Szerkezeti elemek tervezése. Oszlopok

Az előadások a következő témára: "Szerkezeti elemek tervezése. Oszlopok"— Előadás másolata:

1 Szerkezeti elemek tervezése. Oszlopok
SSEDTA Szerkezeti elemek tervezése. Oszlopok

2 Bevezetés Ez az előadás olyan nyomott elemekkel (pl. csuklós oszlop) foglalkozik, amelyekre csak normálerő működik, és nem hat nyomaték. Valóságos oszlopok esetén a normálerő külpontos, és keresztirányú erők is vannak. Megkülönböztetünk zömök oszlopokat és karcsú oszlopokat.

3 Zömök oszlopok A zömök oszlopok jellemzői: igen kis karcsúság,
globális stabilitásvesztés nem jön létre. A zömök oszlopok nyomási ellenállását a keresztmetszet határozza meg, aszerint, hogy melyik keresztmetszeti osztályba tartozik.

4 Nem horpadó keresztmetszetek
Az 1., 2. és 3. osztályba tarozó kereszt-metszetekben horpadás nem következik be. Az Nc.Rd nyomási tervezési ellenállás megegyezik az Npl.Rd képlékeny ellenállással: Nc.Rd = Afy /gM (1)(a)

5 Horpadó keresztmetszetek: 4. osztály
A horpadás megakadályozza a megfolyást okozó teher elérését. A nyomási tervezési ellenállást a horpadási ellenállás korlátozza: Nc.Rd = No.Rd = Aefffy /gM (1)(b) Aeff a hatékony keresztmetszet területe

6 Karcsú acéloszlopok A karcsú oszlopok a rugalmashoz közeli viselkedést mutatnak. Az Euler-féle kritikus feszültség:  = lcr / I, ahol I – az inerciasugár, lcr – a kihajlási hossz.

7 Az Euler-féle kihajlási görbe és a tönkremeneteli módok
Képlékeny tönkremenetel s fy Kihajlási tönkremenetel Euler-féle kihajlási görbe l l1

8 Határkarcsúság: l1 l1 esetén scr = fy – 5.5.1.2.(1) ahol
l1 = 93,9 – S275 acélminőségre, l1 = 76,4 – S355 acélminőségre.

9 Dimenzió nélküli kihajlási görbe
Az Euler-görbe megrajzolható mint a scr/fy mennyiség l/l1 függvényében – egyetlen görbe bármely l és fy esetén. s/fy 1 1 l/l1

10 Valós acéloszlopok viselkedése
A különféle imperfekciók miatt az Euler-féle kihajlási teher elérése előtt képlékeny kihajlás lép fel. Az imperfekciók: kezdeti görbeség, maradó feszültségek, a normál-igénybevétel külpontossága, az anyag keményedése. A közepes karcsúságú oszlopok igen érzékenyek a tökéletlenségekre.

11 Az imperfekciók hatása
A szerkezet imperfekciói a közepes karcsúságok tartományában (l1 környezetében) a legjelentősebbek. A legtöbb valós oszlop ide tartozik. Kísérleti eredmények statisztikai elemzése alapján meghatározták a teherbírás alsó korlátjának görbéjét.

12 Kísérleti vizsgálatok
Két tartomány: karcsú (az inflexiós ponton túl) és közepes karcsúságú s Közepes karcsúság Nagy karcsúság fy Inflexiós pont l1 l

13 Az imperfekciók hatása a karcsúság függvényében
Nagy karcsúságú oszlopok: nem érzékenyek az imperfekciókra, tönkremeneteli teher  Euler-teher (Ncr) a teherbírás független a folyáshatártól. Közepesen karcsú oszlopok: jelentőségük van az imperfekcióknak, a tönkremeneteli teher kisebb az Euler-tehernél, a legfontosabb imperfekciók: a görbeség és a gyártási sajátfeszültségek.

14 A gyártási sajátfeszültségek eloszlása
A gyártási sajátfeszültségek jellegzetes eloszlása – meleghengerlés: ~ , 3 f y nyomás ~ , 2 f y húzás ~ , 2 f y nyomás

15 Gyártási sajátfeszültségek
A normálfeszültségekkel összegződve folyást okoznak. A hatékony terület csökken. + = o r = f N / A s s y R n < f y s n

16 Kezdeti görbeség: eo Hajlítónyomatékot okoz. N e o e s B N

17 Kezdeti görbeség: eo Ha smax > fy, a keresztmetszet részlegesen megfolyik P Képlékeny zónák P

18 A normálerő és az imperfekciók együttes hatása
A maximális feszültség: hajlításból származó feszültségek: sB gyártási sajátfeszültségek: sR normálerőből származó feszültségek: N/A s s s N / A R B m a x + + =

19 Viszonyított karcsúság:
szakasz (1) bekezdés A = 1 az 1–3. osztály esetén A = Aeff/A a 4. osztály esetén

20 Az európai (ECCS) kihajlási görbék
Kísérletek alapján kerültek meghatáro-zásra, több mint 1000 kísérlet, (I H T    ) szelvények, karcsúságok tartománya 55 és 160 között számítógépes vizsgálatokkal kiegészítve.

21 Az európai kihajlási görbék
Az oszlop kihajlási szilárdságát úgy kapjuk, hogy az fy folyáshatárt egy  csökkentő tényezővel megszorozzuk. A  tényező a viszonyított karcsúság függvénye. A kihajlási görbéket úgy kapjuk meg, hogy -t a viszonyított karcsúság függvényében ábrázoljuk.

22 Feltevések A geometriai hiba fél szinuszhullám alakú, L/1000 amplitúdójú. A gyártási sajátfeszültségeket a szelvénytípus meghatározza. A különböző szelvénytípusokhoz négy görbe tartozik, az a alakhiba-tényező különböző értékeinek megfelelően.

23 Az európai kihajlási görbék
c 1 a b . 5 c d 1 2 3 l

24 Az európai kihajlási görbék
A görbék megadhatók matematikai formában: szakasz (1) bekezdés, (5.46.) képlet

25 Az a alakhiba tényező a függ Az alakhiba-tényezők értéke:
az oszlop keresztmetszetének alakjától, a kihajlás irányától (y vagy z tengely körül), a gyártás módjától (melegen hengerelt, hegesztett vagy hidegen alakított). Az alakhiba-tényezők értéke: Kihajlási görbe a b c d Alakhiba-tényező 0,21 0,34 0,49 0,76

26 A megfelelő görbe kiválasztása
A 2. táblázat részlete A 2. táblázat segítséget ad a megfelelő kihajlási görbe kiválasztásához.

27 A méretezés lépései A kihajlási hossz meghatározása mindkét főirányban, figyelembe véve: a támaszok közötti távolságot, a kapcsolatok kialakítását. A viszonyított karcsúság számítása, figyelembe véve: a szelvényalak geometriáját a folyáshatárt.

28 A méretezés lépései (2) A megfelelő kihajlási görbe kiválasztása, figyelembe véve: az alakítás módját, a szelvény vastagságát. A  érték meghatározása -hoz.

29 A tervezés lépései (3) A kihajlási tervezési ellenállás számítása
bA = 1 az 1., 2. és 3. osztályra, bA = Aeff / A a 4. osztályra. A szelvény megfelel, ha Nb.Rd nagyobb a tervezési igénybevételnél. Ha Nb.Rd kisebb a tervezési igénybevétel-nél, akkor a méretezést meg kell ismételni egy erősebb szelvénnyel.

30 Számpélda Határozzuk meg a  csökkentő tényezőt az EC3 (5.46.) egyenletéből! hengerelt H szelvény (nem 4. osztályú), t < 100, S275, a gyenge tengelyre vonatkozó karcsúság  = 130. Ellenőrizzük az eredményt az EC táblázata alapján!

31 Összefoglalás – zömök oszlopok
A zömök oszlopban (  0,2) az igénybevétel elérheti a keresztmetszet teljes képlékeny ellenállását: a kihajlást nem kell ellenőrizni, a horpadás csökkentheti a 4. osztályú keresztmetszetek ellenállását.

32 Összefoglalás – karcsú oszlopok
> 0,2 esetén az ellenállás csökken a kihajlás miatt: a közepes karcsúságú oszlopok képlékeny kihajlással mennek tönkre, a karcsú oszlopok rugalmas kihajlással mennek tönkre. A kihajlási tervezési ellenállás egyenlő a nyomási tervezési ellenállásnak a  tényezővel csökkentett értékével.

33 Összefoglalás – kihajlási görbék
Az európai kihajlási görbékből számított csökkentő tényező függ: a keresztmetszet alakjától, a gyártási eljárástól, a viszonyított karcsúságtól, a kihajlás tengelyétől. A kihajlási görbék kísérleti és elméleti vizsgálatokon alapulnak, és megbízható eredményeket adnak.