Bazoj de ŝtalaj strukturoj

Grava profesia noto: Ĉi tio estas arkiva eduka teksto, ne aktuala dezajna specifo, senmova kalkulo, pruvo pri ŝarĝokapacito aŭ instrukcioj pri fabrikado kaj muntado. La dezajno de ŝtalstrukturoj devas inkluzivi realajn agojn, ligojn, stabilecon, lacecon, fajron, korodon kaj ĉiujn aliajn rilatajn kondiĉojn laŭ validaj regularoj kaj normoj, kun la respondeco de la rajtigita dezajnisto.

La dezajno kaj konstruado de ŝtalstrukturoj ne estas parto de la nuna publika oferto de Savo Kusić. La hodiaŭa produktadfokuso konsistas el lignaj fenestroj, ligno-aluminiaj fenestroj kaj propraj pordoj.

Ŝtalaj strukturoj havas komunan trajton, ke ili estas plejparte faritaj el varma rulita ŝtalo. Kunigo estas farita per nitoj, ŝraŭboj aŭ veldado. Ĉi tio inkluzivas ŝtalajn strukturojn por pontoj, konstruaĵoj, industrio kaj minado, hidraŭlika inĝenierado, kolonoj, turoj, tankoj, en pli larĝa signifo kaj por gruoj, ŝipkonstruado, vaporkaldronoj, ktp. La fokuso de la sekvaj prezentoj estas la traktado de bazaj konceptoj.

Materialoj

La ĉefa konstrumaterialo de ŝtalkonstruaĵoj estas rulitaj profiloj el konstrukvalita ŝtalo S235, S275, S355, S420, S450. Depende de la normo, ekzistas pluraj malsamaj specoj de konstruŝtalo, kie la nombro en la klasifiko kutime indikas la tirstreĉo-reziston de la ŝtalo. Ekzistas pluraj litersimboloj, kie en ĉi tiu kazo la S signifas strukturan ŝtalo. La plej oftaj formoj uzataj estas S, B (konkretaj ŝtaloj, plifortikigo) kaj Y (pretensa ŝtalo).

Ŝtalaj rulitaj subtenoj

Estas larĝa gamo de ŝtalo profilitaj subtenoj kaj ĉiu havas sian propran celon, avantaĝojn kaj malavantaĝojn.

• U-profiloj
• I-profiloj kun mallarĝaj gamboj (IPE, IPN)
• I-profiloj kun larĝaj kruroj (HEA, HEB, HEM, HD)
• Kavaj profiloj/skatoloj (rondaj, kvadrataj, rektangulaj)
• Littukoj
• Malvarme formitaj produktoj (akiritaj per malvarma rulado de plata strio kaj tordado de plata strio)

Ĉiu el ĉi tiuj profiloj malsamas laŭ formo, dimensioj, celo, ktp. Ekzemple, ekzistas pli ol 20 malsamaj IPN-profiloj, kiuj malsamas laŭ dimensioj; pli grandaj profiloj povas pli bone elteni kliniĝon (fleksan kaj flank-tordiajn), deklinojn, ktp.

Estas kvar klasoj de ŝtalo depende de ĉu ili atingas la cedpunkton kiam la streso estas pliigita, ĉu la analizo estas plasta aŭ elasta, kio estas la ŝarĝkapablo de la sekco, ktp kie la unua klaso estas la plej bona kaj la kvara estas la plej malbona. Pli pri la strukturo kaj forto de ŝtalo legeblas ĉi tie.

Tensia egaligo kaj portanta kapablo ĉe stabila ŝarĝo

Porta kapablo. La dimensioj de ŝtalstrukturoj estas determinitaj tiel ke signifaj konstantaj deformadoj estas ekskluditaj. La portanta kapacito, aliflanke, en multaj kazoj ne estas elĉerpita iel kiam la plej alta kompara streĉo atingas la cedpunkton - tiam la deformadoj kreskas multe pli rapide ol la streĉoj. Por struktura ŝtalo, la sama dependeco kiel kiam cedado povas esti prenita kiel la limo de la leĝo de Hooke por ĝeneralaj stresŝtatoj. En la kazo de homogenaj streĉaj statoj, kiuj estas egalaj ĉe ĉiu loko, neniuj ŝanĝoj okazas kiam la limo de proporcieco estas superita, krom ke la totalaj deformadoj kreskas pli rapide ol la streĉo.

Egaligo de streĉo dum fleksado. En la kazo de fleksado de trabo validas la rektlinia streĉa distribuo laŭ la hipotezo de Navier, ĝis la randstreso σ=M/W ne superas la limon de proporcieco. Longitudaj ekspansioj ε = ε(σ). Ĉi tio validas almenaŭ por malgrandaj kurboj. Streĉoj kiuj estas pli altaj ol la proporcia streĉo povas nur kreski pli malrapide ol la vastiĝoj ε. En fig. 1 montras la fleksan streĉan distribuon por la donita operacia diagramo kaj por diversaj valoroj de randvastiĝo. La areo de proporcieco (markita per cirklo sur ĉiuj tensiaj linioj) do fariĝas pli kaj pli malgranda kun kreskanta randa dilatiĝo. La randtensio unue estas limigita per σF. Nur post tre signifaj deformadoj la maksimuma streĉo altiĝas super σF, tiel ke la influo de la struktura ŝtala plifortikigo iĝas videbla (kazo 5).

Fig. 1 - Ekgaligo de fleksa tensio

Egaligo de streĉpintoj. La distribuado de longitudaj streĉoj trans la sekcio tra la mezo de la truo en unu streĉita borita vergo proksimume respondas al la linio 2 en fig. 2. La tensiopinto σmax dependas de la d/b rilatumo. Ĝi estas plejparte ĉirkaŭ σmax = 2-3 σm, kie σm = S/FM indikas la mezan valoron de la tirstreĉo en la sekcio malfortigita per la truo ĉe FM. Sl. 2 validas ĝis la tensioŝtato superas la P-limon. Ĉe pli altaj ŝarĝoj, por atingi certan dilatiĝon, tensioj pli malaltaj ol laŭ la rektlinia leĝo estas postulataj nur proksime de la truo. Ĉe la plej streĉitaj punktoj, la streĉoj tiam ne plu pliiĝos proporcie kun S, sed prefere pli malrapide. Ĉe la limo, proksimume unuforma distribuo de longitudaj streĉoj σm = σf estos akirita super la tuta sekcio 2-2. Tondo kaj transversaj streĉoj estis neglektitaj. La okazoj de streĉa egaligo dum la malrapida pliiĝo de la forto S en la bastono pruvas, ke la kutima metodo por ŝtalstrukturoj sub la efiko de senmova ŝarĝo estas pravigita, ignori la streĉajn pintojn dum dimensio kaj kompari nur la mezan streĉon σm=S/Fm en la malfortigita sekcio Fm kun la permesebla valoro.

Fig. 2

Dimensiona procedo laŭ ŝarĝkapablo

Ĉar la ŝarĝo pliiĝas, tensio-ekgaligo okazas en la sekcio. Farante tion, la stresoj estas regrupigitaj de la plej stresitaj partoj de la sekcio al la malpli stresitaj. Tiel longe kiel la deformadoj ne estas tiom grandaj, ke ili devas esti konsiderataj dum fiksado de la ekvilibraj kondiĉoj, ĉi tiu procezo ne povas ŝanĝi ion ajn sur la grandeco de la influo de S, M, ktp. kun statike determinitaj strukturoj.

Kontinuaj kaj kadrosubtenoj: sub la supozo de la leĝo de Hooke, ĝi estas akirita por unu kontinua subteno de konstanta sekcio (fig.3) momentlinio montrita sub a. La fleksaj streĉoj estas proporciaj al la fleksaj momentoj M. Se ambaŭ ŝarĝoj pliiĝas egale, la P-limo unue estos superita ĉe la meza subteno B. La portanta limo estas atingita kiam la limiga momento MDF estas atingita ankaŭ en la kampo. En la kazo de trabo fiksita ambaŭflanke de konstanta simetria sekcio kun koncentrita forto (fig.4) momentegaligo ekzistas de la komenco. Kiam la P-limo estas superita, ne estas ŝanĝo en la momentdistribuo. Male, en la kazo de egale distribuita ŝarĝo (Fig.5) la egaligo de la momentoj kondukas al redukto de la pinĉa momento kun -2/3 Mpri sur -1/2 Mo.

Sl.4

Sl.3ktp.5, respektive: fleksmomentoj: a) antaŭ, b) limstato post fortoregrupiĝo; a) antaŭ, b) post egaligo de la movokvanto

Kradaj konstruoj: kun interne statike nedeterminitaj herniobandaĝoj, ekzistas similaj dependecoj kiel kun kadrokonstruoj. La sekundaraj streĉoj, kiuj estas rilataj al la nodoj kiuj estas rigidaj en fleksado, povas esti neglektitaj en la unua aproksimado dum taksado de la ŝarĝkapacito. Plastigitaj sekcioj agas simile al juntoj, tiel ke la senmova ago de la trabo sub la finfina ŝarĝo kiun ĝi daŭre povas porti estas pli proksima al tiu de ideala herniobandaĝo kun juntoj en la nodoj. En la kazo de konstruoj kun ofte ripetaj ŝarĝoj, en kiuj lacecfortfenomenoj devus esti enkalkulitaj, ekzistas do konsiderindaj duboj kontraŭ enkalkulado de egaligo de fortoj dum dimensio. Male, estas praktike grave konkludi pri la influo de la movo de subtenoj. Ĉar la laborforto de individuaj strukturaj elementoj dependas nur de la streĉaj limoj, kaj ne de la grandeco de la totalaj deformadoj, la movoj de la subtenoj ne efikas sur la portanta kapacito.

Alterna ŝarĝo: la supozo de konstanta ŝarĝokazo malofte realiĝas. Kun ponttraboj, ekzistas variaj ŝarĝŝtatoj. Supozoj pri fortoj kaj streĉa distribuo en individuaj strukturaj elementoj, kiuj simpligas, estas oftaj en praktika laboro kun ŝtalstrukturoj, laŭ la antaŭa, ili estas pravigitaj sub ordinaraj cirkonstancoj. Ĉi tio estas precipe vera por neglektado de lokaj tensiopintoj. Ne povas esti rekomendita apliki la metodon de dimensio laŭ ŝarĝokapacito sub (dinamika) laceca ŝarĝo. Tiel, la dimensia procedo laŭ ŝarĝkapablo estas limigita al la kazo de ĉefe statikaj ŝarĝoj, precipe al konstruoj en la konstrua industrio. En aliaj kazoj, en kiuj oni devas atenti la aspekton de laceco, signifaj deformadoj devos esti ekskluditaj kaj la teorio de elasteco prenita kiel bazon. Farante tion, oni devas strebi al sufiĉe granda distanco de la cedopunkto. La fortikeco de konstruŝtalo tiam provizas iom da plia sekureco.

Alterna streĉo

Malvarma streĉado kaj maljuniĝo: En fig. 6 la streĉ-dilata linio de ronda bastono, kiu estis elmontrita al alternaj streĉaj kaj kunpremaj streĉoj, estis aplikita. Individuaj ŝarĝprocezoj estas markitaj per nombroj laŭ sia ordo. Elastaj dilatoj kiuj revenas post malŝarĝo okazas ankaŭ post grandaj streĉoj proporcie al la streĉoj. Ŝanĝinte la tensiosignon, la P-limo preskaŭ tute malaperas. Tial, la elastaj propraĵoj de konstruŝtalo tirita en la malvarma stato ne konsentas kun la originalaj valoroj. Depende de la antaŭa prilaborado, sufiĉe signifaj diferencoj povas esti montritaj.

Fig. 6

Kune kun tio venas pli da signoj de maljuniĝo. Ĉi tiu termino inkluzivas ĉiujn ŝanĝojn en propraĵoj, kiuj okazas dum tempo sen ekstera influo. Streĉa maljuniĝo povas esti observita post konstanta deformado per malvarma streĉado. Se konstante streĉitaj testspecimenoj estas lasitaj dum iom da tempo sen ŝarĝo ĉe ĉambra temperaturo, la tirstreĉo-rezisto kaj, en pli malgranda mezuro, la ŝira forto pliiĝas super la origina valoro, dum la plilongiĝo ĉe rompo malpliiĝas (Fig. 7). La maljuniĝoprocezo daŭras tagojn, sed estas reduktita al kelkaj horoj aŭ nur minutoj, se la struktura ŝtalo estas varmigita al proksimume 300 oC. Oni devas ankaŭ mencii, ke streĉa maljuniĝo okazas samtempe kun streĉado, se tio okazas ĉe temp. 200 – 400 oC, t.e. en la blua brilareo.

Fig. 7 - a) vastiĝlinio de duoble ŝarĝita bastono; b) dilatlinio de bastono etendita en malvarma stato

Posta ago kaj histerezo: En tute elasta materialo, ekzistas senduba reciproka dependeco inter la streĉa kaj deforma stato, tiel ke certaj streĉoj ĉiam respondas al la samaj deformadoj kaj inverse. Kun antaŭfiksita leĝo de elasteco, la deformadoj ne dependas de la pasinta tempo ekde kiam la ŝarĝo estis aplikita, kaj ankaŭ ne de la maniero kiel la ŝarĝo estas aplikata. Deflankiĝoj de pure elasta konduto povas esti priskribitaj en du gradoj de aproksimado: en la elasta regiono estas malgrandaj devioj; ili povas esti ignoritaj en la unua aproksimado. Ili povas esti determinitaj per precizaj mezuradoj, precipe kiam oni komparas la streĉon pli proksime al la elasta limo. Nome, dilato estas ne nur funkcio de tensio, sed kun fermita ŝarĝociklo kaj sama tensio, ĝi estas ĉiam iomete pli malgranda dum malŝarĝo ol dum ŝarĝo. Devio de kompleta elasteco, t.e. la diferenco inter respondaj ekspansioj ĉe la samaj streĉoj estas nomita elasta histerezo. Se la ŝarĝociklo ripetiĝas pli ofte, tio estas akirita ĉe ne tro altaj tensioj - fermita buklo de histerezo aŭ malseketigado. Sl. 8 montras la malseketigantajn buklojn por diversaj AC-ŝarĝvaloroj. La larĝo de la bukloj pliiĝas forte kun la alteco de la tensio. La areo de la buklo estas proporcia al la deforma laboro, kiu estas perdita ĉe ĉiu ciklo kaj konvertita en varmegon. Ankaŭ, la deformadoj estas variaj ne nur kun la alteco de la tensio sed ankaŭ kun la tempo, ili dependas de la rapido kaj metodo de ŝarĝo. La parto de la deformado, kiu dependas de tempo, estas nomita la postefiko. Histerezo kaj postefiko okazas samtempe. Kiel regulo, ili ne havas praktikan gravecon por tiuj specoj de konstruŝtalo, kiuj okazas en ŝtalaj strukturoj ĉe ĉambraj temperaturoj.

Sl. 8

Aplika Noto: Historiaj materialaj nomoj, supozoj, diagramoj kaj proceduroj en la teksto ne devus esti uzataj kiel anstataŭaĵo de aktualaj normoj, specifaj produktaj karakterizaĵoj, kalkulmodelo kaj faka konfirmo de la ĝenerala konstruo.