3. SUUNNITTELUPERUSTEET 3.1 MATERIAALIT Myötölujuuden ja vetomurtolujuuden arvot f R ja f R y eh u m tuotestandardista tai taulukosta 3.1 Sitkeysvaatimukset: - vetomurtolujuuden ja myötörajan f y minimiarvojen suhde fu / fy 1,10 - mittapituutta 5, 65 A 0 (missä A 0 on poikkileikkauksen alkuperäinen pinta-ala) vastaava murtovenymä vähintään 15% - 15, missä on myötövenymä u y ( f / E) y y y 1
Materiaalivakioiden mitoitusarvot: 2 - kimmokerroin E 210 000 N/mm - liukukerroin G E 2(1 ) 2 81000 N/mm - Poissonin luku 0,3 (kimmoisella alueella) - lineaarinen lämpölaajeneminen 6 o o 12 10 / C kun T 100 C 3.2 RAJATILAMITOITUS Rajatila on tila, johon rakenteen ei toivota joutuvan Murto- ja käyttörajatilat otetaan erikseen huomioon 2
Murtorajatiloina voivat teräsrakenteissa mm. seuraavat : aineen murtuminen kestävyyden kannalta kriittisessä paikassa rakenteen tai sen osan stabiiliuden menetys rakenteen muuttuminen mekanismiksi liian suuret siirtymät rakenteen siirtyminen tai kaatuminen vaihtoplastisoituminen murtoon johtava värähtely Käyttörajatiloina ovat yleensä mm siirtymärajatila, (joista yleisin on taipumarajatila) värähtelyrajatila kiihtyvyysrajatila kitkaliitoksen liukuminen pysyvät muodonmuutokset 3
Taipumien arvot (EC3) 3.3 LASKENTAKUORMAT yhdistelyssä noudatetaan standardia SFS- EN 1990 (+NA) kuormat otaksutaan standardien SFS-EN 1991 (+NA) mukaisiksi (+NA) 4
Kuormayhdistelmät murtorajatilassa saadaan epäedullisempana kaavoista G " " P" " Q " " Q G, j k, j P Q,1 0,1 k,1 Q,1 0, i k, i j1 i1 G " " P" " Q " " Q j G, j k, j P Q,1 k,1 Q,1 0, i k, i j1 i1 missä + tarkoittaa yhdistämistä jonkin kanssa tarkoittaa suureiden yhdistettyä vaikutusta on epäedullisten pysyvien kuormien G pienennyskerroin Suomessa F 1,15G1,5Q 1,5 Q F d 1 i i i1 d 1,35G vähintään 5
3.4 LASKENTAMENETELMÄT 3.4.1 Yleistä päävaiheet voimasuureiden laskeminen ja kestävyyden määrittäminen voimasuureet staattisesti määrätyssä rakenteessa saadaan selville jäykän kappaleen statiikan avulla staattisesti määräämättömässä lisäksi muodonmuutosehdot 6
voimasuureet joko kimmoteorian tai plastisuusteorian perusteella plastisuusteoria vain silloin kun rakenteen poikkileikkaukset ja teräsmateriaali toteuttavat tietyt jäyhyysvaatimukset Siirtymien huomioonottaminen voimasuureiden laskentaan Ensimmäisen asteen teoria rakenteen geometrian oletetaan säilyvän muuttumattomana muodonmuutokset niin pieniä: ei vaikutusta voimasuureiden jakautumiseen voimasuureiden laskemiseen, kun rakenteet ovat riittävästi tuettuja tai kun välillisesti huomioon toisen asteen vaikutukset 7
Toisen asteen teoria otetaan huomioon muodonmuutoksien ja siirtymien vaikutus kaikissa tapauksissa ilman rajoituksia jäljittelee rakenteen todellista käyttäytymistä Voimasuureiden laskeminen rakenneosassa riippuu mm. rungon jäykistämistapa rakenneosan sijainti rakennusrungossa rakenneosan poikkileikkausluokka alkukäyryys ja jännitykset liitokset 8
Materiaalin käyttäytymiselle malli lineaarinen materiaalimalli ts. jännitykset ovat suoraan verrannollisia venymään epälineaarinen materiaalimalli Rakenteen geometrinen malli alkuperäisen rakenteen geometriaan (1. kertaluvun teoria) rakenteen muodonmuutosten jälkeiseen siirtyneeseen tilaan (2. kertaluvun teoria) 3.4.2 Plastisuusteoria R e Teräkselle R y eh e f R 9
Suorakaidepalkin taivutus Yleistys Myötömomentti M RW m e Plastinen momentti voidaan kirjoittaa Symmetrinen poikkileikkaus, puhdas taivutus, täysin plastisoitunut poikkileikkaus A A 1 2 M R ( S S ) p e 1 2 Staattiset momentit S S A z 1 A1z1 2 2 2 10
Plastinen momentti M P RW e pl Plastisen taivutusvastus Wpl S1 S2 Poikkileikkauksen muotokerroin M M p m S S 1 2 W 3.5 POIKKILEIKKAUSLUOKITUS 3.5.1 Johdanto kestävyyden määrittäminen lähtee liikkeelle poikkileikkauksen käyttäytymisen tarkastelusta sen jälkeen tarkastellaan koko rakenneosan käyttäytymistä tarkoituksena on tunnistaa missä määrin poikkileikkauksen paikallinen lommahdus rajoittaa kestävyyttä ja kiertymiskykyä 11
poikkileikkaus sijoitetaan yhteen neljästä sen käyttäytymisestä riippuvasta luokasta luokitukseen vaikuttavat materiaalin myötölujuus yksittäisen puristetun osan leveys/paksuus suhde kyseisen poikkileikkauksen osan kuormituksen kyseisen poikkileikkauksen osan tuenta 3.5.2 Luokitus Eurokoodi 3:n poikkileikkausluokitus Poikkileikkausluokat 1 riittävän kiertymiskyvyn omaava nivel voi syntyä ei lommahdusvaaraa plastiset poikkileikkaukset 12
Poikkileikkausluokat 2 voi kehittyä plastisuusteorian mukainen sauvan taivutuskestävyys paikallinen lommahdus rajoittaa kiertymiskykyä ns. kompaktit poikkileikkaukset Poikkileikkausluokat 3 sauvan äärimmäisessä puristetussa reunassa jännitys voi saavuttaa myötörajan paikallinen lommahdus estää plastisuusteorian mukaisen momenttikestävyyden kehittymisen puolikompaktit poikkileikkaukset 13
Poikkileikkausluokat 4 paikallinen lommahdus esiintyy ennen kuin myötöraja saavutetaan jossain pisteessä hoikat poikkileikkaukset Kiertymä-momentti-riippuvuus eri poikkileikkausluokissa 14
Poikkileikkauksen eri puristetut osat voivat yleensä kuulua eri poikkileikkausluokkaan Poikkileikkaus luokitellaan korkeimpaan luokkaan (vähiten suotuisa) sen puristettujen osien perusteella rajoitukset ja lisäykset kts. kohdat 5.5.2(7)- (12) Kestävyyksien ja voimasuureiden laskeminen eri poikkileikkausluokissa 15
Poikkileikkauksen mitat ja akselit 16
kuva kuva 17