PODSTAWY PROJEKTOWANIA KONSTRUKCJI STALOWYCH

Podręcznik zawiera podstawowe wiadomości na temat projektowania konstrukcji stalowych. Omawiane w nim zagadnienia są przedstawiane w sposób bardzo szczegółowy, co z dydaktycznego punktu widzenia jest na pewno korzystne. Pożyteczną część podręcznika stanowią też załączone tablice do projektowania konstrukcji stalowych.

Spis treści Wstęp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1. Podstawowe właściwości mechaniczne stali konstrukcyjnych . . . . . . . . . . . . . 9 1.1. Opis stali stosowanej na konstrukcje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2. Dobór stali ze względu na kruche pękanie oraz ciągliwość międzywarstwową . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2. Zasady ustalania klasy przekrojów stalowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.1. Uwagi ogólne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2. Wyznaczanie klasy przekroju . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.3. Przykłady ustalania klasy przekroju . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3. Warunki nośności przekrojów i elementów stalowych . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.1. Elementy i przekroje rozciągane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.2. Elementy i przekroje ściskane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.3. Elementy i przekroje zginane oraz zginane i ścinane . . . . . . . . . . . . . . 49 4. Przykłady połączeń . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.1. Rodzaje połączeń . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.2. Połączenia na spoiny pachwinowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4.2.1. Połączenia obciążone osiowo w płaszczyźnie połączenia. Przypadek kiedy w przekroju spoiny występują jedynie naprężenia styczne równoległe do osi spoiny . . . . . . . . . . . 61 4.2.2. Połączenia obciążone osiowo w płaszczyźnie połączenia. Przypadek kiedy w przekroju spoiny występują naprężenia normalne i styczne . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4.2.3. Połączenie obciążone mimośrodowo siłami pionowymi i poziomymi, w których układ spoin pokrywa się z płaszczyzną obciążenia (np. spoina typu C) . . . . . . . . . . . . . . . 69 4.2.4. Połączenia obciążone w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny układu spoin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.3. Połączenia na spoiny czołowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 4.3.1. Uwagi ogólne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 4.3.2. Przykład połączenia obciążonego osiowo . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 4.3.3. Przykład połączenia obciążonego w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny połączenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 4.4. Połączenia śrubowe kategorii A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 5. Przykłady projektowania konstrukcji stalowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 5.1. Belka stropowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 5.1.1. Belka swobodnie podparta, zabezpieczona przed zwichrzeniem . . . . 103 5.1.2. Belka ciągła (dwuprzęsłowa) niezabezpieczona przed zwichrzeniem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 5.1.3. Węzły belek wykonywane wzdłuż ich długości . . . . . . . . . . . . . . 127 5.1.4. Węzeł montażowy belki – styk doczołowy (na śruby) . . . . . . . . . . 131 5.1.5. Oparcia belek na podporach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 5.1.6. Przykład sprawdzania nośności oparcia belki na ścianie . . . . . . . . . 156 5.2. Podciąg wykonany jako blachownica klasy 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 5.2.1. Dane do obliczeń podciągu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 5.2.2. Zebranie obciążeń na podciąg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 5.2.3. Wyznaczenie sił wewnętrznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 5.2.4. Określenie przekroju poprzecznego podciągu . . . . . . . . . . . . . . . 160 5.2.5. Nośność przekroju . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 5.2.6. Nośność elementu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 5.2.7. Stan graniczny użytkowalności . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 5.3. Jednogałęziowy słup ściskany osiowo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 5.3.1. Przykład obliczeniowy słupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 5.3.2. Sprawdzenie nośności węzła fundamentowego jednogałęziowego słupa ściskanego osiowo . . . . . . . . . . . . . . . . 190 5.3.3. Głowica słupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 5.4. Obciążenie dachu i ścian budynku wiatrem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 5.5. Przykład ustalania obliczeniowych kombinacji obciążeń elementu . . . . . . 219 5.6. Wiązar dachowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220 5.6.1. Ustalenie geometrii wiązara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220 5.6.2. Zebranie obciążeń . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 5.6.3. Wstępne określenie przekrojów pasów wiązara . . . . . . . . . . . . . .227 5.6.4. Dokładne wyznaczenie sił wewnętrznych . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 5.6.5. Wyznaczenie przekrojów prętów ściskanych i rozciąganych . . . . . . .233 5.6.5.1. Pas górny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 5.6.5.2. Pas dolny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 5.6.5.3. Słupki (pręty 20, 21, 22, 23) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 5.6.5.4. Krzyżulce (pręty 14, 15, 16, 17) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .245 5.6.5.5. Krzyżulce (pręty 12, 19) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 5.6.5.6. Krzyżulce (pręty 13, 18) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 5.6.6. Węzły wiązarów kratowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .253 5.6.6.1. Uwagi ogólne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .253 5.6.6.2. Węzły pośrednie – przykłady . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 5.6.6.3. Węzły podporowe wiązarów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 5.6.7. Styki montażowe pasów dolnych wiązarów . . . . . . . . . . . . . . . . 261 5.6.7.1. Spawany węzeł montażowy pasa, wykonany z połówek dwuteownika . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 5.6.7.2. Węzeł montażowy pasa rozciąganego wiązara, wykonanego z dwuteownika z pionowo usytuowanym środnikiem . . . . . . . . . . . . . . . . 269 Tablice do projektowania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 Z.1. Momenty krytyczne zwichrzenia belek jednoprzęsłowych o przekroju IPE przy obciążeniu pasa górnego belki . . . . . . . . . . . . . . 276 Z.2. Wycinkowe momenty bezwładności i momenty bezwładności przy skręcaniu swobodnym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .278 Z.3. Oznaczenia cech przekrojów stosowanych w tablicach Z.4–Z.6 . . . . . . . . 279 Z.4.1. Charakterystyki geometryczne dwuteownika IPE . . . . . . . . . . . . . . . 280 Z.4.2. Wskaźniki statyczne dwuteowników IPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Z.5.1. Charakterystyki geometryczne dwuteownika IPN . . . . . . . . . . . . . .286 Z.5.2. Wskaźniki statyczne dwuteowników IPN . . . . . . . . . . . . . . . . . . .287 Z.6.1. Charakterystyki geometryczne dwuteowników HEA, HEB, HEM . . . . .288 Z.6.2. Wskaźniki statyczne dwuteowników HEA, HEB, HEM . . . . . . . . . . .294 Z.6.3. Charakterystyki geometryczne dwuteowników HD (na słupy) . . . . . . .300 Z.6.4. Wskaźniki statyczne dwuteowników HD (na słupy) . . . . . . . . . . . . .302 Z.7. Podstawowe oznaczenia śrub, nitów i otworów . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 Z.8. Długości zaciskowe śrub w połączeniach zwykłych . . . . . . . . . . . . . . .306 Z.9. Długości zaciskowe śrub wysokiej wytrzymałości (system HV) do połączeń sprężanych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Z.10. Znakowanie elektrod otulonych według normy PN-EN 499 . . . . . . . . . 310 Z.11. Współczynniki niestateczności ogólnej χ oraz χLT . . . . . . . . . . . . . . . 311 Z.12. Współczynniki długości wyboczeniowej dla prętów o węzłach nieprzesuwnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 Z.13. Współczynniki długości wyboczeniowej dla prętów o węzłach przesuwnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319