** Wichtige profesjonele notysje: ** Dit is in edukative argyftekst, gjin aktuele ûntwerpspesifikaasje, statyske berekkening, bewiis fan loadkapasiteit of fabrikaazje- en assemblage-ynstruksjes. It ûntwerp fan stielen struktueren moat werklike aksjes, ferbiningen, stabiliteit, wurgens, fjoer, korrosje en alle oare relevante betingsten befetsje neffens jildige regeljouwing en noarmen, mei de ferantwurdlikens fan ’e autorisearre ûntwerper.
It ûntwerp en de bou fan stielstruktueren is gjin diel fan it hjoeddeistige iepenbiere oanbod fan Savo Kusić. De produksjefokus fan hjoed bestiet út houten finsters, houten-aluminium finsters en oanpaste doarren.
Stielstruktueren hawwe in mienskiplik skaaimerk yn dat se meastentiids besteane út waarmgewalste stiel. Joining wurdt dien mei help fan klinknagels, screws of welding. Dit omfettet stielkonstruksjes foar brêgen, gebouwen, yndustry en mynbou, wetterbou, pylders, tuorren, tanks, yn bredere sin en foar kranen, skipsbou, boilers, ensfh. De fokus fan de folgjende presintaasjes is de behanneling fan basisbegripen.
Materialen
It wichtichste boumateriaal fan stielkonstruksjes binne rôle profilen fan boukwaliteit stiel S235, S275, S355, S420, S450. Ofhinklik fan de standert binne der ferskate ferskillende soarten boustiel, wêrby’t it nûmer yn ’e klassifikaasje meastentiids de treksterkte fan it stiel oanjout. Der binne ferskate lettersymboalen, wêrby’t yn dit gefal de S stiet foar struktureel stiel. De meast brûkte foarmen binne S, B (betonstiel, fersterking) en Y (foarspanstaal).
Stiel rôle stipet
Der is in breed oanbod fan stielen profilearre stipet en elk hat syn eigen doel, foardielen en neidielen.
- U-profilen
- I-profilen mei smelle skonken (IPE, IPN)
- I-profilen mei brede skonken (HEA, HEB, HEM, HD)
- Holle profilen/doazen (rûn, fjouwerkant, rjochthoekich)
- Blêden
- Kâldfoarmige produkten (ferkrigen troch kâld rôljen fan in platte strip en it draaien fan in platte strip)
Elk fan dizze profilen ferskilt yn foarm, ôfmjittings, doel, ensfh Der binne bygelyks mear as 20 ferskillende IPN-profilen, dy’t ferskille yn dimensjes; gruttere profilen kinne better wjerstean buckling (flexural en lateraal-torsional), deflections, etc.
Der binne fjouwer klassen fan stiel ôfhinklik fan oft se berikke it opbringst punt doe’t de stress wurdt ferhege, oft de analyze is plestik of elastysk, wat is de load kapasiteit fan ’e dwerstrochsneed, ensfh dêr’t de earste klasse is de bêste en de fjirde is de minste. Mear oer de struktuer en sterkte fan stiel kin lêzen wurde hjir.
Spanningsegalisaasje en draachkapasiteit by fêste lading
Bearing kapasiteit. De ôfmjittings fan stielen struktueren wurde bepaald sadat wichtige permaninte deformations wurde útsletten. De draachkrêft, oan ’e oare kant, is yn in protte gefallen op gjin inkelde manier útput as de heechste ferlykjende spanning it opbringstpunt berikt - dan groeie de deformaasjes folle flugger as de spanningen. Foar struktureel stiel kin deselde ôfhinklikens as wannear’t opbringst kin wurde nommen as de limyt fan ’e wet fan Hooke foar algemiene stresssteaten. Yn it gefal fan homogene spanningsstaten, dy’t op elk plak gelyk binne, komme der gjin feroarings foar as de limyt fan evenredigens wurdt oerskreden, útsein dat de totale deformaasjes hurder groeie as de spanning.
Equalization of stress by bûgen. By bûgen fan in balke jildt de rjochtlinige spanningsferdieling neffens de Navier-hypoteze, oant de rânespanning σ=M/W de limyt fan evenredichheid net boppe giet. Longitudinale útwreidingen ε = ε(σ). Dit is teminsten wier foar lytse bochten. Spannen dy’t heger binne as de proporsjonele spanning kinne allinich stadiger groeie as de útwreidingen ε. Yn fig. 1 toant de bûgspanningsferdieling foar it opjûne bestjoeringsdiagram en foar ferskate wearden fan râneútwreiding. It gebiet fan proporsjonaliteit (markearre mei in sirkel op alle spanningslinen) wurdt dêrom lytser en lytser mei tanimmende rânedilataasje. De rânespanning wurdt earst beheind troch σF. Pas nei tige signifikante ferfoarmingen komt de maksimale spanning boppe σF, sadat de ynfloed fan de struktuerstaalwapening sichtber wurdt (gefal 5).
Fig. 1 - Buigspannings-egalisaasje
Equalization of stress peaks. De ferdieling fan longitudinale spanningen oer de seksje troch it midden fan it gat yn in inkeld spand boarre roede komt likernôch oerien mei de line2yn fig.2. De spanningspiek σmax hinget ôf fan de d/b-ferhâlding. It is meast om σmax =2-3σm, wêrby’t σm = S/FM de gemiddelde wearde oanjout fan ’e trekspanning yn ’e seksje ferswakke troch it gat by FM. Sl.2jildich oant de spanning steat boppe de P-limyt. By hegere loads, om in bepaalde dilataasje te berikken, binne spanningen leger dan neffens de rjochtlinewet allinich by it gat nedich. Op de meast beklamme punten sille de spanningen dan net mear proporsjoneel mei S tanimme, mar wol stadiger. By de grins wurdt it oer de hiele seksje krigen2-2in likernôch unifoarme ferdieling fan longitudinale spanningen σm = σf. Skuor- en dwersspanningen waarden negeare. De foarkommen fan stress-egalisaasje tidens de stadige ferheging fan ‘e krêft S yn’ e roede bewize dat de gewoane metoade foar stielen struktueren ûnder it effekt fan in statyske lading rjochtfeardige is, om de spanningspeaks te negearjen by diminsje en allinich de gemiddelde spanning σm=S/Fm yn ’e ferswakke seksje Fm te fergelykjen mei de tastiene wearde.
Sl.2
Dimensionearringproseduere neffens loadkapasiteit
As de lading tanimt, komt spanning lykwicht yn ’e seksje. Dêrby wurde de spanningen hergroepearre fan ‘e meast beklamme dielen fan’ e seksje nei de minder beklamme. Salang’t de deformaasjes net sa grut binne dat se by it ynstellen fan de lykwichtsbetingsten rekken holden wurde moatte, kin dit proses by statysk bepaalde struktueren neat feroarje oan de omfang fan de ynfloed fan S, M, ensfh.
Trochrinnende en frame-stipe: ûnder de oanname fan ’e wet fan Hooke, wurdt it krigen foar ien trochgeande stipe fan konstante seksje (fig.3) momint line werjûn ûnder a. De bûgspanningen binne evenredich mei de bûgmominten M. As beide loads gelyk tanimme, wurdt de P-limyt earst oerhelle by de middelste stipe B. De draachlimyt wurdt berikt as it limytmomint MDF ek yn it fjild berikt wurdt. Yn it gefal fan in balke dy’t oan beide kanten fan in konstante symmetryske seksje mei in konsintrearre krêft beklamme is (fig.4) momint equalization bestiet út it begjin. Wannear’t de P-limyt wurdt oertroffen, is der gjin feroaring yn ’e momintferdieling. Krektoarsom, yn it gefal fan in lyk ferdielde lading (Fig.5) it lykmeitsjen fan de mominten liedt ta in fermindering fan it knypmomint mei -2/3 Moer op -1/2 Mo.
Sl.4
Sl.3ensfh.5, respektivelik: bûge mominten: a) foar, b) limyt steat nei krêft regroeping; a) foar, b) nei it lykmeitsjen fan it momentum
Roosterkonstruksjes: by yntern statysk ûnbepaalde spanten binne der ferlykbere ôfhinklikens as by kozijnkonstruksjes. De sekundêre spanningen, dy’t relatearre binne oan de knooppunten dy’t stiif binne yn bûgen, kinne yn ’e earste approximaasje wurde ferwaarleazge by it evaluearjen fan de ladingskapasiteit. Plasticized seksjes hannelje fergelykber mei gewrichten, sadat de statyske aksje fan de balk ûnder de ultime lading dy’t kin noch drage is tichter by dy fan in ideaal truss mei gewrichten yn de knopen. By konstruksjes mei faak werhelle loads, wêrby’t rekken hâlden wurde moat mei ferskynsels fan wurgenssterkte, binne der dus grutte twifels tsjin it rekkenjen fan krêfteliking by dimensjearing. Krektoarsom, it is fan praktysk belang om te konkludearjen oer de ynfloed fan ’e ferpleatsing fan stipen. Sûnt de wurkje sterkte fan yndividuele strukturele eleminten hinget allinnich op ‘e spanning grinzen, en net op’ e grutte fan ‘e totale deformations, de ferpleatsing fan’ e stipet hawwe gjin effekt op de draach kapasiteit.
Ofwikseljende load: de oanname fan in konstante load gefal wurdt komselden realisearre. By brêgedragers binne der fariabele load steaten. Oannames oer krêften en spanning distribúsje yn yndividuele strukturele eleminten, dy’t ferienfâldigje, binne mienskiplik yn praktysk wurk mei stielen struktueren, neffens de foarige, se binne rjochtfeardige ûnder gewoane omstannichheden. Dit is benammen wier foar it negearjen fan lokale spanningspeaks. It kin net oanrikkemandearre wurde om de metoade fan dimensjearing neffens loadkapasiteit ûnder (dynamyske) wurgenslading ta te passen. Sa is de dimensjeproseduere neffens loadkapasiteit beheind ta it gefal fan foaral statyske loads, benammen foar konstruksjes yn ’e bou. Yn oare gefallen, dêr’t omtinken moat wurde betelle oan it uterlik fan wurgens, wichtige deformations sille moatte wurde útsletten en de teory fan elasticiteit nommen as basis. Dêrby moat stribbe wurde nei in foldwaande grutte ôfstân fan it opbringstpunt. De taaiens fan boustiel jout dan wat ekstra feiligens.
Alternating stress
Kâld stretching en fergrizing: Yn fig. 6 de spanning-dilataasjeline fan in rûne roede, dy’t bleatsteld wie oan wikseljende trek- en kompresjespanningen, waard tapast. Yndividuele loadprosessen wurde markearre mei nûmers neffens har folchoarder. Elastyske dilataasjes dy’t weromkomme by it lossen komme ek foar nei grutte streken yn ferhâlding mei de spanningen. By it feroarjen fan it spanningsteken ferdwynt de P-limyt hast folslein. Dêrom binne de elastyske eigenskippen fan boustiel tekene yn ’e kâlde steat net iens mei de oarspronklike wearden. Ofhinklik fan ’e foarige ferwurking kinne frij signifikante ferskillen toand wurde.
Fig. 6
Tegearre mei dat komme mear tekens fan fergrizing. Dizze term omfettet alle feroarings yn eigenskippen dy’t oer de tiid foarkomme sûnder eksterne ynfloed. Stretch-aging kin wurde waarnommen nei permaninte deformaasje troch kâld stretching. As permanint útstrekte testeksimplaren in skoft sûnder lading by keamertemperatuer efterlitten wurde, komme de treksterkte en, yn mindere mjitte, de tearsterkte boppe de oarspronklike wearde, wylst de ferlinging by brek ôfnimt (Fig. 7). It ferâlderingsproses duorret dagen, mar wurdt fermindere nei in pear oeren of mar minuten, as it strukturele stiel wurdt ferwaarme oant sawat 300 oC. It moat ek neamd wurde dat stretching aging tagelyk mei stretching bart, as dit bart by temp. 200 – 400 oC, dus yn it blauwe gloedgebiet.
Fig. 7 - a) útwreidingsline fan in dûbelbelaste roede; b) dilataasjeline fan in staaf spand yn in kâlde steat
Derfolgjende aksje en hysteresis: Yn in folslein elastysk materiaal is der in ûndûbelsinnige ûnderlinge ôfhinklikens tusken de spanning en deformaasje tastân, sadat bepaalde spanningen altyd oerienkomme mei deselde deformaasjes en oarsom. Mei in opjûne wet fan elastisiteit binne de deformaasjes net ôfhinklik fan ’e tiid dy’t ferrûn is sûnt de lading waard oanbrocht, en ek net fan ’e manier wêrop’t de lading wurdt tapast. Ofwikingen fan suver elastysk gedrach kinne beskreaun wurde yn twa graden fan approximaasje: yn it elastyske gebiet binne der lytse ôfwikingen; se kinne wurde negearre yn de earste approximation. Se kinne wurde bepaald troch krekte mjittingen, benammen by it fergelykjen fan de spanning tichter by de elastyske limyt. Dilataasje is nammentlik net allinnich in funksje fan spanning, mar by in sletten loadsyklus en deselde spanning is dy by it lossen altyd wat lytser as by it laden. Ofwiking fan folsleine elastisiteit, ie. it ferskil tusken oerienkommende útwreidingen by deselde spanningen hjit elastyske hysteresis. As de load syklus wurdt werhelle faker, dit wurdt krigen by net te hege voltages - in sletten lus fan hysteresis of damping. Sl. 8 toant de dempingslussen foar ferskate AC-lastwearden. De breedte fan de loops nimt sterk ta mei de hichte fan de spanning. It gebiet fan ’e lus is evenredich mei de formaasjewurk, dy’t by elke syklus ferlern giet en omset yn waarmte. Ek binne de deformations fariabele net allinich mei de hichte fan ‘e spanning, mar ek mei de tiid, se binne ôfhinklik fan’ e snelheid en metoade fan laden. It diel fan ’e ferfoarming, dat hinget fan ’e tiid, wurdt de nei-effekt neamd. Hysteresis en nei-effekt komme tagelyk. As regel binne se fan gjin praktysk belang foar dy soarten boustiel dy’t foarkomme yn stielen struktueren by keamertemperatuer.
Sl. 8
** Applikaasjenotysje: ** Histoaryske materiaal oantsjuttings, oannames, diagrammen en prosedueres yn ‘e tekst moatte net wurde brûkt as ferfanging foar hjoeddeistige noarmen, spesifike produkteigenskippen, berekkeningsmodel en saakkundige ferifikaasje fan’ e totale konstruksje.