स्टील स्ट्रक्चर्सची मूलभूत माहिती

महत्त्वाची व्यावसायिक सूचना: हा एक अभिलेखीय शैक्षणिक मजकूर आहे, वर्तमान डिझाइन तपशील, स्थिर गणना, लोड क्षमतेचा पुरावा किंवा उत्पादन आणि असेंबली सूचना नाही. स्टील स्ट्रक्चर्सच्या डिझाइनमध्ये अधिकृत डिझायनरच्या जबाबदारीसह, वैध नियम आणि मानकांनुसार वास्तविक क्रिया, कनेक्शन, स्थिरता, थकवा, आग, गंज आणि इतर सर्व संबंधित परिस्थिती समाविष्ट करणे आवश्यक आहे.

स्टील स्ट्रक्चर्सची रचना आणि बांधकाम हे Savo Kusić च्या सध्याच्या सार्वजनिक ऑफरचा भाग नाही. आजच्या उत्पादनात लाकडी खिडक्या, लाकडी-ॲल्युमिनियम खिडक्या आणि कस्टम दरवाजे यांचा समावेश आहे.

स्टील स्ट्रक्चर्समध्ये एक सामान्य वैशिष्ट्य आहे की त्यामध्ये मुख्यतः हॉट-रोल्ड स्टील असते. जॉइनिंग रिवेट्स, स्क्रू किंवा वेल्डिंग वापरून केले जाते. यामध्ये पूल, इमारती, उद्योग आणि खाणकाम, हायड्रोलिक अभियांत्रिकी, खांब, टॉवर, टाक्या, व्यापक अर्थाने आणि क्रेन, जहाजबांधणी, बॉयलर इत्यादींसाठी स्टील संरचनांचा समावेश आहे. खालील सादरीकरणांचा फोकस मूलभूत संकल्पनांवर उपचार आहे.

साहित्य

स्टील बांधकामांचे मुख्य बांधकाम साहित्य बांधकाम दर्जाचे स्टील S235, S275, S355, S420, S450 पासून रोल केलेले प्रोफाइल आहेत. मानकांवर अवलंबून, बांधकाम स्टीलचे अनेक प्रकार आहेत, जेथे वर्गीकरणातील संख्या सामान्यतः स्टीलची तन्य शक्ती दर्शवते. अनेक अक्षरे चिन्हे आहेत, जेथे या प्रकरणात S म्हणजे स्ट्रक्चरल स्टील. S, B (काँक्रीट स्टील्स, मजबुतीकरण) आणि Y (प्रेस्ट्रेसिंग स्टील) हे सर्वात सामान्य प्रकार वापरले जातात.

स्टील रोल केलेले समर्थन

स्टील प्रोफाइल केलेल्या समर्थनांची विस्तृत श्रेणी आहे आणि प्रत्येकाचा स्वतःचा उद्देश, फायदे आणि तोटे आहेत.

• यू-प्रोफाइल
• अरुंद पायांसह आय-प्रोफाइल (IPE, IPN)
• रुंद पायांसह आय-प्रोफाइल (HEA, HEB, HEM, HD)
• पोकळ प्रोफाइल/बॉक्सेस (गोल, चौरस, आयताकृती)
• पत्रके
• कोल्ड-फॉर्म्ड उत्पादने (कोल्ड रोलिंग करून आणि सपाट पट्टी फिरवून मिळते)

यातील प्रत्येक प्रोफाइल आकार, परिमाण, उद्देश इ. मध्ये भिन्न आहे. उदाहरणार्थ, 20 पेक्षा जास्त भिन्न IPN प्रोफाइल आहेत, जे परिमाणांमध्ये भिन्न आहेत; मोठे प्रोफाइल बकलिंग (फ्लेक्सरल आणि लॅटरल-टॉर्शनल), डिफ्लेक्शन इ. चांगल्या प्रकारे सहन करू शकतात.

ताण वाढल्यावर ते उत्पन्नाच्या बिंदूपर्यंत पोहोचतात की नाही यावर अवलंबून स्टीलचे चार वर्ग आहेत, विश्लेषण प्लास्टिक आहे की लवचिक आहे, क्रॉस सेक्शनची लोड क्षमता काय आहे, इ. जिथे पहिला वर्ग सर्वोत्तम आहे आणि चौथा सर्वात वाईट आहे. स्टीलची रचना आणि ताकद याबद्दल अधिक वाचता येईल येथे.

व्होल्टेज समीकरण आणि स्थिर लोडवर वहन क्षमता

असर क्षमता. स्टील स्ट्रक्चर्सची परिमाणे निश्चित केली जातात जेणेकरून लक्षणीय कायमस्वरूपी विकृती वगळण्यात येईल. तथापि, बऱ्याच प्रकरणांमध्ये, जेव्हा सर्वोच्च तुलनात्मक ताण उत्पन्नाच्या बिंदूपर्यंत पोहोचतो तेव्हा सहन करण्याची क्षमता कोणत्याही प्रकारे संपत नाही - नंतर विकृती तणावापेक्षा खूप वेगाने वाढतात. स्ट्रक्चरल स्टीलसाठी, सामान्य तणावाच्या परिस्थितीसाठी हूकच्या कायद्याची मर्यादा म्हणून जेव्हा उत्पन्न मिळते तेव्हा समान अवलंबित्व घेतले जाऊ शकते. एकसंध तणाव स्थितींच्या बाबतीत, जे प्रत्येक ठिकाणी समान असतात, जेव्हा समानुपातिकतेची मर्यादा ओलांडली जाते तेव्हा कोणतेही बदल होत नाहीत, त्याशिवाय एकूण विकृती तणावापेक्षा वेगाने वाढतात.

वाकताना ताणाचे समीकरण. बीम वाकण्याच्या बाबतीत, नेव्हीअर गृहीतकानुसार रेक्टलाइनर ताण वितरण लागू होते, जोपर्यंत काठावरील ताण σ=M/W प्रमाणतेची मर्यादा ओलांडत नाही. रेखांशाचा विस्तार ε = ε(σ). हे कमीतकमी लहान झुळकासाठी खरे आहे. आनुपातिकतेच्या ताणापेक्षा जास्त असलेले ताण ε विस्तारापेक्षा हळू हळू वाढू शकतात. अंजीर मध्ये. 1 दिलेल्या ऑपरेटिंग आकृतीसाठी आणि किनारी विस्ताराच्या विविध मूल्यांसाठी झुकणारा ताण वितरण दर्शविते. समानुपातिकतेचे क्षेत्र (सर्व व्होल्टेज रेषांवर वर्तुळाने चिन्हांकित केलेले) त्यामुळे वाढत्या काठाच्या विस्तारासह लहान आणि लहान होत जाते. एज व्होल्टेज प्रथम σF द्वारे मर्यादित आहे. अत्यंत लक्षणीय विकृती झाल्यानंतरच जास्तीत जास्त ताण σF वर वाढतो, ज्यामुळे स्ट्रक्चरल स्टील मजबुतीकरणाचा प्रभाव दिसून येतो (केस 5).

चित्र. 1 - बेंडिंग व्होल्टेज समानीकरण

ताणाच्या शिखरांचे समीकरण. एकाच ताणलेल्या ड्रिल केलेल्या रॉडमधील छिद्राच्या मध्यभागी रेखांशाच्या ताणांचे वितरण अंदाजे रेषेशी जुळते.2अंजीर मध्ये2. व्होल्टेज शिखर σmax हे d/b गुणोत्तरावर अवलंबून असते. हे बहुतेक σmax = च्या आसपास असते2-3σm, जेथे σm = S/FM  FM वरील छिद्रामुळे कमकुवत झालेल्या विभागातील तन्य ताणाचे सरासरी मूल्य दर्शवते. क्र.2व्होल्टेज स्थिती P-मर्यादा ओलांडत नाही तोपर्यंत वैध. उच्च भारांवर, विशिष्ट विस्तार साध्य करण्यासाठी, सरळ रेषेच्या नियमानुसार कमी व्होल्टेज फक्त छिद्राजवळ आवश्यक असतात. सर्वात जास्त ताणलेल्या बिंदूंवर, ताण यापुढे S च्या प्रमाणात वाढणार नाहीत, उलट हळू हळू वाढतील. सीमेवर ते संपूर्ण विभागात प्राप्त केले जाईल2-2अनुदैर्ध्य ताणांचे अंदाजे एकसमान वितरण σm = σf. कातरणे आणि आडवा ताण दुर्लक्षित होते. रॉडमधील बल S च्या संथ वाढीदरम्यान तणावाच्या समानीकरणाच्या घटना हे सिद्ध करतात की स्थिर भाराच्या प्रभावाखाली स्टील संरचनांसाठी नेहमीची पद्धत न्याय्य आहे, परिमाण करताना तणावाच्या शिखरांकडे दुर्लक्ष करणे आणि केवळ Fm कमकुवत विभागातील सरासरी ताण σm=S/Fm ची परवानगीयोग्य मूल्याशी तुलना करणे.

क्र.2

लोड क्षमतेनुसार आकारमान प्रक्रिया

लोड वाढते म्हणून, विभागात व्होल्टेज समानीकरण होते. असे केल्याने, विभागातील सर्वात जास्त तणावग्रस्त भागांपासून कमी तणावग्रस्त भागापर्यंत ताण पुन्हा एकत्र केले जातात. जोपर्यंत विकृती इतकी मोठी नसतात की समतोल स्थिती सेट करताना ती विचारात घ्यावी लागतील, तोपर्यंत ही प्रक्रिया स्थिरपणे निर्धारित संरचनांसह S, M, इ. च्या प्रभावाच्या परिमाणावर काहीही बदलू शकत नाही.

सतत आणि फ्रेम समर्थन: हूकच्या कायद्याच्या गृहीतकेनुसार, ते स्थिर विभागाच्या एका सतत समर्थनासाठी प्राप्त केले जाते (चित्र.3) एक खाली दर्शविलेली क्षण रेखा. बेंडिंग स्ट्रेस हे बेंडिंग मोमेंट्स M च्या प्रमाणात असतात. जर दोन्ही भार समान प्रमाणात वाढले, तर P-मर्यादा प्रथम मध्यम समर्थन B वर ओलांडली जाईल. जेव्हा फील्डमध्ये MDF मर्यादित क्षण गाठला जातो तेव्हा बेअरिंग मर्यादा गाठली जाते. एकाग्र शक्तीसह स्थिर सममितीय विभागाच्या दोन्ही बाजूंना चिकटलेल्या बीमच्या बाबतीत (अंजीर.4) क्षण समीकरण सुरुवातीपासून अस्तित्वात आहे. जेव्हा P-मर्यादा ओलांडली जाते, तेव्हा क्षण वितरणात कोणताही बदल होत नाही. त्याउलट, समान प्रमाणात वितरित लोडच्या बाबतीत (चित्र.5) क्षणांच्या समानीकरणामुळे पिंचिंग क्षण कमी होतो -2/3 Mबद्दल -1/2 Mo

क्र.4

क्र.3इ.5, अनुक्रमे: झुकण्याचे क्षण: अ) आधी, ब) सक्तीचे पुनर्गठन केल्यानंतर मर्यादा स्थिती; अ) आधी, ब) गती समान केल्यानंतर

जाळीदार बांधकामे: आंतरिक स्थिरपणे अनिश्चित ट्रससह, फ्रेम बांधकामांप्रमाणेच अवलंबित्व आहेत. दुय्यम ताण, जे नोड्सशी संबंधित आहेत जे वाकताना कठोर आहेत, लोड क्षमतेचे मूल्यांकन करताना पहिल्या अंदाजात दुर्लक्ष केले जाऊ शकते. प्लॅस्टिकाइज्ड विभाग सांध्याप्रमाणेच कार्य करतात, जेणेकरून गर्डरची स्थिर क्रिया ज्या अंतिम भाराखाली ती अजूनही वाहून नेऊ शकते ती नोड्समधील सांधे असलेल्या आदर्श ट्रसच्या जवळ असते. वारंवार भार असलेल्या बांधकामांच्या बाबतीत, ज्यामध्ये थकवा शक्तीच्या घटना लक्षात घेतल्या पाहिजेत, म्हणून परिमाण करताना शक्तींचे समानीकरण विचारात घेण्याच्या विरोधात मोठ्या शंका आहेत. त्याउलट, समर्थनांच्या विस्थापनाच्या प्रभावावर निष्कर्ष काढणे व्यावहारिक महत्त्व आहे. वैयक्तिक संरचनात्मक घटकांची कार्य शक्ती केवळ ताण मर्यादांवर अवलंबून असते आणि एकूण विकृतींच्या आकारावर अवलंबून नसल्यामुळे, समर्थनांच्या विस्थापनांचा भार सहन करण्याच्या क्षमतेवर कोणताही परिणाम होत नाही.

पर्यायी भार: स्थिर लोड केसचे गृहीतक क्वचितच लक्षात येते. ब्रिज गर्डर्ससह, व्हेरिएबल लोड स्थिती आहेत. वैयक्तिक स्ट्रक्चरल घटकांमध्ये शक्ती आणि तणाव वितरणाविषयी गृहितके, जे सुलभ करतात, स्टील स्ट्रक्चर्ससह व्यावहारिक कार्यामध्ये सामान्य आहेत, मागील एकानुसार, ते सामान्य परिस्थितीत न्याय्य आहेत. हे विशेषतः स्थानिक व्होल्टेज शिखरांकडे दुर्लक्ष करण्यासाठी सत्य आहे. (डायनॅमिक) थकवा लोडिंग अंतर्गत लोड क्षमतेनुसार आकारमानाची पद्धत लागू करण्याची शिफारस केली जाऊ शकत नाही. अशा प्रकारे, लोड क्षमतेनुसार आकारमान प्रक्रिया प्रामुख्याने स्थिर भारांच्या बाबतीत मर्यादित आहे, विशेषत: इमारत उद्योगातील बांधकामांसाठी. इतर प्रकरणांमध्ये, ज्यामध्ये थकवा दिसण्याकडे लक्ष दिले पाहिजे, लक्षणीय विकृती वगळल्या पाहिजेत आणि लवचिकतेचा सिद्धांत आधार म्हणून घ्यावा लागेल. असे करताना, एखाद्याने उत्पन्नाच्या बिंदूपासून पुरेसे मोठे अंतर ठेवण्याचा प्रयत्न केला पाहिजे. बांधकाम स्टीलचा कणखरपणा नंतर काही अतिरिक्त सुरक्षा प्रदान करतो.

वैकल्पिक ताण

कोल्ड स्ट्रेचिंग आणि वृद्धत्व: अंजीरमध्ये. 6 गोल रॉडची ताण-विसर्जन रेषा, जी वैकल्पिक तन्य आणि संकुचित ताणांच्या संपर्कात आली होती, लागू केली गेली. वैयक्तिक लोड प्रक्रिया त्यांच्या क्रमानुसार अंकांसह चिन्हांकित केल्या जातात. लवचिक फैलाव जे अनलोडिंगवर परत येतात ते ताणांच्या प्रमाणात मोठ्या ताणानंतर देखील होतात. व्होल्टेज चिन्ह बदलताना, पी-मर्यादा जवळजवळ पूर्णपणे अदृश्य होते. म्हणून, थंड स्थितीत काढलेल्या बांधकाम स्टीलचे लवचिक गुणधर्म मूळ मूल्यांशी सहमत नाहीत. मागील प्रक्रियेवर अवलंबून, लक्षणीय फरक दर्शविला जाऊ शकतो.

चित्र. 6

त्यासोबतच वृद्धत्वाची आणखी चिन्हे येतात. या संज्ञेमध्ये बाह्य प्रभावाशिवाय कालांतराने होणाऱ्या गुणधर्मांमधील सर्व बदलांचा समावेश होतो. कोल्ड स्ट्रेचिंगमुळे कायमस्वरूपी विकृत झाल्यानंतर स्ट्रेच एजिंग दिसून येते. जर कायमस्वरूपी ताणलेले चाचणी नमुने खोलीच्या तपमानावर लोड न करता काही काळ सोडले तर, तन्य शक्ती आणि काही प्रमाणात, फाडण्याची ताकद मूळ मूल्यापेक्षा वर जाते, तर ब्रेकच्या वेळी लांबपणा कमी होतो (चित्र 7). वृद्धत्वाची प्रक्रिया अनेक दिवस टिकते, परंतु संरचनात्मक स्टील सुमारे 300 oC पर्यंत गरम केल्यास काही तास किंवा फक्त मिनिटांपर्यंत कमी होते. हे देखील नमूद केले पाहिजे की स्ट्रेचिंग वृद्धत्व एकाच वेळी स्ट्रेचिंगसह येते, जर हे तात्पुरते घडते. 200 – 400 oC, म्हणजे निळ्या चमक भागात.

चित्र. 7 - अ) दुप्पट लोड केलेल्या रॉडची विस्तार रेखा; ब) थंड अवस्थेत पसरलेल्या रॉडची विस्तारित रेषा

नंतरची क्रिया आणि हिस्टेरेसीस: पूर्णपणे लवचिक सामग्रीमध्ये, तणाव आणि विकृत अवस्था यांच्यात एक अस्पष्ट परस्पर अवलंबित्व असते, ज्यामुळे विशिष्ट ताण नेहमी समान विकृतीशी संबंधित असतात आणि त्याउलट. लवचिकतेच्या दिलेल्या नियमानुसार, विकृती लोड लागू केल्यापासून निघून गेलेल्या वेळेवर अवलंबून नसते आणि भार ज्या पद्धतीने लागू केला जातो त्यावर देखील अवलंबून नसते. पूर्णपणे लवचिक वर्तनातील विचलनांचे अंदाजे दोन अंशांमध्ये वर्णन केले जाऊ शकते: लवचिक प्रदेशात लहान विचलन आहेत; पहिल्या अंदाजात त्यांच्याकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकते. ते अचूक मोजमापांद्वारे निश्चित केले जाऊ शकतात, विशेषत: जेव्हा तणावाची तुलना लवचिक मर्यादेच्या जवळ असते. अर्थात, विस्फारणे हे केवळ व्होल्टेजचे कार्य नाही, परंतु बंद लोड सायकल आणि समान व्होल्टेजसह, लोडिंगच्या तुलनेत अनलोडिंग दरम्यान ते नेहमी थोडेसे लहान असते. संपूर्ण लवचिकता पासून विचलन, म्हणजे. समान ताणांमध्ये संबंधित विस्तारांमधील फरकाला लवचिक हिस्टेरेसिस म्हणतात. जर भार चक्र अधिक वेळा पुनरावृत्ती होत असेल तर, हे खूप उच्च व्होल्टेजवर प्राप्त होते - हिस्टेरेसिस किंवा ओलसरपणाचे बंद लूप. क्र. 8 विविध AC लोड मूल्यांसाठी डॅम्पिंग लूप दर्शविते. लूपची रुंदी व्होल्टेजच्या उंचीसह जोरदार वाढते. लूपचे क्षेत्रफळ विकृतीच्या कामाच्या प्रमाणात असते, जे प्रत्येक चक्रात हरवले जाते आणि उष्णतेमध्ये रूपांतरित होते. तसेच, विकृती केवळ व्होल्टेजच्या उंचीवरच नाही तर वेळेनुसार बदलू शकतात, ते लोड करण्याच्या गती आणि पद्धतीवर अवलंबून असतात. विकृतीचा भाग, जो वेळेवर अवलंबून असतो, त्याला परिणाम म्हणतात. हिस्टेरेसिस आणि परिणाम एकाच वेळी होतात. नियमानुसार, खोलीच्या तपमानावर स्टील स्ट्रक्चर्समध्ये उद्भवणार्या अशा प्रकारच्या बांधकाम स्टीलसाठी त्यांचे व्यावहारिक महत्त्व नाही.

क्र. 8

ॲप्लिकेशन टीप: मजकूरातील ऐतिहासिक साहित्य पदनाम, गृहीतके, आकृत्या आणि कार्यपद्धती वर्तमान मानके, विशिष्ट उत्पादन वैशिष्ट्ये, गणना मॉडेल आणि एकूण बांधकामाच्या तज्ञ पडताळणीसाठी पर्याय म्हणून वापरल्या जाऊ नयेत.