu metalul

elementelor care se îmbină.

Este în prezent mijlocul de îmbinare cel mai utilizat în construcţiile

metalice. - simplitatea execuţiei

- mod mai direct de scurgere a fluxului de eforturi

Construcţiile sudate impun o gândire tehnică specifică sudării, adică un mod

de a judeca cum trebuie procedat în fiecare caz, atât din punct de vedere

constructiv, cât şi din punct de vedere al posibilităţilor de execuţie pentru a se

obţine avantaje tehnico-economice maxime.

O construcţie sudată poate fi realizată mult mai raţional şi mai economic decât

o construcţie nituită.

Se urmăreşte ca prin sudare să se realizeze o îmbinare cu calităţi echivalente

calităţilor materialului care se sudează, asigurându-se o continuitate cât mai

perfectă a pieselor ce se îmbină.

Procedee de sudare

-procedee de sudare prin topire;

-procedee de sudare prin presiune

PROCEDEE DE SUDARE PRIN TOPIRE

Sudarea cu arc electric descoperit

a) sudarea cu flacără oxiacetilenică (ineficientă) şi b) sudarea cu arc electric (28,6% din procedeele de sudare)

-sudarea cu arc electric descoperit;

-sudarea cu arc acoperit sub strat de flux;

-sudarea cu arc electric în mediu de gaz protector

Sudarea cu arc electric descoperit se execută manual.

Este cel mai accesibil procedeu.

Se pot executa cordoane de sudura indiferent de pozitia acestora.

Productivitate scazuta

Prin topirea învelişului se formează zgura ce are rol de a proteja

cordonul de sudură de contactul cu atmosfera. După răcire, zgura se

înlătură cu ciocanul, iar cordonul de sudură se curăţă cu peria de

sârmă, înaintea depunerii următorului strat de sudură.

PROCEDEE DE SUDARE PRIN TOPIRE

Sudarea cu arc acoperit sub strat de flux

Sudarea cu arc acoperit sub strat de flux este procedeul

cel mai răspândit pentru executarea sudurii automate

sau semiautomate. Locul electrodului, este luat de o

sârmă neînvelită ce este înfăşurată pe un tambur,

de pe care se derulează pe măsură ce se consumă. Acest procedeu se caracterizează prin

faptul că arcul electric este acoperit cu un strat de flux. Fluxul, ce reprezintă o pulbere

minerală, este depus pe piesele ce se sudează în faţa aparatului de sudură, cu ajutorul unui

buncăr, fiind împiedicat să se împrăştie în afara cusăturii de nişte ghidaje.

După efectuarea sudurii, fluxul neconsumat este recuperat cu ajutorul unui furtun de

recuperare.

Fluxul are rol de stabilizator, protector al arcului şi de furnizor de elemente de aliere.

Avantaje: productivitate mare (de 5-10 ori mai mare ca la sudarea manuală),calitate superioară

a cordonului de sudură (cusatura omogena si uniforma), consum redus de electrozi, consum

mic de energie electrică (arcul fiind acoperit, căldura lui este concentrată pentru topire, fără a

exista pierderi de căldură în aer), nu necesită o pregătire specială a sudorilor, deoarece

calitatea sudurii nu depinde prea mult de calificarea sudorilor.

Dezavantaje: procedeul că nu poate fi utilizat decât pentru suduri în plan orizontal sau puţin

înclinate şi de lungime mare (>1m).

6/4/2013

2

Sudarea cu arc electric în mediu de gaz protector

Protecţia băii de metal topit se realizează printr-un

curent de gaz inert care acoperă arcul format între

electrod şi piesă.

-sudarea cu electrod nefuzibil (din wolfram

sau tungsten – WIG sau TIG) şi sudarea cu

electrod fuzibil (MIG sau MAG)

Se remarca cresterea masiva si continua a volumului de aplicare a sudarii MAG, in

detrimentul sudarii cu electrozi inveliti (63,3 % fata de 14,7%)

Manual Metal

Arc (MMA)

Metal Active Gas

(MAG)

6/4/2013

3

PROCEDEE DE SUDARE PRIN PRESIUNE

Sudarea cap la cap prin rezistenţă Sudarea prin puncte

Sudarea în linie

25,7 % din procedeele de sudare. Sudarea prin presiune se realizează fără adaos de material, în

diferite variante, încălzind local piesele în zona de îmbinare şi aplicând forţe exterioare ce aduc

piesele în contact, astfel ca prin deformare plastică să se realizeze sudura.

CLASIFICAREA ÎMBINĂRILOR SUDATE

După poziţia pieselor una faţă de alta

îmbinări sudate cap la cap

îmbinări sudate prin suprapunere

Îmbinările sudate cap la cap: piesele sunt dispuse una în

prelungirea celeilalte, cordonul de sudură realizându-se

în rostul dintre piese, rost ce poate fi prelucrat sau

neprelucrat. Aceste îmbinări sunt cel mai des utilizate

datorită unei bune comportări la acţiunea forţelor

exterioare.

Îmbinări sudate prin suprapunere: Dezavantajul acestor

îmbinări este că se consumă material prin suprapunerea

pieselor, iar comportarea la acţiunea solicitărilor

exterioare este necorespunzătoare, în îmbinare, datorită

necoliniarităţii pieselor.

îmbinări sudate în T îmbinări sudate în cruce

Îmbinări sudate în T : sunt specifice construcţiilor

sudate, ele realizându-se între două piese

perpendiculare una pe alta, utilizându-se cordoanele de

sudură în relief sau în adâncime.

Îmbinări în cruce: îmbinările la care una din piese este

continuă în îmbinare, iar cealaltă este realizată din

două bucăţi dispuse perpendicular pe piesa continuă.


După poziţia pieselor una faţă de alta

Îmbinări sudate multiple: în cazul îmbinării a trei sau mai multe piese dispuse

sub diferite unghiuri, cusăturile utilizate fiind cusături în relief.

Îmbinări sudate cu eclise: piesele se dispun în acelaşi plan, una în

prelungirea celeilalte. Realizarea îmbinării cu ajutorul cusăturilor în relief se

face prin dispunerea unor eclise pe o faţă a pieselor sau pe ambele feţe,

eclise ce se prind cu cordoane de sudură în relief de cele două piese ce se

îmbină.

După felul cusăturilor utilizate la realizarea îmbinărilor


ÎMBINĂRI CU CUSĂTURI ÎN ADÂNCIME

Îmbinările cu cusături în adâncime se caracterizează prin faptul că, cusătura de sudură se

realizează în rostul dintre piese, rost ce poate fi neprelucrat sau prelucrat.

Sudarea pieselor mai groase se execută de obicei din mai multe treceri. După executarea fiecărui strat şi

solidificarea metalului topit, se îndepărtează zgura şi apoi se execută stratul următor.

Când piesele au grosimi diferite, racordarea se face prin sudură dacă diferenţa de grosime este de până la

2mm. Dacă această diferenţă este mai mare, racordarea se face prin prelucrare mecanică.

După felul cusăturilor utilizate la realizarea îmbinărilor


ÎMBINĂRI CU CUSĂTURI ÎN RELIEF

- se întâlnesc, în general, la îmbinarea pieselor ce nu sunt cuprinse în aceleaşi plan

După forma secţiunii transversale a cordonului de sudură, sudurile în relief pot fi plane,

convexe, concave sau uşor alungite.

Sudurile in relief pot fi utilizate pentru a asambla elemente ale caror fete formeaza un unghi

cuprins intre 60 si 120 grade.

6/4/2013

4

După poziţia pe care o au piesele în momentul execuţiei îmbinărilor


*pentru îmbinări cu cusături în adâncime:

Tipuri de îmbinări după poziţia lor.

1,2-sudură orizontală în plan orizontal;

3-sudură orizontală în plan vertical;

4-sudură verticală în plan vertical;

5-sudură de plafon.

După poziţia pe care o au piesele în momentul execuţiei îmbinărilor


*pentru îmbinările cu cusături în relief

-orizontale în plan orizontal;

-în jgheab;

-de plafon;

- verticale în plan vertical


După forma cordonului de sudură


După modul de dispunere a cordonului

-îmbinări cu cordoane drepte;

-îmbinări cu cordoane în găuri.

-îmbinări cu cusaturi continui;

-îmbinări cu cusături întrerupte.

6/4/2013

5

CARACTERISTICILE GEOMETRICE ALE CUSĂTURILOR DE SUDURĂ

Dimensiunile caracteristice ale cusăturilor de sudură sunt grosimea şi lungimea cusăturii.

-pentru cusăturile în adâncime

l l acs

s 2

Drept grosime a cordonului de sudură se ia grosimea celei mai subţiri piese care se sudează

Lungimea sudurii se defineşte ca lungime efectivă (ls) a sudurii, lungime egală cu

lăţimea pieselor ce se sudează şi ca lungime de calcul:

-pentru cusăturile în relief

Grosimea “a” a cordonului de sudură se ia egală cu înălţimea triunghiului, de obicei dreptunghic

isoscel, înscris în conturul exterior al secţiunii de sudură, fără a lua în considerare pătrunderea

cordonului în materialul de bază, având valoarea cuprinsă între amin şi amax=0,7tmin unde amin

se dă tabelar, funcţie de grosimea celui mai gros element care se sudează, iar tmin este grosimea

celei mai subţiri piese ce se sudează.

Pentru profile laminate:

6/4/2013

6

Cordoanele de sudură în relief aşezate perpendicular pe direcţia eforturilor se numesc frontale iar

cele paralele cu direcţia eforturilor se numesc laterale.

Lungimea de calcul se ia la fel ca la sudurile în adâncime l l acs

s 2

pentru îmbinări cu

cusături laterale

a60l

mm40l

a6l

s

c

s

c

s

c

Dacă se recomandă

ca prinderea să se efectueze

cu cusături în crestături sau în

găuri ovale.

b t 25

pentru cusături frontale

a4l

mm40ls

c

s

c

pentru prinderea

profilelor laminate

a60l

bl

a15l

mm40l

s

c

s

c

s

c

s

c

Secţiunea de calcul (secţiunea de rupere probabilă) este produsul dintre grosimea de calcul a şi lungimea de

calcul a cusăturii. Secţiunea de calcul se consideră situată în planul bisector al unghiului format din cele două

laturi ale cusăturii şi trecând prin rădăcina teoretică a sudurii.

Pentru unele tipuri de îmbinări în colţ, grosimea de calcul se ia funcţie de modul de prelucrare a muchiilor şi

de adâncimea de pătrundere a cusăturii de sudură, spre exemplu:

Cordoanele de sudură pot fi continue sau întrerupte. Cordoanele continue, la care cordonul se execută fără

întrerupere pe toată lungimea, se utilizează, în general, pentru îmbinările de rezistenţă şi etanşare iar cele

întrerupte se folosesc la îmbinările de asamblare.

CALCULUL ÎMBINĂRILOR CU CUSĂTURI ÎN ADÂNCIME

Pentru calculul îmbinărilor se determină eforturile maxime în secţiunea probabilă de rupere, eforturi ce se

compară cu rezistenţele admisibile ale cordonului de sudură.

Îmbinările realizate în adâncime se comportă foarte bine la solicitările la care sunt supuse, comportarea fiind

superioară îmbinărilor cu cusături în relief.

Rezistenţa de calcul a sudurilor cap la cap

Suduri cap la cap cu pătrundere completă

!!! Rezistenţa de calcul a sudurilor cap la cap cu pătrundere completă se ia egală

cu rezistenţa de calcul a celei mai slabe piese îmbinate, cu condiţia ca sudura să fie

făcută cu materiale consumabile corespunzătoare, care să asigure obţinerea

epruvetelor de tracţiune realizate din metalul depus prin sudare, cu o limita minimă

de curgere şi o rezistenţa minimă de rupere, cel puţin egale cu cele ale materialului

de bază.

VERIFICAREA ÎMBINĂRILOR CU CUSĂTURI ÎN ADÂNCIME

1.Îmbinări solicitate la efort axial

s

sA

N

s

cs laA

t2ba2ll s

s

c bll s

s

c sau

2M

us

f9.0

)t2b(t

N

tb

Ns

s

s

A

sinF

s

s

llA

cosF

Pentru calcul se presupune că secţiunea probabilă de rupere este normală la axa pieselor şi trece prin axa

cordonului de sudură.

2.Îmbinări solicitate la moment încovoietor

îmbinări solicitate la moment încovoietor ce acţionează normal pe planul îmbinării

îmbinări solicitate la moment încovoietor ce acţionează în planul îmbinării

s

sW

M

Wl a b a a b t t

scs

2 2 2

6

2

6

2

6

( ) ( ) Wa l a b a t b t

scs

( ) ( ) ( )2 2 2

6

2

6

2

6

Wb t

s 2

6W

t bs

2

6

CALCULUL ÎMBINĂRILOR REALIZATE CU CUSĂTURI ÎN RELIEF

1.Verificarea cusăturilor de sudură de colţ

;; ll;ll

Pentru cusăturile de sudură supuse la solicitări compuse se verifică atât fiecare efort unitar în parte (care nu

trebuie să depăşească rezistenţa admisibilă corespunzătoare), cât şi efortul unitar principal şi echivalent,

calculate cu relaţiile:

])(4)()[(2

1 22

ll

2

llll1

2

ll

2

ll

2

ech 3

suduri de colţ

suduri de adâncime

În aceste relaţii se introduc eforturile unitare simultane provenind din aceeaşi încărcare şi care dau combinaţia

cea mai defavorabilă.

6/4/2013

7

2.Calculul eforturilor unitare în cusăturile de colţ

Relaţiile de calcul pentru eforturile unitare din cusăturile de colt, normale şi tangenţiale, sunt stabilite în ipoteza

că acestea sunt uniform repartizate pe grosimea cusăturii .

Cazuri curente de proiectare:


2.Calculul eforturilor unitare în cusăturile de colţ 2.Calculul eforturilor unitare în cusăturile de colţ


E5.Îmbinare cu două cusături longitudinale şi două cusături frontale, figura E5


6/4/2013

8




6/4/2013

9

cursuri an 3

Documents