ebook Projektowanie konstrukcji stalowych Żmuda Jan

Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania: 2016

Należy zwrócić uwagę, że Profesor Jan Żmuda specjalista w dziedzinie konstrukcji stalowych, o dużym dorobku naukowym, ma też wiele osiągnięć na niwie inżynierskiej. Jako autor ponad 250 prac o charakterze wdrożeniowym, projektowym i ekspertyzowym przedstawił w książce wiele zagadnień w ujęciu potrzeb projektowej praktyki inżynierskiej.
z opinii prof. dr hab. Inż. Antoniego Biegusa
„Projektowanie konstrukcji stalowych” to syntetyczne ujęcie obszernych i rozczłonkowanych postanowień norm Eurokod, zwłaszcza Eurokod 3, wraz ze wskazaniem ich praktycznego stosowania podczas wymiarowania i projektowania podstawowych stalowych elementów konstrukcyjnych (pręty ściskane, rozciągane, słupy, belki, węzły) i ustrojów konstrukcyjnych (dźwigary kratownicowe, układy poprzeczne słupowo – ryglowe, ramy).
Opracowanie stanowi rodzaj przewodnika w procesie projektowania podstawowych elementów konstrukcyjnych i bardziej złożonych zespołów nośnych stalowych szkieletów konstrukcyjnych, ułatwiającym projektantom, ale również wykonawcom konstrukcji prawidłową interpretację, aplikację i praktyczne zrozumienie zasad konstrukcyjnych przyjętych w postanowieniach norm Eurokod. Podstawy teoretyczne wyjaśniające zasady projektowania, w tym wymiarowanie i konstruowanie prostych lub bardziej złożonych stalowych elementów i ustrojów konstrukcyjnych, poparto licznymi przykładami obliczeniowymi z szkicami ich rozwiązań konstrukcyjnych.
W części pierwszej „Projektowanie konstrukcji stalowych” Autor skupił się na dźwigarach kratownicowych, słupach i ramownicach. Część druga – stanowiąca odrębną publikację – to omówienie zasad projektowania belek, płatwi, węzłów i połączeń, ram oraz łożysk.
Książka jest adresowana także do studentów wydziałów budownictwa (lądowego, wodnego, dróg i mostów, kolejowego) i wydziałów pokrewnych (mechanicznych, rolniczych) wyższych uczelni technicznych. Zakres opracowania jest dostosowany bowiem do programu przedmiotów „Konstrukcje metalowe 1 i 2”.

Spis treści ebooka Projektowanie konstrukcji stalowych

Przedmowa XI

Podstawowe oznaczenia XIII
1. Stal, produkcja, właściwości, wyroby 1
1.1. Zarys produkcji stali 1
1.1.1. Stal a żelazo 1
1.1.2. Produkcja stali i żeliwa 1
1.1.3. Stal – produkt finalny 2
1.2. Właściwości stali konstrukcyjnych 2
1.2.1. Wartości obliczeniowe stałych materiałowych 2
1.2.2. Właściwości mechaniczne 2
1.2.2.1. Wytrzymałość stali 3
1.2.2.2. Ciągliwość stali 4
1.2.2.3. Udarność stali – odporność na kruche pękanie 4
1.2.2.4. Odporność na pękanie rozwarstwiające 5
1.2.3. Spawalność stali 5
1.3. Symbole i ich układy charakteryzujące gatunki stali oraz ich właściwości mechaniczne, technologiczne i użytkowe 6
1.4. Cechy mechaniczne, skład chemiczny stali 8
1.5. Stalowe wyroby hutnicze 8
1.6. Właściwości mechaniczne stali w różnych temperaturach 10
1.6.1. Temperatury klimatyczne 10
1.6.2. Temperatury pożarowe 11
1.6.3. Zabezpieczenia zwiększające odporność ogniową elementów stalowych 12
1.7. Korozja stali 13
1.7.1. Rodzaje korozji 13
1.7.2. Ochrona przed korozją 15
1.7.3. Powłoki antykorozyjne 16
1.8. Charakterystyka łączników 17
1.9. Spoiny, technologie spawania 17
1.9.1. Pojęcie spoin 17
1.9.2. Spawanie elektryczne 18
1.9.3. Spawanie gazowe 19
1.9.4. Rodzaje złącz spawanych i spoin 20
1.9.5. Spoiny czołowe, nazwy, wymiary 20
1.9.6. Spoiny pachwinowe, kształty, wymiary 24
1.9.7. Spoiny otworowe 28
1.9.8. Spoiny szerokobruzdowe 28
1.9.9. Oznaczenia spoin na rysunkach konstrukcyjnych 29
1.10. Śruby 32
1.10.1. Rodzaje i klasy śrub 32
1.10.2. Cechy śrub 33
1.10.3. Oznaczenia śrub na rysunkach konstrukcyjnych 36
1.11. Elementy wysyłkowe 37

2. Podstawy projektowania 39
2.1. Wymagania niezawodności, jakość i kontrola według PN-EN-1990 39
2.1.1. Wymagania niezawodności – stany graniczne 39
2.1.2. Poziomy niezawodności 41
2.2. Założenia projektowania i wymiarowania 41
2.3. Obciążenia, współczynniki, kombinacje obciążeń 42
2.3.1. Klasyfikacja obciążeń 42
2.3.2. Obciążenia stałe i użytkowe 42
2.3.3. Obciążenia klimatyczne 43
2.3.4. Obciążenia wyjątkowe 43
2.3.5. Kombinacje oddziaływań w stanach granicznych nośności (STR) i użytkowalności 44
2.4. Klasyfikacja przekrojów poprzecznych 47
2.5. Efekt szerokiego pasa 51

3. Elementy rozciągane 53
3.1. Rodzaje i zastosowania 53
3.2. Elementy sztywne 53
3.2.1. Przekroje poprzeczne 53
3.2.2. Nośność elementów rozciąganych 54
3.3. Podatne elementy rozciągane (cięgna i liny) 60
3.3.1. Zastosowanie oraz rodzaje cięgien i lin 60
3.3.2. Nośność cięgien i lin 62
3.3.3. Zakotwienie cięgien 63
3.4. Elementy rozciągane dźwigarów kratownicowych 64
3.4.1. Zasady doboru kształtów 64
3.4.2. Warunki nośności 64

4. Elementy ściskane, wyboczenie 66
4.1. Uwagi ogólne 66
4.2. Istota wyboczenia elementu ściskanego 66
4.3. Teoria wyboczenia 67
4.4. Długości wyboczeniowe wyizolowanych idealnych prętów 69
4.5. Nośność elementów osiowo ściskanych 70
4.5.1. Warunki nośności 70
4.5.2. Krzywe wyboczenia giętnego 71
4.6. Przekroje efektywne ścianek klasy 4 ściskanych elementów 73
4.6.1. Zjawisko miejscowej utraty stateczności 73
4.6.2. Pola efektywne 75
4.7. Projektowanie ściskanych prętów dźwigarów kratownicowych 80
4.7.1. Rodzaje przekrojów prętów 80
4.7.2. Dobór przekrojów prętów ściskanych kratownicy 82
4.7.3. Długości wyboczeniowe prętów kratownic 82
4.7.4. Ściskane pręty proste 86
4.7.5. Pręty złożone bliskogałęziowe 86
4.8. Elementy ściskane złożone z przewiązkami lub skratowane 91
4.8.1. Kształtowanie cech geometrycznych 91
4.8.2. Elementy ściskane z przewiązkami 93
4.8.3. Elementy ściskane ze skratowaniem 94
4.8.4. Siły wewnętrzne w pasach złożonego elementu ściskanego z uwzględnieniem imperfekcji i teorii II rzędu 94
4.8.5. Nośność ściskanych prętów złożonych 98
4.9. Pręty o przekrojach otwartych monosymetrycznych 100

5. Połączenia elementów rozciąganych i ściskanych 108
5.1. Złącza ze spoinami czołowymi 108
5.2. Złącza zakładkowe ze spoinami pachwinowymi 109
5.2.1. Założenia do obliczeń, wytrzymałość spoiny na ścinanie 109
5.2.2. Nośność połączeń zakładkowych elementów rozciąganych lub ściskanych 110
5.3. Złącza teowe, krzyżowe ze spoinami pachwinowymi 122
5.4. Połączenia śrubowe zakładkowe 124
5.4.1. Rodzaje i kategorie połączeń 124
5.4.2. Nośność obliczeniowa śrub i nitów na ścinanie i docisk 128
5.4.3. Nośność obliczeniowa śrub sprężanych w ciernych połączeniach zakładkowych. 131
5.4.4. Projektowanie połączeń zakładkowych 133
5.4.5. Połączenia zakładkowe z nierównomiernie obciążonymi łącznikami 148

6. Dźwigary kratownicowe 152
6.1. Rodzaje i kształty 152
6.2. Dobór kształtu i ogólnych wymiarów kratownicy 158
6.3. Założenia, obciążenia, siły wewnętrzne 160
6.4. Ugięcia dźwigarów kratownicowych 161
6.5. Projektowanie węzłów i blach węzłowych 163
6.5.1. Zasady kształtowania 163
6.5.2. Zalecenia do obliczania węzłów 165
6.6. Kratownice z kształtowników rurowych 176
6.6.1. Uwagi ogólne 176
6.6.2. Warunki projektowania kratownic z rur 177
6.6.3. Modele obliczeniowe kształtowników rurowych 179
6.6.4. Nośności obliczeniowe prętów kratownic z rur 180
6.6.5. Nośność spoin i węzłów 182
6.7. Stężenia kratownicowe wiązarów dachowych 188
6.7.1. Rodzaje stężeń kratownicowych 188
6.7.2. Stężenie połaciowe poprzeczne 190
6.7.3. Stężenie połaciowe podłużne 197
6.7.4. Stężenia pionowe podłużne wiązarów dachowych 199

7. Słupy stalowe 201
7.1. Konstrukcja, zastosowanie, schematy statyczne 201
7.2. Przekroje poprzeczne trzonów słupów 204
7.3. Długości wyboczeniowe słupów 207
7.3.1. Długości wyboczeniowe słupów w płaszczyźnie ramy lub ramownicy 207
7.3.2. Długości wyboczeniowe słupów w kierunku prostopadłym do płaszczyzny układu słupowo-ryglowego (ramownicy) 212
7.4. Słupy o przekrojach bisymetrycznych 212
7.4.1. Zasady obliczania 212
7.5. Słupy o przekrojach pełnościennych obciążonych siłami osiowymi i momentami zginającymi 219
7.6. Słupy złożone, wielogałęziowe 227
7.7. Podpory kratownicowe – wahacze 233
7.8. Głowice słupów 238
7.8.1. Zasady konstruowania głowic 238
7.8.2. Głowica słupa z płaską blachą poziomą – bez płytki centrującej 238
7.8.3. Głowica z płaską płytką centrującą 240
7.8.4. Głowica ze styczną płytką centrującą 240
7.8.5. Cechy geometryczne i wymiarowanie elementów konstrukcyjnych głowic słupów 242
7.9. Styki słupów 247
7.9.1. Zasady konstruowania 247
7.10. Stopy stalowe słupów 253
7.10.1. Konstrukcje stóp 253
7.10.2. Wytrzymałość obliczeniowa na docisk miejscowy betonu 256
7.10.3. Ogólne zasady obliczenia nośności elementów konstrukcyjnych stóp stalowych słupów 257
7.10.4. Stopa przegubowa słupa obciążonego siłą osiową, bez żeber usztywniających. 259
7.10.5. Stopa sztywna słupa bez żeber usztywniających 260
7.10.6. Stopa sztywna użebrowana obciążona osiową siłą ściskającą i momentem zginającym 267
7.10.7. Sztywność obrotowa początkowa stopy 286
7.10.8. Zakotwienia śrub fundamentowych 288

8. Poprzeczne układy nośne słupowo-ryglowe 291
8.1. Zastosowanie 291
8.2. Stężenia słupów poprzecznych układów nośnych 291
8.2.1. Stężenia międzysłupowe pionowe 292
8.2.2. Stężenia hal lekkich 292
8.2.3. Stężenia podłużne hal przemysłowych 294
8.2.4. Stężenia poziome i pionowe ścian szczytowych 295
8.3. Geometryczne imperfekcje globalne i lokalne 297
8.3.1. Imperfekcje globalne 298
8.3.2. Imperfekcje lokalne 300
8.4. Analiza statyczna I i II rzędu 301
8.5. Ocena wrażliwości na efekty II rzędu słupów i układów słupowo-ryglowych 304
8.6. Przybliżone metody obliczania sił wewnętrznych w poprzecznych układach słupowo-ryglowych 308
8.6.1. Ogólne zasady 308
8.6.2. Określenie przybliżonych wartości podporowych metodą portalową (ognisk) 308
8.6.3. Wyznaczanie przybliżonych wartości sił podporowych i przekrojowych metodą zastępczych schematów statycznych 310
8.6.4. Wielkości podporowe układów poprzecznych o przegubowym połączeniu rygla ze słupami 317

Literatura 324
Książki i artykuły 324
Normy 325