Shënim i rëndësishëm eksperti: Ky është një tekst arsimor arkivor, jo një specifikim aktual i dizajnit, llogaritje statike, dëshmi e kapacitetit të ngarkesës ose udhëzime prodhimi dhe montimi. Dizajni i strukturave të çelikut duhet të përfshijë efektet aktuale, nyjet, qëndrueshmërinë, lodhjen, zjarrin, korrozionin dhe të gjitha kushtet e tjera përkatëse sipas rregulloreve dhe standardeve të vlefshme, me përgjegjësinë e projektuesit të autorizuar.

Projektimi dhe ndërtimi i konstruksioneve të çelikut nuk është pjesë e ofertës aktuale publike të Savo Kusić. Fokusi i prodhimit të sotëm përbëhet nga dritare druri, dritare prej druri-alumini dhe dyer me porosi.

Strukturat e çelikut kanë një veçori të përbashkët në atë që janë bërë kryesisht prej çeliku të petëzuar në nxehtësi. Bashkimi bëhet duke përdorur thumba, vida ose saldim. Këtu përfshihen strukturat e çelikut për ura, ndërtesa, industri dhe miniera, inxhinieri hidraulike, shtylla, kulla, tanke, në një kuptim më të gjerë dhe për vinça, ndërtimin e anijeve, kaldaja, etj. Fokusi i prezantimeve të mëposhtme është trajtimi i koncepteve bazë.

Materialet

Materiali kryesor i ndërtimit të konstruksioneve prej çeliku janë profilet e mbështjellë nga çeliku cilësor i ndërtimit S235, S275, S355, S420, S450. Në varësi të standardit, ekzistojnë disa lloje të ndryshme të çelikut të ndërtimit, ku numri në klasifikim zakonisht tregon rezistencën në tërheqje të çelikut. Ka disa simbole shkronjash, ku në këtë rast S do të thotë çeliku strukturor. Format më të zakonshme të përdorura janë S, B (çelik betoni, përforcim) dhe Y (çelik paranderues).

Mbështetëse të mbështjellë çeliku

Ekziston një gamë e gjerë mbështetësesh të profilizuara prej çeliku dhe secila ka qëllimin, avantazhet dhe disavantazhet e veta.

  • U-profile
  • I-profile me këmbë të ngushta (IPE, IPN)
  • I-profile me këmbë të gjera (HEA, HEB, HEM, HD)
  • Profilet/kutitë e zbrazëta (të rrumbullakëta, katrore, drejtkëndore)
  • Fletët
  • Produkte të formuara në të ftohtë (të përftuara nga rrotullimi i ftohtë i një shiriti të sheshtë dhe përdredhja e një shiriti të sheshtë)

Secili prej këtyre profileve ndryshon në formë, dimensione, qëllim, etj. Për shembull, ka mbi 20 profile të ndryshme IPN, të cilat ndryshojnë në dimensione; profilet më të mëdha mund t’i rezistojnë më mirë përkuljeve (përkulëse dhe anash-përdredhëse), devijimeve, etj.

Janë katër klasa çeliku në varësi të faktit nëse arrijnë pikën e rendimentit kur sforcimi është rritur, nëse analiza është plastike apo elastike, sa është kapaciteti i ngarkesës së prerjes tërthore etj. ku klasa e parë është më e mira dhe e katërta është më e keqja. Më shumë rreth strukturës dhe forcës së çelikut mund të lexoni këtu.

Barazimi i tensionit dhe kapaciteti mbajtës në ngarkesë të qëndrueshme

Kapaciteti mbajtës. Dimensionet e konstruksioneve të çelikut përcaktohen në mënyrë që të përjashtohen deformimet e rëndësishme të përhershme. Kapaciteti mbajtës, nga ana tjetër, në shumë raste nuk shterohet në asnjë mënyrë kur sforcimi më i lartë krahasues arrin pikën e rrjedhjes - atëherë deformimet rriten shumë më shpejt se sforcimet. Për çelikun strukturor, e njëjta varësi si kur jepet mund të merret si kufiri i ligjit të Hukut për gjendjet e përgjithshme të stresit. Në rastin e gjendjeve të stresit homogjen, të cilat janë të barabarta në çdo vend, nuk ndodhin ndryshime kur tejkalohet kufiri i proporcionalitetit, përveç se deformimet totale rriten më shpejt se stresi.

Barazimi i sforcimit gjatë përkuljes. Në rastin e përkuljes së një trau, zbatohet shpërndarja drejtvizore e sforcimit sipas hipotezës Navier, derisa sforcimi i skajit σ=M/W të mos kalojë kufirin e proporcionalitetit. Zgjerimet gjatësore ε = ε(σ). Kjo është e vërtetë të paktën për kthesa të vogla. Sforcimet që janë më të larta se stresi proporcional mund të rriten vetëm më ngadalë se zgjerimet ε. Në fig. 1 tregon shpërndarjen e stresit të përkuljes për diagramin e dhënë të funksionimit dhe për vlera të ndryshme të zgjerimit të skajit. Zona e proporcionalitetit (e shënuar me një rreth në të gjitha linjat e tensionit) për këtë arsye bëhet gjithnjë e më e vogël me rritjen e zgjerimit të skajit. Tensioni i skajit fillimisht kufizohet nga σF. Vetëm pas deformimeve shumë domethënëse sforcimi maksimal ngrihet mbi σF, në mënyrë që ndikimi i armaturës konstruktive të çelikut të bëhet i dukshëm (rasti 5).

Shpërndarja e stresit të përkuljes në zgjerime të ndryshme të skajeve

Fig. 1 - Barazimi i tensionit të përkuljes

Barazimi i majave të stresit. Shpërndarja e sforcimeve gjatësore në të gjithë seksionin përmes mesit të vrimës në një shufër të shpuar të tendosur përafërsisht korrespondon me vijën 2 në fig. 2. Pika e tensionit σmax varet nga raporti d/b. Është kryesisht rreth σmax = 2-3 σm, ku σm = S/FM tregon vlerën mesatare të sforcimit në tërheqje në seksionin e dobësuar nga vrima në FM. Sl. 2 është e vlefshme derisa gjendja e tensionit të kalojë kufirin P. Në ngarkesa më të mëdha, për të arritur një zgjerim të caktuar, vetëm afër vrimës kërkohen tensione më të ulëta se sipas ligjit të vijës së drejtë. Në pikat më të stresuara, sforcimet nuk do të rriten më proporcionalisht me S, por më ngadalë. Në kufi, do të merret një shpërndarje afërsisht uniforme e sforcimeve gjatësore σm = σf në të gjithë seksionin 2-2. Sforcimet prerëse dhe tërthore janë lënë pas dore. Dukuritë e barazimit të stresit gjatë rritjes së ngadaltë të forcës S në shufër dëshmojnë se mënyra e zakonshme e konstruksioneve të çelikut nën efektin e një ngarkese statike është e justifikuar, për të injoruar majat e stresit gjatë dimensionimit dhe për të krahasuar vetëm stresin mesatar σm=S/Fm në seksionin e dobësuar Fm me vlerën e lejuar.

Shpërndarja e stresit rreth një vrime në një shufër çeliku të tensionuar

Fig. 2

Procedura e dimensionimit sipas kapacitetit të ngarkesës

Ndërsa ngarkesa rritet, barazimi i tensionit ndodh në seksion. Duke vepruar kështu, sforcimet rigrupohen nga pjesët më të stresuara të seksionit në ato më pak të stresuara. Për sa kohë që deformimet nuk janë aq të mëdha sa duhet të merren parasysh gjatë vendosjes së kushteve të ekuilibrit, ky proces nuk mund të ndryshojë asgjë në madhësinë e ndikimit të S, M etj. me struktura të përcaktuara statikisht.

Mbështetje të vazhdueshme dhe kornizë: sipas supozimit të ligjit të Hooke-it, fitohet për një mbështetje të vazhdueshme të seksionit konstant (fig.3) vija e momentit e treguar nën a. Sforcimet e përkuljes janë proporcionale me momentet e përkuljes M. Nëse të dyja ngarkesat rriten në mënyrë të barabartë, kufiri P fillimisht do të tejkalohet në suportin e mesëm B. Kufiri mbajtës arrihet kur momenti kufizues MDF arrihet edhe në terren. Në rastin e një trau të mbërthyer në të dy anët e një seksioni simetrik konstant me një forcë të përqendruar (fig.4) barazimi i momentit ekziston që në fillim. Kur tejkalohet kufiri P, nuk ka ndryshim në shpërndarjen e momentit. Përkundrazi, në rastin e një ngarkese të shpërndarë në mënyrë të barabartë (Fig.5) barazimi i momenteve çon në një reduktim të momentit të pinching me -2/3 Mrreth me -1/2 Mo.

Diagrami i një trau të mbërthyer në të dy anët me një forcë të përqendruar

Sl.4

Linjat e momentit para dhe pas rishpërndarjes së momentit

Fig. 3 dhe të ngjashme. 5, përkatësisht: momentet e përkuljes: a) para, b) gjendja kufi pas rigrupimit të forcës; a) para, b) barazimi pas momentit

Konstruksionet me rrjetë: me kapa të papërcaktuar nga brenda statikisht, ka varësi të ngjashme si me konstruksionet e kornizës. Sforcimet dytësore, të cilat lidhen me nyjet që janë të ngurtë në përkulje, mund të neglizhohen në përafrimin e parë kur vlerësohet kapaciteti i ngarkesës. Seksionet e plastifikuara veprojnë në mënyrë të ngjashme me nyjet, kështu që veprimi statik i trarëve nën ngarkesën përfundimtare që mund të mbajë është më i afërt me atë të një trungu ideal me nyje në nyje. Në rastin e konstruksioneve me ngarkesa të përsëritura shpesh, në të cilat duhen marrë parasysh dukuritë e rezistencës së lodhjes, ka dyshime të konsiderueshme kundër marrjes parasysh të barazimit të forcave gjatë dimensionimit. Përkundrazi, është me rëndësi praktike të konkludohet për ndikimin e zhvendosjes së mbështetësve. Meqenëse forca e punës e elementeve të veçanta strukturore varet vetëm nga kufijtë e sforcimeve dhe jo nga madhësia e deformimeve totale, zhvendosjet e mbështetësve nuk kanë ndikim në kapacitetin mbajtës.

Ngarkesë alternative: supozimi i një rasti të ngarkesës konstante realizohet rrallë. Me trarët e urës, ka gjendje të ndryshueshme të ngarkesës. Supozimet për shpërndarjen e forcave dhe sforcimeve në elemente të veçanta strukturore, të cilat thjeshtojnë, janë të zakonshme në punën praktike me konstruksione çeliku, sipas asaj të mëparshme, ato justifikohen në rrethana të zakonshme. Kjo është veçanërisht e vërtetë për neglizhimin e majave të tensionit lokal. Nuk mund të rekomandohet aplikimi i metodës së dimensionimit sipas kapacitetit të ngarkesës nën ngarkimin (dinamik) të lodhjes. Kështu, procedura e dimensionimit sipas kapacitetit të ngarkesës është e kufizuar në rastin e ngarkesave kryesisht statike, veçanërisht për ndërtimet në industrinë e ndërtimit. Në raste të tjera, në të cilat duhet kushtuar vëmendje shfaqjes së lodhjes, do të duhet të përjashtohen deformimet e rëndësishme dhe të merret për bazë teoria e elasticitetit. Duke vepruar kështu, duhet të përpiqeni për një distancë mjaft të madhe nga pika e rendimentit. Rezistenca e çelikut të ndërtimit siguron më pas një siguri shtesë.

Stresi alternativ

Tresion dhe plakje të ftohtë: Në fig. 6 u aplikua linja sforcim-zgjerimi i një shufre të rrumbullakët, e cila ishte e ekspozuar ndaj sforcimeve të alternuara tërheqëse dhe shtypëse. Proceset individuale të ngarkesës shënohen me numra sipas renditjes së tyre. Dilatimet elastike që kthehen pas shkarkimit ndodhin gjithashtu pas shtrirjeve të mëdha në proporcion me sforcimet. Kur ndryshoni shenjën e tensionit, kufiri P pothuajse zhduket plotësisht. Prandaj, vetitë elastike të çelikut të ndërtimit të tërhequr në gjendje të ftohtë nuk përputhen me vlerat origjinale. Në varësi të përpunimit të mëparshëm, mund të shfaqen dallime mjaft domethënëse.

Linja stres-zgjerim nën ngarkimin e alternuar të shufrës së çelikut

Fig. 6

Së bashku me këtë vijnë edhe më shumë shenja të plakjes. Ky term përfshin të gjitha ndryshimet në vetitë që ndodhin me kalimin e kohës pa ndikim të jashtëm. Plakja e shtrirjes mund të vërehet pas deformimit të përhershëm me shtrirje të ftohtë. Nëse ekzemplarët e provës të shtrirë përgjithmonë lihen për ca kohë pa ngarkesë në temperaturën e dhomës, forca në tërheqje dhe, në një masë më të vogël, forca e grisjes ngrihen mbi vlerën origjinale, ndërsa zgjatja në thyerje zvogëlohet (Fig. 7). Procesi i plakjes zgjat me ditë, por reduktohet në disa orë ose vetëm minuta, nëse çeliku strukturor nxehet në rreth 300 oC. Gjithashtu duhet përmendur se shtrirja e plakjes ndodh njëkohësisht me shtrirjen, nëse kjo ndodh në temp. 200 – 400 oC, pra në zonën e shkëlqimit blu.

Krahasimi i dilatimit të shufrës së ringarkuar dhe të shtrirë në të ftohtë

Fig. 7 - a) linja e zgjerimit të një shufre me ngarkesë të dyfishtë; b) linja e zgjerimit të një shufre të shtrirë në gjendje të ftohtë

Veprimi i mëpasshëm dhe histereza: Në një material tërësisht elastik, ekziston një varësi reciproke e paqartë midis gjendjes së sforcimit dhe deformimit, në mënyrë që sforcimet e caktuara të korrespondojnë gjithmonë me të njëjtat deformime dhe anasjelltas. Me një ligj të caktuar të elasticitetit, deformimet nuk varen nga koha e kaluar që nga aplikimi i ngarkesës, dhe gjithashtu jo nga mënyra në të cilën është aplikuar ngarkesa. Devijimet nga sjellja thjesht elastike mund të përshkruhen në dy shkallë përafrimi: në rajonin elastik ka devijime të vogla; ato mund të injorohen në përafrimin e parë. Ato mund të përcaktohen me matje të sakta, veçanërisht kur krahasojmë stresin më afër kufirit elastik. Gjegjësisht, dilatimi nuk është vetëm funksion i tensionit, por me një cikël ngarkese të mbyllur dhe të njëjtin tension, ai është gjithmonë pak më i vogël gjatë shkarkimit sesa gjatë ngarkimit. Devijimi nga elasticiteti i plotë, dmth. diferenca ndërmjet zgjerimeve përkatëse në të njëjtat sforcime quhet histerezë elastike. Nëse cikli i ngarkesës përsëritet më shpesh, kjo fitohet në tensione jo shumë të larta - një lak i mbyllur i histerezës ose amortizimit. Sl. 8 tregon unazat e amortizimit për vlera të ndryshme të ngarkesës AC. Gjerësia e sytheve rritet fuqishëm me lartësinë e tensionit. Zona e lakut është proporcionale me punën e deformimit, e cila humbet në çdo cikël dhe shndërrohet në nxehtësi. Gjithashtu, deformimet janë të ndryshueshme jo vetëm me lartësinë e tensionit por edhe me kohën, varen nga shpejtësia dhe mënyra e ngarkimit. Pjesa e deformimit, e cila varet nga koha, quhet pasefekt. Histereza dhe efekti i mëvonshëm ndodhin njëkohësisht. Si rregull, ato nuk kanë rëndësi praktike për ato lloje të çelikut të ndërtimit që ndodhin në strukturat e çelikut në temperaturat e dhomës.

Hysteresis qarkullon në nivele të ndryshme të ngarkesës alternative

Sl. 8

Shënim i aplikimit: Emërtimet, supozimet, diagramet dhe procedurat e materialit historik në tekst nuk duhet të përdoren si zëvendësim për standardet aktuale, karakteristikat specifike të produktit, modelin e llogaritjes dhe verifikimin ekspert të konstruksionit të përgjithshëm.