ELEMENTE DE CONSTRUCTII METALICE

ELEMENTE DE CONSTRUCTII METALICE

CAPITOLUL 8Principii generale de alcatuire a elementelor

de constructii metalice 3.1 Tipuri si forme Constructiile metalice sunt deosebit de variate atat ca forma si marimea , cat si ca destinatie : hale,cladiri etajate,stalpi pentru transport energie electrica,poduri de calre ferata si sosea,stalpi pentru funiculare,estacade,rezervoare,conducte,structuri de rezistenta pentru macarale,etc. Constructiile metalice sunt alcatuite din elemente legate intre ele in diferite moduri.Elementele constructiilor metalice se pot grupa astfel:

a) Bare la care lungimea este mult mai mare in comparatie ca dimensiunile sectiunii transversale .Dupa forma axei lor,barele sunt drepte sau au curbe.Cele mai multe constructii metalice sunt alcatuite din bare legate intre ele articulat sau rigid.In aceasta categorie intra grinzile,grinzile cu zabrele,arcele,stalpii,etc.

b) Placi la care doua dimensiuni sunt mult mai mari in comparatie cu a treia.Dupa forma suprafetei mediane,placile pot fi plane sau curbe.In aceasta categorie intra planseele,peretii si fundul rezervoarelor,buncarele,tuburile,etc.

c) Piesele masive,lacare cele trei dimensiuni sunt de acelasi ordin de marime.Acest tip de constructii metalice se intalneste foarte rar in constructiile metalice.Ar putea intra in aceasta categorie piesele usor aparate de reazem. In ansamblul ei,o constructie metalica este un complex spatial; cele mai multe constructii metalice se pot descompune in sisteme plane,care la randul lor sunt alcatuite din bare,placi,reazeme.

Elementele cele mai importante ce intra in alcatuirea unei structurii metalice sunt : Grinzi cu zabrele. Sunt formate din bare legate intre ele la noduri,alcatuind intre ele sisteme indeformabile din punct de vedere geometric.In ansamblul lor,grinzile cu zabrele sunt solicitate la incovoiere insa barele care le compun sunt solicitate la eforturi axiale.Din cauza rigiditatii nodurilor sau a unor incarcari intre noduri, in bare apar si eforturi de incovoiere.

Grinzi cu sectiune plina.Sunt bare solicitate preponderent la incovoiere.Ele pot fi alcatuite din profile laminate simple (U,I) sau sunt compuse din tole,platbande,corniere,solidarizate prin sudura sau nituire.Axele grinzilor pot fi drepte sau curbe.

Stalpi.Sunt elementele de constructie verticale , uneori cu o oarecare inclinare,care au rolul de a prelua incarcarile date de diferite parti ale constructiei si de a le transmite fundatiilor.Stalpii pot avea sectiune plansa sau cu zabrele.Solicatariile preponderente ale stalpilor sunt eforturile de compresiune si incovoiere .

Piesele de rezemare.Sunt elemente care au rolul de aprelua incarcari de la anumite parti ale constructiei si de a le transmite altori parti sau fundatiilor (aparate de reazem,bazele stalpilor)

3.2 Principii generale de alcatuire

Modul de alcatuire a elementelor unei constructii depinde de marimea constructiei,de felul si valoarea incarcarilor

Criteriile ce treebuie avute in vedere la alcatuirea elementelor componente ale unei constructii metalice sunt : a) Simplitatea constructiei .Elementele unei constructii metalice trebuie alcatuite cat mai simplu pentru a se putea exacuta usor si ieftin.La alcatuirea lor trebuie folosita cat mai putine tipuri de profile.

b) Natura eforturilor.Sectiunile elementelor trebuie alese astfel sa corespunda eforturilor.De exemplu la o bara intinsa este rational ca materialul sa fie grupa in jurul axei ei iar la o bara comprimata este indicat ca materialul sa fie cat mai departe de axa pentru ca bara sa reziste mai bine la flambaj.In fig 8.1 este aratata o bara cu sectiunea formata din patru corniere;in fig 8.1 a este arata modul de realizare in cazul solicitarii de intindere iar fig 8,1b in cazul solicitarii de compresiune.

Fig. (8.1)c) Modul de executie.Sectiunile barelor se alcatuiesc diferit in functie de mijlocul de imbinare :nituri,suruburi,sudura

d) Rigiditatea barelor.Acest criteriu impune ca barele sa aiba o rigiditate suficient de mare pentru a nu se deforma in timpul transportului sau sa nu vibreze in timplu exploatarii.Pentru aceasta se impune pentru bare o valoare maxima a coeficientului de zveltete.e) Simetria.barele constructiilor metalice trebuie sa aiba sectiuni simetrice cel putin in raport cu planul in care actioneaza fortele.Sectiunile nesimetrice lucreaza dezavantajos si din aceasta cauza nu sunt indicate.

f) Variatia sectiunilor.In cazul in care eforturile variaza in lungul barelor (talplile grinzilor cu zabrele,grinzile cu inima plina) este necesar sa se adopte asemenea sectiuni care sa permita variatia lor fara deplasarea axelor lor

g) Inadirea barelor:Deoarece profilele laminate au lungimi limitate ,apare deseori necesitatea unor inadiri a lor in lungul barelor.Inadieile trebuie concepute cat mai simplu si asa in fel incat sa nuconstituie puncte slabe pentru rezistenta barei.Zonele in care se fac inadirile trebuie sa aiba eforturi cat mai mici si sa permita o executie cat mai usoara.

h) Transportul pieselor .In situatia in care piesele se confectioneaza in uzina,dimensiunile lor sunt limitate de gabaritul mijloacelor de transport si a macaralelor de montaj.Imbinarile intre tronsoane trebuie sa fie cat mai simple si cat mai putine

i) Intretinerea .Sectiunile adoptate pentru elementele constructiilor metalice trebuie sa permita o intretinere usoara,sa nu retina apa.

CAPITOLUL 9Bare solicitate la intindere centrica

9.1 Alcatuirea sectiunilor

Barele solicitate la intindere centrica se intalnesc in constructiile civile si industriale la alcatuirea tirantilor si a barelor grinzilor cu zabrele.

Sectiunile barelor solicitate la intindere centrica se alcatuiesc tinand seama de urmatoarele elemente:

valoarea solicitarilor;

modul de imbinare;

constructia din care face parte bara

La acestea se adauga unele conditii constructive si anume:

barele solicitate la intindere centrica trebuie sa fie simetrice in raport cu planul de simetrie al sistemului din care fac parte,pentru a introduce excentricitati in transmiterea eforturilor ceea ce ar duce la solicitare suplimentare;

sectiunile se aleg in asa fel incat inadirile sa se faca cat mai usor

Sectiunile barelor solicitate la intindere centrica se pot alcatui in doua feluri: bare cu sectiune unitara si bare cu sectiune compusa.a) Bare cu sectiune unitara.Barele cu sectiune unitara se alcatuiesc dintr-un singur profil laminat si se utilizeaza in cazul solicitarilor mici(fig 9.1)

Fig. (9.1)b) Bare cu sectiune compusa.Acest tip de sectiune se utilizeaza la barele cu solicitari mari si se pot realiza in mai multe feluri

- Sectiuni compuse cu elemente alipite (fig 9.2)

Fig.(9.2)

- Sectiuni compuse cu elemente putin departate solidarizate intre ele(fig 9.3).Distanta intre elementele componente ale unei bare este de 10-15mm.

Fig.(9.3)- Sectiuni compuse cu elemente mult departate solidarizate cu placute sau zabrelute (fig 9.4)

Fig.(9.4)9.2. Dimensionarea barelor solicitate la intindere centrica

La dimensionarea barelor metalice solicitate la intindere centrica se considera ca efortul unitar in sectiune se repartizeaza uniform.Se tine seama insa de slabiriile sectiunii datorita prinderilor cu nituri sau suruburi,lucrandu-se cu aria neta.Desi slabirile sectiunii duc la concentrari de eforturi,nu se tine seama de ele.

Aria bruta necesara se determina cu relatia :

A nec = (9.1)An este aria neta a sectiunii barei;

N efortul axial de intindere in bara;

a(R) rezistenta admisibila (rezistenta de calcul) a metalului din care se executa bara;

coeficientul de slabire a sectiunii =1,0 pentru bare prinse cu sudura

=0,75-0,90 pentru bare prinse cu nituri

Dupa determinarea ariei brute necesare se alege aria efectiva

Aef A nec (9.2)

alegandu-se profilele din care se executa bara.

Dupa dimensionarease face verificarea barei cu sectiunea aleasa

9.3 Verificarea barelor solicitate la intindere axiala

9.3.1 Verificari de rezistenta

Relatia de verificare este

(R) (9.3) Pentru determinarea ariei nete a unei bare se scade aria slabirilor din aria bruta a ei. Pentru bare prinse cu sudura ,aria neta este egala cu aria bruta.La barele prinse cu nituri sau suruburi,aria neta se determina in functie de modul de prindere.

Cateva exemple de determinare a ariei nete sunt date mai jos.

Prinderea unei corniere pe o singura aripa (fig 9.5) Fig.(9.5)An = Adt (9.4)

In care : d- diametrul nitului

t- grosimea aripii cornierei

Prinderea unei corniere pe ambele aripi (cu corniera ureche) este aratata in fig 9.6 iar aria neta este cea mai mica dintre sectiunile 1-1 si 2-2 (fig 9.7)

An =A-dt Pentru calculul ariei nete dupa sectiunea 2-2 se rabate una din aripile cornierei pe acelasi plan cu cealalta(fig. 9.8)

Fig.(9.8) Prinderea unei platbande de un guseu este aratata in fig 9.9.Ea se verifica in sectiunile normale a-b si b-b si sectiunile sinuase b-a-1-5-2-6-3-7-b b-4-1-2-3-7-b.La determinarea eforturilor unitare intr-o sectiune slabita trebuie sa se tina seama de efortul real de intindere din bara in sectiunea respectiva avand in vedere faptul ca efortul total se reduce cu valoarea transmisa prin niturile cuprinse intre inceputul imbinarii si sectiunea respectiva.

Fig.(9.9)

Pentru sectiunea normala a-a

(9.7)

Pentru sectiunea normala b-b

(9.8)

(9.9)

(9.10)Pentru sectiunea sinuasa b-4-1-2-3-7-b

(9.11)

(9.12)

Pentru sectiunea sinuasa b-4-1-5-2-6-3-7-b

(9.13)

La barele intinse in sectiuni slabite prin imbinari cu suruburi de inalta rezistenta (fig.5,10) este necesar sa se efectueze doua verificari.

Fig.(9.10) - cu sectiunea bruta la intreaga valoare a refortului de intindere N

(9.14)

in sectiune slabita la un efort redus,calculat cu relatia :

(9.15)

in care : n- numar total de suruburi

r- numarul de suruburi cuprinse intre inceputul imbinarii si sectiunea ce se verifica n1-numarul de suruburi din sectiunea ce se verifica

In cazul incarcarilor variabile se face verificarea cu relatia :

(9.16)

in care :

N max : efortul maxim de intindere in bara din cadrul gruparii de incarcari folosita la calcul de oboseala

- coeficientul de oboseala 9.3.2 Verificari de rigiditate

Verificarea rigiditatii unei bare supuse la efort de intindere axiala se face cu relatia :

(9.17) in care:

(9.18)

- lungimea de flambaj a barei

- raza de giratie minima a sectiunii

- coeficientul de zveltete admisibil

9.3.3 Verificarea conditiilor constructive

Conditiile costructive ce se impun barelor metalice solicitate la intindere axiale se refera la;

grosimea si dimensiunile minime ale elementelor ce compun bara;

distanta minima admisa intre elementele ce compun bara

9.3.4. Solidarizarea barelor solicitate la intindere axiala

Elementele componente ale unei bare cu sectiunea compusa solicitate la intindere centrica ,se solidarizeaza intre ele pentru a forma un tot unitar. La barele realizate din elementele alipite,solidarizarea se face cu nituri,suruburi (fig.9.10) sau cu sudura (fig.9.11).Conditiile ce trebuie respectate

Fig.(9.10) Fig.(9.11) pentru solidarizarea cu nituri sau suruburi sunt

a4d(8t)

e8d(12t) la constructii civile si industriale

e10d(20t) la poduri

Daca solidarizarea se face cu suduri: b25t

e-l30t la constructii civile si industriale

e1-l20t la poduri

La solidarizarea barelor realizate din elemente putin departate se folosesc fururi sudate (fig.9.12a) sau nituite (fig.9.12,b).Distantele intre fururi se iau :

Fig.(9.12)l180 (9.19) in care i min este raza de giratie minima a unui element al barei. La barele realizate din elemente mult departate solidarizarea se face cu placute (fig. 9.12a,b) sau cu zabrelute (fig9.13c).Si in acest caz se respecta relatia l180 i min.

Fig.(9.13)CAPITOLUL 10

Bare solicitate la compresiune centrica

10.1 Alcatuirea sectiunilor

O bara este solicitata la compresiune centrica daca directia efortului de compresiune coincide cu linia ce uneste centrele de greutate ale sectiunilor transversale ale ei .

Spre deosebire de barele solicitate la intindere centreica,la barele solicitate la compesiune centrica,masa materialului elementelor ce le compun este rational sa fie dispusa cat mai departe de centrele de greutate ale sectiunilor transversale.Se realizeaza astfel bare cu o buna comportare la flambaj. In functie de destinatia constructiei,valoarea solicitarilor,conditiile de exploatare si intretinere,sectiunile arelor solicitate la compresiune centrica pot fi :

-bare cu sectiune unitara (fig 10.1) realizate dintr-un singur profil laminat,folosite la solicitari mici

Fig.(10.1) -bare cu sectiune compusa din elemente alipite,legate intre ele prin nituri,suruburi si sudura (fig 10.2)

Fig.(10.2) -bare cu sectiune compusa din elemente putin departate,solidarizate cu fururi (fig 10.3). Distanta maxima l1 intre fururi se ia 50i min in care i min este raza de giratie minima a unui element.

Fig.(10.3)-bare cu sectiuni compuse din elemente mult departate solidarizate intre ele cu placute si zabrelute (fig 10.4)

Fig.(10.4) Deoarece barele sunt supuse la compresiune au tendinta de a-si pierde stabilitatea prin flambaj, formele sectiunilor sunt determinate de conditiile de stabilitate.Pentru o aceeasi arie A a sectiunii transversale a barei solicitata la compresiune,rezistenta la flambaj este cu atat mai mare cu cat raza de giratie i este mai mare .

10.2 Flambajul barelor solicitate la compreiune centrica

O bara supusa la un efort de compresiune,in general,se distruge inainte de a se atinge in sectiunile ei limita de curgere,datorita pierderii stabilitatii elastice (flambaj).In aceasta situatie,ara paraseste forma rectilinie capatand o forma curba.

Sarcina de compreiune la care bara isi pierrde stabilitatea elastica se numeste sarcina critica de flambaj (P er),iar efortul unitar corespunzator,rezistenta critica de flambaj.Rezistenta critica de flambaj este mult sub limita de curgere a materialului si uneori chiar sub limita de elasticitate a lui.

Sarcina critica de flambaj depinde de caracteristicile geometrice ale barei (sectiune transversala,lungime) si legaturile la capete le ei .

Determinarea sarcinii critice de flambaj se face cu formula Euler ,obtinuta prin integrarea fibrei medii deformate:

(10.1)

in care: I este momentul de inertie a sectiunii barei;

E modulul de elasticitate al materialului

lf lungimea de flambaj a barei care depinde de lungimea ei,lagaturile la capete si modul de incarcare

Lungimea de flambaj se determina cu relatia :

(10.2)

Pentru o bara actionata de o forta concetrata,coeficientul depinde numai de legaturile la capete (fig 10.5) Fig.(10.5) _1426711002.unknown

_1426712345.unknown

_1426873938.unknown

_1426874116.unknown

_1426874352.unknown

_1426875944.unknown

_1426876009.unknown

_1426875766.unknown

_1426874272.unknown

_1426874067.unknown

_1426874084.unknown

_1426874022.unknown

_1426712389.unknown

_1426873842.unknown

_1426712369.unknown

_1426711718.unknown

_1426712049.unknown

_1426712146.unknown

_1426711837.unknown

_1426711141.unknown

_1426711259.unknown

_1426711054.unknown

_1426623016.unknown

_1426710600.unknown

_1426710871.unknown

_1426710948.unknown

_1426710742.unknown

_1426710487.unknown

_1426710554.unknown

_1426709983.unknown

_1426622652.unknown

_1426622700.unknown

_1426622793.unknown

_1426622671.unknown

_1426622356.unknown

_1426622557.unknown

_1426622339.unknown