PODSTAWY 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