Subiecte la disciplinaMetalice

Otelul1. Curba caracteristica a otelului: Sa se exemplifice pentru un otel carbon moale cu palier

de curgere si un otel de înalta rezistenta fara palier de curgere marcându-se punctele caracteristice

Curba caracteristica a otelului cu comportare ductila

Curba caracteristica a unui otel de înalta rezistenta

Valorile nominale ale limitei de curgere fy e fu uzual defy = Reh

fu = Rm.Valorile nominale ale limitei de curgere fy u fara palier de curgerefy = Rp0.2

fu = Rm.

Rp0.2

0.2 Alungire specifica, [%]

Efo

rt u

nitar,

[N

/mm

2]

[N/m

m2]

Rm

E - modulul de elasticitate Ae - alungirea la curgere Ag - alungirea plastica la forta maxima Agt - alungirea totala la forta maxima A - alungirea la rupere At - alungirea totala la rupere Rel - limita de curgere inferioara ReH - limita de curgere superioara Rm - rezistenta la tractiune Nota: Daca nu exista palier de curgere, se determina limita de curgere la 0.2% (Rp0.2)

2. Marca otelului se si in formatul S--- J--- Z--. Sa se dea 3 exemple diferite particularizând respective de otel si explicând .

precizate au :S--- calitatea otelului (limita de curgere in N/mm2)J-- caracteristica mecanica (energia de rupere minima, in J, la o anumita temperatura)Z-- gâtuirea minima, in %,

Exemple:S235 J0 Z15: Otel cu limita de curgere 235 N/mm2, cu energia de rupere minima de 27 J la 0ºC, gâtuirea minima 15%.S275 J2 Z25: Otel cu limita de curgere 275 N/mm2, cu energia de rupere minima de 27 J la -20ºC, gâtuirea minima 25%.S355 JR Z35: Otel cu limita de curgere 355 N/mm2, cu energia de rupere minima de 27 J la +20ºC, gâtuirea minima 35%.

3. Ce este imbatranirea otelului? Ce este ecruisarea otelului? Sa se prezinte comparativ prin intermediul curbelor caracteristice pentru S235, respectiv S460.

Ecruisarea otelului apare atunci când elementul este solicitat peste limita de curgere. Aceasta

racteristicile

Figura de mai jos , cu prezentarea fenomenelor de ecruisare si imbatranire.

Prezentarea comparativa a si a imbatranirii

4.

Ductilitatea otelului este capacitatea lui de a se deforma plastic fara sa se rupa. Ductilitatea la nivel de material se exprima prin :- fu fyegala cu 1.20; - alungirea la rupere A este cel putin egala cu 20%. -

ierului de curgere, Ae

fu

fy

E

Alungire specifica, [%]

Efo

rt u

nitar,

[N

/mm

2]

Analiza globala5. Ce sunt clasele de , care sunt parametrii care le definesc?

Calculul de rezistenta si stabilitate al structurilor din bare depinde de clasa . Clasa s este o a

:- clasa 1: plastice- clasa 2: - clasa 3:- clasa 4: se redusa (efectiva sau eficace)

fy

Moment

fy

Moment

fy

Moment

Mel

fy

Moment

Mel

Model

comportare

Distributia

ef. unitareCapacitate de rotire Clasa

1

1

1

1

1

1

1

1

Suficienta

Limitata

Nu

Nu

MMpl

MMpl

MMpl

MMpl

1

2

3

4

Momentul plasticpe sectiunea plina

Momentul plasticpe sectiunea plina

Momentul elasticpe sectiunea plina

Momentul plasticpe sectiunea efectiva

Mpl

Mpl

Mpl

Mpl

Mel Momentul capabil elasticMpl Momentul capabil plastic

M Momentul din incarcariRotirea sectiunii (curbura)Rotirea (curbura) sectiunii necesara pentru a permite distributia eforturilor in domeniul plastic

pl

fy

Moment

fy

Moment

fy

Moment

Mel

fy

Moment

Mel

Model

comportare

Distributia

ef. unitareCapacitate de rotire Clasa

1

1

1

1

1

1

1

1

Suficienta

Limitata

Nu

Nu

MMpl

MMpl

MMpl

MMpl

1

2

3

4

Momentul plasticpe sectiunea plina

Momentul plasticpe sectiunea plina

Momentul elasticpe sectiunea plina

Momentul plasticpe sectiunea efectiva

Mpl

Mpl

Mpl

Mpl

Mel Momentul capabil elasticMpl Momentul capabil plastic

M Momentul din incarcariRotirea sectiunii (curbura)Rotirea (curbura) sectiunii necesara pentru a permite distributia eforturilor in domeniul plastic

pl

6. Ce este analiza globala de ordinul II? Ce se prin geometrice ale elementelor (respectiv structurilor) din otel? Cum se ia in considerare in mod practic efectul pentru analiza de ordinul II a unei structuri metalice din bare?

Analiza globala de ordinul II ia in considerare efectul formei reale deformate a structurii asupra momentelor si interne din structura.

ul. In cazul

unei analize elastice, d 10crcr

Ed

F

F, atunci este necesara luarea in considerare a

efectelor de ordinul II (FEd este iar Fcr este ).

geometrice constau in abala rectilinitatea elementelor , etc.

globala ( ) , care :

0 h m

unde:

0 0 = 1/200

h

m -

7. In ce se aplica un calcul plastic de ordinul I pentru analiza unei structuri metalice? Dar un calcul plastic de ordinul II?

plastic de ordinul I impune verificarea în prealabil a criteriului de sensibilitate la efectele de ordinul II. In cazul unei analize plastice, d

15crcr

Ed

F

F, atunci este necesara luarea in considerare a efectelor de ordinul II (FEd este

iar Fcr este ).

criteriul de sensibilitate la efectele de ordinul II nu este îndeplinit. P

ordinul II.

8. Ce tensiuni apar in cordoanele de sudura de colt? Cum se calculeaza acestea?

a) Sudare electrica manuala cu electrozi inveliti MMA. Principiul procedeului: arcul electric

b) Sudare electrica in mediu de gaz protector cu electrod fuzibil MIG / MAG. Principiul procedeului: arcul electric este amorsat între un electrod fuzibil, sub forma unei sârme de

-un mediu de gaz protector.c) Sudare electrica in mediu de gaz protector cu electrod nefuzibil WIG/TIG (gazul inert -

wolfram / gazul inert - tungsten). Principiul procedeului (WIG) consta în formarea unui arc electric între un electrod nefuzibil din wolfram si metalul de sudat.

d) Sudare oxiacetilenica OW. Procesul de sudare cu flacara consta în încalzirea locala cu ajutorul unei flacari, pâna la topire, a marginilor pieselor de sudat si a metalului de adaos.

, unde:fu este valoarea nominal a rezisten ei de rupere la trac iune a materialului piesei mai slabe din îmbinare;

w este coeficientul de corelare.

9. Care sunt modelele de cedare pentru îmbinarea cu normale din figura? modul in care se face verificarea.

NN

N

N

In cazul care este Îmbinarea cu normale din figura poate sa cedeze prin:

- forfecare- cedarea prin presiune pe gaura (pl )- ruperea in neta.

capabile pentru fiecare mod de cedare se determina astfel:- Forta capabila la forfecare pentru un plan de forfecare:

in care:- factor- fub a -

- M2 coeficient

-

in care - k1 este un factor; - ab este un factor;- fu este ultima a materialului - d este - pieselor îmbinate.- M2 coeficient

- in arie neta:

unde:- fu este ultima a materialului - Anet este aria neta a piesei- M2 este coeficient .

10. Ce se printr-o îmbinare cu de înalta rezistenta la lunecare? un exemplu si .

printr-le pieselor în contact.

p.C.

prin formula:

unde: ks

care

- M3 este coeficient .- Fp,C este

11. Care este detaliul de principiu utilizat in cazul unei de continuitate cu eclise si a unei grinzi metalice cu inima plina?

12. Pentru îmbinarea cu si placa de din figura, sa se prezinte componentele .

-stâlp prezentat în Eurocode 3 se face pe baza metodei componentelosunt solicitate diferit:---

din figura, cu trei rânduri de

- forfecare (1);- inima stâlpului la compresiune (2);-

talpa stâlpului la încovoiere (3);(4);

(5);inima stâlpului la întindere (6);inima grinz (7).

(1) (2) (3) (4)

(5) (6) (7)

13. Ce se prin nod semi-rigid? Dar rezistent?

-distinge mai multe cazuri:- atunci când toate componentele unui nod sunt suficient de rigide (ideal rigide), îmbinarea

tre rotirile de la capetele elementelor îmbinate (Figura a). În

-

- pentru cazurile intermediaîntre rotirile absolute ale elementelor îmbinate (Figura c). În acest

caz nodul este semi-rigid.

a) Nod rigid b) nod articulat c) Nod semi-rigid

Din punct de vedere al capacitatii de rezistenta, putem avea:--- imbinari articulate.Termenul de total rezîmbinat.

rezistente.

Clasif

Elemente14. Se da o bara solicitata la întindere realizata din doua platbenzi îmbinate prin

suprapunere cu dispuse pe un singur rând in axa barei. Sa se arate acestei bare in bruta si in nea neta.

,

1.0Ed

t Rd

N

N

EdN : Valoarea de calcul a efortului (f

,t RdN : capabila (rezistenta de calcul) a barei solicitate la întindere.

Pentru cu de tipul celei din figura, valoarea capabile se determina astfel:

, , ,min( , )t Rd pl Rd u RdN N N

In bruta:0

,y

pl Rd

M

AfN ;

01.0M

In dreptul de fixare:2

,

0.9 net uu Rd

M

A fN ;

21.25M

NN

N

N

15. Ce sunt curbele europene de flambaj? Cum se face verificarea la flambaj a unei bare solicitata la compresiune axiala uniforma?

-1-europene de flambaj. In conformitate cu SR EN 1993-1-1, sunt folosite cinci curbe de flambaj(a0, a, b, c si d) transversale

Valoarea de calcul a efortului de compresiune NEd

Pentru sectiunile de clasa 1, 2 si 3, valoarea de calcul Nc,Rd

se

Verificarea rezistentei barei la pierderea stabilitatii generale la compresiune uniforma se face astfel:

în care: NEd este valoarea de calcul a efortului de compresiune;Nb,Rd

Pentru barele cu sectiune de clasa 1, 2 sau 3, r

în care:

in care pentru sectiunile de clasa 1, 2 sau 3:

;Ncr de flambaj considerat, calculat

.

16. Sa se prezinte constructiva pentru prinderea articulata la baza a unui stâlprealizat dintr-un profil dublu T. La ce eforturi se buloanele de ancoraj in acest caz ?

Prinderea articulata a stâlpilor la baza se poate face cu 2 buloane de ancoraj din otel rotund si placa de baza. In acest caz verificarea buloanelor de ancoraj se face cont de prezenta la baza stâlpului atât a cat si a axiale (daca este de întindere):

2 2

max max

, ,t Rd v Rd

N k Vm

F F

in care:3 b

f

bi

Rk

R, Rf

b si Rib sunt rezistentele materialului din bulon la întindere si respectiv la

forfecareFt,Rd este rezistenta la întindere a bulonuluiFv,Rd este rezistenta la forfecare a bulonului (se ia nf = 1)Nmax si Vmax sunt valorile maxime ale la baza stâlpilor ( axiala pozitiva si

).Daca axiala este de compresiune, verificarea se face doar la .

17. Sa se prezinte constructiva pentru prinderea încastrata la baza a unui stâlprealizat dintr-un profil dublu T. La ce eforturi se buloanele de ancoraj in acest caz ?

Rezemarea încastrata la baza se poate face prin intermediul unor buloane de ancoraj si a unei placi de baza rigidizata cu traverse (vezi figurile de mai jos). Alegerea dimensiunilor in plan ale placi de baza se face astfel incat sa nu se depaseasca rezistenta betonului din cuzinetul

. intermediul buloanelor de ancoraj, se recomanda înglobarea bazei stâlpului intr-o

In acest caz

de la baza stâlpului.

18. Ce de rezistenta si stabilitate se fac pentru inima de clasa 4 a unei grinzi?

Grinzile cu inima plina de clasa 4 se verifica luand in considerare posibilitatea ca inima sa isi piarda local stabilitatea, adica sa voaleze.

(a)

(b) (c)Voalarea inimilor grinzilor la diferite solicitari: (a) compresiune; (b) incovoiere; (c) forfecare

Fenomenul de voalare se produce atunci cand valorile tensiunilor ating valorile denumite critice:

Ed cr

Ed cr

in care:- cr este rezistenta critica la compresiune

- cr este rezistenta critica la forfecare

Atunci cand inimila este supusa la solicitari complexe care produc eforturi unitare si , este necesar sa se ia in calcul si interactiunea lor (de exemplu interactiunea incovoire - forfecare, interactiunea incovoire - forfecare - local). Voalarea poate fi limitata sau inhibata daca se dispun rigidizari (rigidizari transversale, rigidizari longitudinale).

Structuri19. Se da rigla unui cadru in forma unei grinzi cu zabrele de forma trapezoidala. Sa se

prezinte o varianta de , schema geometrica si detalierea unui nod de talpa superioara si respectiv a unuia de talpa inferioara, in varianta sudata.

Grinzile cu zabrele se pot sub diferite forme, in de , incarcari, deschidere, etc. In figura se o grinda trapezoidala cu diagonale si .

Daca barele ( , diagonale, ) se din doua corniere dispuse spate in spate si solidarizate cu , atunci diagonalele ide colt, ca in figura de mai jos:

Det. A Det. B

A

B

20. Sa se prezinte sistemul de contravântuiri pentru o hala parter cu o singura deschidere si 5 travei, cu stâlpi articulat la baza. necesitatea dispunerii sistemului de contravântuiri.

Halele parter cu structura metalica pot fi realizate din cadre portal având grinzile prinse incastrat de stâlpi si stâlpii articulat la baza. In acest caz, stabilitatea pe ditransversala este asigurata prin efectul de cadru. Pentru asigurarea pe longitudinala, se pot dispune contravântuiri verticale in . Pentru a asigura transmiterea incarcarilor orizontale de la la sistemul de contravântuiri din , se dispun contravântuiri in planul in traveile ce contravântuiri verticale.

Daca se dispun contravantuiri verticale si in cadrele de fronton pentru cresterea rigiditatii pe directie transversala, atunci se dispun contravantuiri in planul acoperisului care sa lege panourile contravantuite de pe cele doua frontoane (vezi figura de mai jos).