Структурно инженерство I
Документи
Структурно инженерство I
Белешки за предавања за структурно инженерство I
Одделение за дизајн и градба на Техниш универзит Берлин - Секретаријат за цврста градба ТИБ 1 - Б 2 Густав-Мејер-Али 25 13355 Берлин
Проф. с.техн. Мајк Шлаич Дипл-Инг. Ахим Блејхер, Дипл-Инг. Дијана Бартш
Тел +49 (0) 30 314-721 30 Факс +49 (0) 30 314-721 32 [email protected] www.ek-massivbau.tu-berlin.de
Основните предмети по математика, механика, статика, наука на материјали, информатика за градење, градежни операции, моделирање на процеси итн. Се изучуваат на скоро сите универзитети преку или независно од материјалите. Структурното инженерство не е исклучок и затоа Техничкиот универзитет во Берлин предава и истражува во оваа област низ различни материјали.
Различните материјали имаат повеќе заедничко отколку што делат. Без оглед на често вештачкото одвојување според стандардите, заедничките принципи и карактеристичните својства поврзани со примената на материјалите за дизајнот, конструкцијата и димензионирањето треба да бидат разработени и пренесени на практичен начин. Градежникот не нарачува челичен или бетонски мост, дрвена или стаклена куќа, туку многу добри мостови и добри куќи. Покрај класичните материјали како дрво, челик и бетон, се користат се повеќе нови материјали како што се стакло и мембрани. Само инженер кој е запознаен со сите материјали може да креира креативно.
Како дел од предавањата за структурно инженерство I до II, кои ќе се изучуваат како дел од курсот за диплома (од 3 до 6 семестар) од 2006 година наваму, димензионирање и конструкција на структури во форма на прачка, потпори, плочи и стакла и нивни врски пренесени низ сите материјали. Во сегашната скрипта KI I, прво се решава димензионирањето на пресеците на структурите во форма на шипка и нивните средства за поврзување.
За прв пат интегриран во концепт на настава, настава на крос-материјал за структурно инженерство на Универзитетот во Штутгарт од страна на професорот Јрг Шлајх и професорот Курт Шфер. Би сакале да му се заблагодариме на професорот Курт Шфер за дозволата да ја користи неговата скрипта „Основи за дизајн и конструкција“ како основа за оваа скрипта. Скриптата од Штутгарт беше адаптирана во зимскиот семестар 2004/2005 година за предавањето Структурно инженерство I (KI I), а исто така ќе се користи во иднина во текот на курсот диплома/магистер за предавање во специјалистичкиот курс. За таа цел, беа преуредени разни поглавја, а некои делови беа ажурирани и се однесуваше на употребата на нови материјали.
Мајк Шлајх, Берлин, април 2005 година.
Одделение за составување и конструирање цврсти структури на структурното инженерство ТУ Берлин I Содржина
1.1 Историја на градежништвото 1 1.1.1 Конструкции изработени од mидарски 1 1.1.2 Конструкции направени од дрво 2 1.1.3 Метална конструкција 3 1.1.4 Армирано-бетонска конструкција и преднапрегнато-бетонска конструкција 9 1.1.5 Мешани методи на градење и нови материјали 11
1.2 Класификација на димензионирањето во процесот на планирање 12
2 ОСНОВА НА ОЦЕНУВАЕ 17
2.1 Б и Г области на конструкциите 17 2.1.1 Карактеристики на Б и Г области 17 2.1.2 Разграничување на Г области 19
2.2 Биланс, компатибилност и материјални закони 21
2.3 Одредување на внатрешните сили и структурниот отпор 22
2.4 Додаток: Термини од науката за механика и материјали 29
3.1 Карактеристики на градежните материјали и нивната комбинација за формирање композитни материјали 31
3.2 Метални материјали 37 3.2.1 Челик 37 3.2.2 Леано железо/леано челик 62 3.2.3 Обоени метали 64 3.2.4 Криви напрегања на напрегања на метални материјали 66
3.3 Дрво 72 3.3.1 Видови дрво 72 3.3.2 Физички својства 75
3.4 Бетон 81 3.4.1 Јачина на притисок 81 3.4.2 Јачина на истегнување 82 3.4.3 Криви напрегања, на бетон 85 3.4.4 Модул на еластичност и попречна контракција 86 3.4.5 Намалување, ладење и термичка експанзија 86
Одделение за составување и конструирање цврсти структури на структурното инженерство ТУ Берлин I Содржина
4 ВРСКА МЕETУ БЕТОН И ЧЕЛИК 99
4.1 Природата на мрежата 99
4.3 Должини на прицврстување и грабање 104
5 ДЕЛОВНО МЕРЕЕ 107
5.1 Определување на напрегањата во пресек засновано врз законитост на линеарно-еластичен материјал 108
5.1.1 Димензионирање на пресеци на челик (еластично-еластична метода според DIN 18800-1) 110 5.1.2 Димензионирање на пресеци на дрво 117
5.2 Димензионирање на пресеците на челик со употреба на закон за пластичен материјал (методи на еластична пластика и пластика-пластика според DIN 18800-1) 122
5.3 Дизајн на пресек во случај на пукнатини или растојанија на споеви (asonидарија) 128
5.4 Дизајн на пресеци на армирано-бетонски пресеци за моментна и нормална сила 134 5.4.1 Армирано-бетонски шипки подложени на компресија во центарот 134 5.4.2 Основи на дизајнот на свиткување на пресеци на армирано-бетонски 138 5.4.3 Поедноставно одредување на отпорноста на виткање со употреба на напрегачки блок 143 5.4.4 Преглед на методите на дизајнирање за М и N 144 5.4.4 .5 Димензионирање на притисок со мала ексцентричност = мал момент и голема сила на притисок
(Дијаграми на интеракција) 146 5.4.6 Дизајн за чисто свиткување и компресија/напнатост со голема ексцентричност = голем момент и
Мала сила на притисок (e = M/N> 0,5 ч) 148 5.4.7 Димензионирање на напнатост со мала ексцентричност 150 5.4.8 Димензионирање на пресеците на Т-зракот 151 5.4.9 Засилување на компресијата 154 5.4.10 Димензионирање за зоната за не-правоаголник на компресија и косо свиткување 156
5.5 Димензионирање на бетонски греди со модели на бандаж 157 5.5.1 Бандажи 157 5.5.2 Димензионирање на акордите (вклучително и учество на силата на смолкнување) 158 5.5.3 Пренос на силата на смолкнување 162 5.5.4 Прицврстени товари 171 5.5.5 Отпорност на смолкнување без засилување на смолкнување 172 5.5.6 Поврзување на испакнати делови на пресек до мрежата (табличка за поврзување/мрежа) 173
5.6 Отпорност на пресек на композитни греди 176 5.6.1 Општо 176 5.6.2 Отпорност на моментот 177 5.6.3 Отпорност на смолкнување и интеракција со отпорноста на моментот 180
5.7 Шипче со торзионен напон 182 5.7.1 Општо 182 5.7.2 Торзија на Свети Венант 183 5.7.3 Торзија на засилена сила 186 5.7.4 Армирано-бетонски конструкции под чиста торзија (состојба II) 186
Одделение за составување и конструирање цврсти структури на структурното инженерство ТУ Берлин I Содржина
6 ОДНЕСУВАЕ НА ДОПОЛНИТЕЛНОСТ НА БОДОВИТЕ НА БЕТОНИРАНИ БЕТОНСКИ КАМЕESИ, ПОДОБНОСТ 193
6.1 Однесување на оптоварување и деформација на армирани бетонски шипки 193 6.1.1 Компресија и затегнувачки напон во еластична област 193 6.1.2 Армирано-бетонска лента за компресија во нелинеарно подрачје 195 6.1.3 Армирано-бетонска лента за напрегање во испукана состојба II 196 6.1.4 Деформации на армирано-бетонски греди
6.2 Ограничена состојба на употребливост 203 6.2.1 Ограничување на ширините на пукнатините 203 6.2.2 Пресметка на ширините на пукнатините (целосна шема на пукнатини) 207 6.2.3 Отклонувања 208 6.2.4 Динамичко оптеретување 210
7.1 Преглед на врските на компонентите 215
7.2 Општи информации за прицврстувачи во форма на прачка 219
7.3 Завртки со завртки во челична конструкција 224 7.3.1 Карактеристики на завртките и нивно уредување во приклучоците 224 7.3.2 Верификација на капацитетот за носење на товарот за завртки со завртки во челична конструкција 227 7.3.3 Приклучоци на завртки 230
7.4 Заварени врски во челична конструкција 230 7.4.1 Општо 230 7.4.2 Видови на завари 232 7.4.3 Видови на рабови 234 7.4.4 Напрегања и верификација на заварите 235
7.5 Закотвување, дефлексии и додатоци за јажиња и тетиви 240 7.5.1 Закотвување 240 7.5.2 Дефлексии 241 7.5.3 Опрема 241
7.6 Поврзувања во конструкција на дрва 242 7.6.1 Општи информации за прицврстувачи во форма на иглички 242 7.6.2 Дупки, (фитинг) завртки и навојни шипки 243 7.6.3 Поврзувања на ноктите 245 7.6.4 Дупки на врски 245
7.7 Детали за конструкцијата во стаклена конструкција 248 7.7.1 Видови складирање 248 7.7.2 Одобрувања и упатства 250
7.8 Поврзувања во конструкцијата на мембраната 251 7.8.1 Површини 251 7.8.2 Работни формации 252
Одделение за составување и конструирање цврсти структури на структурното инженерство ТУ Берлин I Содржина
TU Берлин Оддел за дизајнирање и конструирање цврсти структури Структурно инженерство I Поглавје 1
1.1 За историјата на структурното инженерство
1.1.1 Mидарски конструкции
Конструкциите направени од mидање и дрво се стари колку и човечката култура. Вештачки камења направени од исушена глина и, пред сè, од изгорена глина биле исто така достапни во античко време. Некои култури, на пр. Инките, на пример, користеле уредно издлабени камења со тежина од неколку тони за изградба на конструкции без малтер, чиешто производство сè уште не може да се објасни во целост.
Дрвени конструкции често се користеле за тавани и покриви на asonидарски конструкции. Распоните што може да се премостат со asonидање беа ограничени од должината на камењата што може да се управуваат (природни). Во лажни сводови, конзолни камења се користеле за да се постигне распон од неколку метри (најпознат пример: куќата на богатството на Атреј во Микена, приближно 1325 година п.н.е.).
Римјаните ја предводеа технологијата за архивирање до својот прв цут со изградба на заоблени мостови за улици и водоводни цевки и со заоблување на големи сали, со распони што беа приближно постигнати само во ренесансата (слика 1-1, слика 1-2). Во однос на дрскоста на mидарските конструкции, користењето на својствата на материјалот и нивниот квалитет на дизајнирање