Mahalagang propesyonal na tala: Ito ay isang archival na pang-edukasyon na teksto, hindi isang kasalukuyang detalye ng disenyo, static na pagkalkula, patunay ng kapasidad ng pagkarga o mga tagubilin sa pagmamanupaktura at pagpupulong. Ang disenyo ng mga istrukturang bakal ay dapat magsama ng mga aktwal na aksyon, koneksyon, katatagan, pagkapagod, sunog, kaagnasan at lahat ng iba pang nauugnay na kondisyon ayon sa wastong mga regulasyon at pamantayan, na may pananagutan ng awtorisadong taga-disenyo.

Ang disenyo at pagtatayo ng mga istrukturang bakal ay hindi bahagi ng kasalukuyang pampublikong alok ng Savo Kusić. Ang focus sa produksyon ngayon ay binubuo ng wooden Mga bintana, wooden-aluminum Mga bintana at custom doors.

Ang mga istrukturang bakal ay may karaniwang katangian dahil karamihan sa mga ito ay gawa sa mainit na pinagsamang bakal. Ang pagsali ay ginagawa gamit ang mga rivet, turnilyo o hinang. Kabilang dito ang mga istrukturang bakal para sa mga tulay, gusali, industriya at pagmimina, hydraulic engineering, mga haligi, mga tore, mga tangke, sa mas malawak na kahulugan at para sa mga crane, paggawa ng barko, boiler, atbp. Ang pokus ng mga sumusunod na presentasyon ay ang paggamot sa mga pangunahing konsepto.

Mga materyales

Ang pangunahing materyal ng konstruksiyon ng mga konstruksyon ng bakal ay mga pinagsamang profile mula sa kalidad ng konstruksiyon na bakal S235, S275, S355, S420, S450. Depende sa pamantayan, mayroong maraming iba’t ibang uri ng konstruksiyon na bakal, kung saan ang numero sa pag-uuri ay karaniwang nagpapahiwatig ng makunat na lakas ng bakal. Mayroong ilang mga simbolo ng titik, kung saan sa kasong ito ang S ay nangangahulugang structural steel. Ang pinakakaraniwang anyo na ginagamit ay S, B (kongkretong bakal, reinforcement) at Y (prestressing steel).

Bakal na pinagsamang suporta

Mayroong malawak na hanay ng bakal na profiled na suporta at bawat isa ay may sariling layunin, pakinabang at disadvantages.

  • Mga U-profile
  • I-profile na may makitid na binti (IPE, IPN)
  • I-profile na may malalawak na binti (HEA, HEB, HEM, HD)
  • Mga guwang na profile/kahon (bilog, parisukat, hugis-parihaba)
  • Mga sheet
  • Mga produktong cold-formed (nakukuha sa pamamagitan ng malamig na pag-roll ng flat strip at pag-twist ng flat strip)

Ang bawat isa sa mga profile na ito ay naiiba sa hugis, mga sukat, layunin, atbp. Halimbawa, mayroong higit sa 20 iba’t ibang mga profile ng IPN, na naiiba sa mga sukat; mas mahusay na makatiis ang mas malalaking profile sa buckling (flexural at lateral-torsional), mga deflection, atbp.

May apat na klase ng bakal depende kung umabot sila sa yield point kapag tumaas ang stress, kung plastic o elastic ang analysis, ano ang load capacity ng cross section, atbp kung saan ang unang klase ang pinakamaganda at ang pang-apat ang pinakamasama. Higit pa tungkol sa istraktura at lakas ng bakal ay mababasa dito.

Pagpantay ng boltahe at kapasidad ng pagdadala sa steady load

Bearing capacity. Ang mga sukat ng mga istrukturang bakal ay tinutukoy upang ang mga makabuluhang permanenteng deformation ay hindi kasama. Ang kapasidad ng tindig, gayunpaman, sa maraming mga kaso ay hindi nauubos sa anumang paraan kapag ang pinakamataas na comparative stress ay umabot sa yield point - pagkatapos ay ang mga deformation ay lumalaki nang mas mabilis kaysa sa mga stress. Para sa structural steel, ang parehong pag-asa tulad ng kapag nagbubunga ay maaaring kunin bilang limitasyon ng batas ni Hooke para sa pangkalahatang mga kondisyon ng stress. Sa kaso ng mga homogenous na estado ng stress, na pantay-pantay sa bawat lugar, walang pagbabagong nagaganap kapag nalampasan ang limitasyon ng proporsyonalidad, maliban na ang kabuuang mga deformasyon ay lumalaki nang mas mabilis kaysa sa stress.

Equalization ng stress sa panahon ng bending. Sa kaso ng bending ng isang beam, ang rectilinear stress distribution ayon sa Navier hypothesis ay nalalapat, hanggang sa ang edge stress σ=M/W ay hindi lalampas sa limitasyon ng proportionality. Mga pahaba na pagpapalawak ε = ε(σ). Ito ay totoo kahit para sa maliliit na liko. Ang mga stress na mas mataas kaysa sa proporsyonalidad na stress ay maaari lamang lumaki nang mas mabagal kaysa sa mga pagpapalawak na ε. Sa fig. Ipinapakita ng 1 ang pamamahagi ng bending stress para sa ibinigay na operating diagram at para sa iba’t ibang halaga ng pagpapalawak ng gilid. Ang lugar ng proporsyonalidad (minarkahan ng isang bilog sa lahat ng mga linya ng boltahe) samakatuwid ay nagiging mas maliit at mas maliit sa pagtaas ng paglawak ng gilid. Ang boltahe ng gilid ay unang nililimitahan ng σF. Pagkatapos lamang ng napakalaking deformation, tumataas ang maximum na stress sa σF, upang ang impluwensya ng structural steel reinforcement ay makikita (case 5).

Bending stress distribution sa iba’t ibang edge expansion

Fig. 1 - Baluktot na boltahe equalization

Equalization of stress peaks. Ang distribusyon ng longitudinal stresses sa buong seksyon sa gitna ng butas sa isang tensioned drilled rod ay humigit-kumulang tumutugma sa linyang 2 sa fig. 2. Ang boltahe peak σmax ay depende sa d/b ratio. Ito ay halos nasa paligid ng σmax = 2-3 σm, kung saan ang σm = S/FM ay tumutukoy sa average na halaga ng tensile stress sa seksyon na pinahina ng butas sa FM. Sl. Ang 2 ay may bisa hanggang sa lumampas ang estado ng boltahe sa P-limit. Sa mas mataas na pag-load, upang makamit ang isang tiyak na pagpapalawak, ang mga mas mababang boltahe ay kailangan lamang malapit sa butas kaysa ayon sa batas ng tuwid na linya. Sa mga pinaka-stressed na punto, ang mga stress ay hindi na tataas nang proporsyonal sa S, ngunit mas mabagal. Sa hangganan, ang humigit-kumulang na pare-parehong distribusyon ng mga longitudinal stresses σm = σf ay makukuha sa buong seksyon 2-2. Ang shear at transverse stresses ay napabayaan. Ang mga paglitaw ng pagkakapantay-pantay ng stress sa panahon ng mabagal na pagtaas ng puwersa S sa baras ay nagpapatunay na ang karaniwang pamamaraan para sa mga istrukturang bakal sa ilalim ng epekto ng isang static na pagkarga ay makatwiran, na huwag pansinin ang mga taluktok ng stress sa panahon ng dimensyon at upang ihambing lamang ang average na stress σm=S/Fm sa humina na seksyon Fm na may pinahihintulutang halaga.

Stress distribution sa paligid ng isang butas sa isang tensioned steel rod

Fig. 2

Pamamaraan ng pagdimensyon ayon sa kapasidad ng pagkarga

Habang tumataas ang pagkarga, nangyayari ang pagkakapantay-pantay ng boltahe sa seksyon. Sa paggawa nito, ang mga stress ay muling pinagsama-sama mula sa mga pinakastressed na bahagi ng seksyon hanggang sa hindi gaanong stressed. Hangga’t ang mga pagpapapangit ay hindi masyadong malaki na dapat silang isaalang-alang kapag nagtatakda ng mga kondisyon ng ekwilibriyo, ang prosesong ito ay hindi makakapagbago ng anuman sa laki ng impluwensya ng S, M, atbp. na may mga istrukturang natukoy nang statically.

Ang tuluy-tuloy at mga suporta sa frame: sa ilalim ng pagpapalagay ng batas ni Hooke, ito ay nakuha para sa isang tuluy-tuloy na suporta ng pare-parehong seksyon (Fig.3) linya ng sandali na ipinapakita sa ilalim ng a. Ang mga bending stresses ay proporsyonal sa mga bending moments M. Kung ang parehong mga load ay tumaas nang pantay, ang P-limit ay unang lalampas sa gitnang suporta B. Ang limitasyon ng tindig ay naabot kapag ang limitasyon ng sandali ng MDF ay naabot din sa field. Sa kaso ng isang sinag na naka-clamp sa magkabilang panig ng isang pare-parehong simetriko na seksyon na may isang puro puwersa (fig.4) ang pagkakapantay-pantay ng sandali ay umiiral mula sa simula. Kapag nalampasan ang P-limit, walang pagbabago sa pamamahagi ng sandali. Sa kabaligtaran, sa kaso ng isang pantay na ipinamamahagi na pagkarga (Fig.5) ang pagkakapantay-pantay ng mga sandali ay humahantong sa pagbawas ng sandali ng pagkurot na may -2/3 Mtungkol sa -1/2 Mo.

Diagram ng isang sinag na naka-clamp sa magkabilang panig na may puro puwersa

Sl.4

Mga linya ng sandali bago at pagkatapos ng muling pamimigay ng sandali

Sl.3atbp.5, ayon sa pagkakabanggit: mga baluktot na sandali: a) bago, b) limitasyon ng estado pagkatapos ng puwersang muling pagpapangkat; a) bago, b) pagkatapos mapantayan ang momentum

Mga konstruksyon ng sala-sala: na may panloob na statically indeterminate trusses, may mga katulad na dependency tulad ng sa mga frame construction. Ang mga pangalawang stress, na nauugnay sa mga node na matigas sa baluktot, ay maaaring mapabayaan sa unang pagtatantya kapag sinusuri ang kapasidad ng pagkarga. Ang mga plasticized na seksyon ay kumikilos nang katulad sa mga joints, upang ang static na pagkilos ng girder sa ilalim ng ultimate load na maaari pa rin nitong dalhin ay mas malapit sa isang perpektong salo na may mga joints sa mga node. Sa kaso ng mga konstruksyon na may madalas na paulit-ulit na mga pagkarga, kung saan dapat isaalang-alang ang mga phenomena ng lakas ng pagkapagod, samakatuwid ay may malaking pag-aalinlangan laban sa pagsasaalang-alang ng pagkakapantay-pantay ng mga puwersa sa panahon ng dimensyon. Sa kabaligtaran, praktikal na kahalagahan na magtapos sa impluwensya ng pag-alis ng mga suporta. Dahil ang lakas ng pagtatrabaho ng mga indibidwal na elemento ng istruktura ay nakasalalay lamang sa mga limitasyon ng stress, at hindi sa laki ng kabuuang mga deformation, ang mga displacement ng mga suporta ay walang epekto sa kapasidad ng tindig.

Alternating load: ang pagpapalagay ng pare-parehong load case ay bihirang maisakatuparan. Sa mga bridge girder, may mga variable na estado ng pagkarga. Ang mga pagpapalagay tungkol sa mga puwersa at pamamahagi ng stress sa mga indibidwal na elemento ng istruktura, na nagpapasimple, ay karaniwan sa praktikal na gawain na may mga istrukturang bakal, ayon sa nauna, ang mga ito ay nabibigyang-katwiran sa ilalim ng mga ordinaryong pangyayari. Ito ay totoo lalo na para sa pagpapabaya sa mga lokal na taluktok ng boltahe. Hindi maaaring irekomendang ilapat ang paraan ng pagdimensyon ayon sa kapasidad ng pagkarga sa ilalim ng (dynamic) na paglo-load ng nakakapagod. Kaya, ang pamamaraan ng dimensyon ayon sa kapasidad ng pagkarga ay limitado sa kaso ng nakararami sa mga static na pagkarga, lalo na sa mga konstruksyon sa industriya ng gusali. Sa ibang mga kaso, kung saan dapat bigyang pansin ang hitsura ng pagkapagod, ang mga makabuluhang pagpapapangit ay kailangang ibukod at ang teorya ng pagkalastiko ay kinuha bilang batayan. Sa paggawa nito, dapat magsikap ang isa para sa isang sapat na malaking distansya mula sa yield point. Ang tigas ng construction steel ay nagbibigay ng karagdagang seguridad.

Alternating stress

Malamig na pag-uunat at pagtanda: Sa fig. 6 ang linya ng stress-dilation ng isang round rod, na nakalantad sa mga alternating tensile at compressive stresses, ay inilapat. Ang mga indibidwal na proseso ng pag-load ay minarkahan ng mga numero ayon sa kanilang pagkakasunud-sunod. Ang mga nababanat na paglawak na bumabalik sa pagbabawas ay nagaganap din pagkatapos ng malalaking pag-abot sa proporsyon sa mga diin. Kapag binabago ang pag-sign ng boltahe, ang P-limit ay halos ganap na nawawala. Samakatuwid, ang mga nababanat na katangian ng konstruksiyon na bakal na iginuhit sa malamig na estado ay hindi sumasang-ayon sa mga orihinal na halaga. Depende sa nakaraang pagpoproseso, maaaring magpakita ng mga makabuluhang pagkakaiba.

Stress–dilation line sa ilalim ng alternating loading ng steel rod

Fig. 6

Kasabay nito ay higit pang mga palatandaan ng pagtanda. Kasama sa terminong ito ang lahat ng pagbabago sa mga katangian na nangyayari sa paglipas ng panahon nang walang panlabas na impluwensya. Ang pag-iipon ng kahabaan ay maaaring maobserbahan pagkatapos ng permanenteng pagpapapangit sa pamamagitan ng malamig na pag-uunat. Kung ang permanenteng naka-stretch na mga specimen ng pagsubok ay naiwan sa loob ng ilang oras na walang load sa room temperature, ang tensile strength at, sa isang mas mababang lawak, ang tearing strength ay tumaas sa orihinal na halaga, habang ang elongation sa break ay bumababa (Fig. 7). Ang proseso ng pagtanda ay tumatagal ng ilang araw, ngunit nababawasan sa ilang oras o minuto lamang, kung ang structural steel ay pinainit sa humigit-kumulang 300 oC. Dapat ding banggitin na ang stretching aging ay nangyayari nang sabay-sabay sa stretching, kung nangyari ito sa temp. 200 – 400 oC, ibig sabihin, sa asul na glow area.

Paghahambing ng dilatation ng reloaded at cold stretched rod

Fig. 7 - a) expansion line ng double loaded rod; b) dilation line ng isang baras na nakaunat sa malamig na estado

Kasunod na pagkilos at hysteresis: Sa isang ganap na nababanat na materyal, mayroong isang hindi malabo na pag-asa sa pagitan ng stress at deformation state, upang ang ilang mga stress ay palaging tumutugma sa parehong mga deformation at vice versa. Sa isang ibinigay na batas ng pagkalastiko, ang mga deformation ay hindi nakasalalay sa lumipas na oras mula noong inilapat ang pagkarga, at hindi rin sa paraan kung saan inilalapat ang pagkarga. Ang mga paglihis mula sa purong nababanat na pag-uugali ay maaaring inilarawan sa dalawang antas ng pagtatantya: sa nababanat na rehiyon mayroong mga maliliit na paglihis; maaari silang balewalain sa unang pagtatantya. Maaari silang matukoy sa pamamagitan ng tumpak na mga sukat, lalo na kapag inihahambing ang stress na mas malapit sa nababanat na limitasyon. Ibig sabihin, ang dilatation ay hindi lamang isang function ng boltahe, ngunit sa isang closed load cycle at ang parehong boltahe, ito ay palaging bahagyang mas maliit sa panahon ng alwas kaysa sa panahon ng paglo-load. Paglihis mula sa kumpletong pagkalastiko, ibig sabihin. ang pagkakaiba sa pagitan ng kaukulang pagpapalawak sa parehong mga stress ay tinatawag na elastic hysteresis. Kung ang pag-load ng cycle ay paulit-ulit na mas madalas, ito ay nakuha sa hindi masyadong mataas na boltahe - isang closed loop ng hysteresis o pamamasa. Sl. Ipinapakita ng 8 ang mga damping loop para sa iba’t ibang value ng AC load. Ang lapad ng mga loop ay tumataas nang malakas sa taas ng boltahe. Ang lugar ng loop ay proporsyonal sa gawaing pagpapapangit, na nawala sa bawat pag-ikot at na-convert sa init. Gayundin, ang mga deformation ay variable hindi lamang sa taas ng boltahe kundi pati na rin sa oras, depende sila sa bilis at paraan ng paglo-load. Ang bahagi ng pagpapapangit, na nakasalalay sa oras, ay tinatawag na aftereffect. Ang hysteresis at aftereffect ay nangyayari nang sabay-sabay. Bilang isang patakaran, ang mga ito ay walang praktikal na kahalagahan para sa mga uri ng konstruksiyon na bakal na nangyayari sa mga istrukturang bakal sa temperatura ng silid.

Ang hysteresis loops sa iba’t ibang antas ng alternating load

Sl. 8

Application Note: Ang mga makasaysayang materyal na pagtatalaga, pagpapalagay, diagram at pamamaraan sa teksto ay hindi dapat gamitin bilang kapalit para sa kasalukuyang mga pamantayan, mga partikular na katangian ng produkto, modelo ng pagkalkula at pag-verify ng dalubhasa sa kabuuang konstruksyon.