1

1. UTJECAJ PRATEĆIH I PLANSKIH LEGIRAJUĆIH ELEMENATA NA OSOBINE ČELIKA ČELIK = legura željeza, ugljika, pratećih i planskih legirajućih elemenata PRATEĆI ELEMENTI = zbog tehnologije proizvodnje neizbježni su u čeliku, bilo da su poželjni ili nepoželji Poželjni: Mn i Si; Nepoželjni: P, H, O, N, S LEGIRAJUĆI ELEMENTI = dodaju se po potrebi da bi se poboljšala određena svojstva čelika; to su: Cr, Ni, Mo, Cu, Vf, Al, V - poboljšavaju čvrstoću, otpornost protiv korozije i habanja, sprečavaju krtost kod niskih temperatura, smanjuju žilavost, povećavaju otpornost prema starenju, dobra zavarljivost... - obzirom postotak legure čelik dijelimo: 1) OBIČNI UGLJIČNI (tzv. GRAĐEVINSKI ČELIK) 2) NISKOLEGIRAJUĆI (do 5% legure) 3) VISOKOLEGIRAJUĆI (više od 5% legure) ŽELJEZO = osnovni metal u čeliku; čisto željezo je vrlo mekano i ne može se koristiti kao građevinski čelik UGLJIK = najvažnija komponenta čelika i bitno mu mijenja mehanička svojstva; - postotak C < 0,2 %, porastom ugljika povećava se čvrstoća čelika (fu) i pada relativno izduženje kod loma - povećava: tvrdoću (HB), granicu popuštanja (fy), vl. čvrstoću (fu), otpornost na habanje... - smanjuje: žilavost, izduženje, obradivost, zavarljivost

- vrlo mala promjena količine ugljika mjenja njegova mehanička svojstva

2

- porastom ugljika povećava se čvrstoća čelika (fu) i pada relativno izduženje kod loma

- dijagram φ – ε za građevinski čelik s 0,2 % ugljika

UTJECAJI NA SVOJSTVA ČVRSTOĆE ČELIKA: na fy i fu čelika utječu: 1) slobodni atom (dodavanje legirajućih el.) 2) deformacije u hladnom stanju 3) namjerna toplinska obrada otvrdnjavanjem

3

2. TERMIČKA OBRADA ČELIKA CILJ TERMIČKE OBRADE = promjeniti strukturu čelika radi poboljšanja svojstva Podjela: a) PLANSKE – podvrgavanje čelika promjeni temperaturu da bi dobio određena svojstva; = ŽARENJE, KALJENJE I POBOLJŠANJE

b) NEPLANSKE - uslijed zavarivanja, nejednolikog hlađenja nakon valjanja, parcijalnog zagrijavanja

1) ŽARENJE = postupak zagrijavanja i držanja čelika na određenoj temperaturi radi poboljšanja svojstava i) NORMALIZACIJA = obavlja se na temperaturi

900-950⁰, potom se hladi na zraku koji ne cirkulira;

grijanjem α-željezo prelazi u γ-željezo i hlađenjem natrag u γ-željezo. To se provodi radi poboljšanja svojstva livenog, vruće ili hladno oblikovanog i kovanog čelika te čelika koji je starenjem postao krt. ii) ŽARENJE ZA UKLANJANJE NAPONA = vlastite napone koji mogu nastati nakon zavarivanja, valjanja ili hladnog oblikovanja, potrebno je nekada razgraditi.

To se provodi na temp. 450-650⁰, iznad 300⁰ pada vl.

čvrstoća i gr. Popuštanja te je moguće razraditi vl. napone. 2.) KALJENJE = naglo hlađenje čelika vodom, uljem ili zrakom radi povećanja tvrdoće, žilavosti, otpornosti na habanje 3.) POBOLJŠANJE = kombinacija postupaka kaljenje i napuštanja čelika - napuštanje je postupak kad se čelik nakon kaljenja zagrijava na neku temp. da se dobije struktura koja ima bolje mehaničke osobine

termički obrađeni čelici

4

3. KARAKTERISTIČNE VELIČINE I DEFINICIJE OSNOVNIH SVOJSTAVA ČELIKA ELASTIČNOST = svojstvo materijala da nakon prestanka djelovanja sile poprimi svoj prvobitni oblik MODUL ELASTIČNOSTI = konstantan je u elastičnom području iznosi 210 000 N/mm2; E = Δσ / Δε POISSONOV BROJ = odnos relativne poprečne deformacije prema relativnoj uzdužnoj, u elast.području = 0,3, u plastičnom =0,5 μ = epoprečno/ euzdužno GRANICA ELASTIČNOSTI (fe) = napon pri kojem prvi put dolazi do zapostalog izduženja. TEHNIČKA GRANICA ELASTIČNOSTI (f0,01) = budući da se prvo zaostalo izduženje može teško izmjeriti, za teh.granicu elastičnosti proglašavamo napon pri kojem zaostale deformacije iznose 0,01% PLASTIČNOST = trajna deformacija, nema više povratne ovisnosti σ – ε GRANICA POPUŠTANJA fy = napon kad nastaje određeno povećanje deformacija bez povećanja napona; razlikuje se gornja i donja fy, a kao nominalna usvaja se gornja PODRUČJE TEČENJA = područje plast. izduženja unutar kojeg je sila približno stalna TEHNIČKA GRANICA POPUŠTANJA (f0,2) = granica popuštanja čelika koji pri vlačnom pokusu nema izraženu gornju i donju fy, ona se određuje dogovorno, za tu granicu usvaja se vrijednost kad je trajno izduženje 0,2% PODRUČJE OČVRŠĆIVANJA = nakon područja tečenja, materijal postaje čvršći

i izdužuje se

IZDUŽENJE φg = ukupno izduženje do početka suženja poprečnog presjeka ČVRSTOĆA (VLAČNA) (fu) = najveći do loma nazivni napon: fu = Pmax/Ao

ODNOS fy/fu = zbog ocjenjivanja sposobnosti plastičnosti materijala, odnos fy/fu iznosi oko 70%, a kod poboljšanog čelika 90% SUŽENJE POPREČNOG PRESJEKA = dostizanjem najvećeg nominalnog napona dolazi do suženja poprečnog presjeka pri čemu se os štapa produžuje do vrijednosti φe SUŽENJE PRI LOMU (ψ) = ψ = (Ao – Au)/Ao KRTI LOM = lom koji nastaje bez prethodne plastične deformacije; ovisi o mehaničkim osobinama, promjeni temperature te o opterećenju ŽILAVOST = svojstvo da čelik zadrži plastična svojstva i pod nepovoljnim uvjetima HOOKE-ov ZAKON = linearna ovisnost prikazana kosim pravcem na dijagramu pokazuje područje proporcionalnosti između naprezanja i deformacija

σ = E x ε, tgα = E = σ/ε, Δlo = (F x lo)/(Ao x E), ε = Δlo/lo, σ = F/A

5

4. VLASTITI NAPONI

Mjerenje vlastitih napona je vrlo složen proces jer nastupanjem plastičnih deformacija više ne vrijedi Hooke-ov zakon pa je potrebno primjeniti druge metode. 1. VL. NAPONI UZROKOVANI DJELOMIČNIM ZAGRIJAVANJEM Promatra se čelični lim koji se na pojedinim dijelovima zagrijava, a zagrijavanje čelika izaziva izduženje i smanjenje granice popuštanja, a rashlađivanje skraćenje i povećanje gr.popušt. a) prva faza – djelomično zagrijavanje Zagrijani dijelovi žele se izdužiti, ali su djelomično spriječeni hladnim dijelovima. Hladni dijelovi elastično se deformiraju i ponašaju kao sabijene opruge s elastičnom silom F koje se žele vratiti u prvobitno stanje. b) druga faza – hlađenje Zagrijani dijelovi žele se skratiti, ali u ohlađenom su stanju prekratki. 2. VL. NAPONI USLIJED ZAVARIVANJA Sličan postupak kao i kod djelomičnog zagrijavanja, ali u krajnjem stanju na mjestu zavarivanja nastaju vlačni naponi, a u ostalim dijelovima tlačni naponi. Razgradnja vlastitih napona moguća je: i. Žarenjem za uklanjanje napona ii. Predgrijavanjem površina prije zavarivanja iii. Svjesnim parcijalnim zagrijavanjem poslije zavarivanja iv. Statičkim opterećenjem konstrukcije 3. VL. NAPONI USLIJED VALJANJA Nakon hlađenja u vruće valjanim profilima, dolazi do višestrukog prelaganja napona sve do postizanja unutrašnje ravnoteće sustava. - ZONE HLAĐENJAPRIKAZANE U FAZAMA: a) najprije se hlade zone A (hrbat i pojas), brže b) zbog toga nastaje plastično sabijanje zone B c) kasnije se smanjuje temp. razlika, zona B se hladi brže od zone A d) u međuvremenu nastalog plastičnom sabijanja zona B je postala prekratka e) zadovoljenje ravnoteže sustava zahtjeva u zonama A tl.napone - veličina vl. napona ista je za pojedine kvalitete čelika - vl. naponi uvelike ovise o geometriji profila i načinu hlađenja

6

5. UMORNOST MATERIJALA

= Oštećenje konstrukcijskog elementa u konstrukciji postepenim širenjem pukotine, koje je uzrokovano učestalim ponavljanjem naprezanja

Razlikujemo: 1. UMOR PRI KONSTANTNIM AMPLITUDAMA 2. UMOR PRI VARIJABILNIM AMPLITUDAMA 3. UMOR PRI KOROZIJI 4. UMOR RAZLIČITIH TIPOVA KONSTRUKCIJA: ŽELJEZ.MOST... Faktori koji utječu na umaranje: 1. NAPONSKA RAZLIKA 2. SREDNJI NAPON 3. VL. NAPON 4. VRSTA NAPONA PRI EKSPLOATACIJI 5. FREKVENCIJA OPTEREĆENJA 6. PRETHODNO OPTEREĆENJE 7. STANKE PRI OPTEREĆENJU 8. DEBLJINA ELEMENTA 9. TEMPERATURA 10. POSTUPAK ZAVARIVANJA 11. STUPANJ DJELOVANJA TORZIJE 12. STUPANJ DJELOVANJA ZAREZA WOHLEROVA LINIJA = predstavlja pokusom određenu ovisnost između amplituda učestalih promjena napona i broja promjena napona. Ukoliko je ta ovisnost predočena u logaritamskom mjerilu ordinate i apscise dobiva se linija i tada govorimo o Wohlerovoj liniji.

7

6. VRSTE GRAĐEVINSKIH ČELIKA

1. ČELICI STANDARDNE KVALITETE

2. ČELICI OTPORNI NA KOROZIJU Zbog primjesa pratećih i planskih legirajućih elemenata u dodiru s vlagom dolazi do kem. procesa koji na površini elementa stvaraju kompaktni sloj hrđe koji nadalje štiti od korozije 3. VISOKOČVRSTI ČELICI - imaju povišenu granicu popuštanja i čvrstoću - dijelimo ih u 3 grupe: - prednosti: a) Manja debljina stijenki konstrukcijskih elemenata b) Ušteda u težini konstrukcije

c) Ušteda u cijeni koštanja radioničke izrade d) Niža cijena prijevoza (osnovnog materijala i izrađenih elemenata) e) Izvedba konstrukcija koje se inače ne mogu izvesti standardnim čelikom f) Povećana čvrstoća na habanje g) Dobra zavarljivost i sigurnost od krtog loma

- primjena: a) Rezervoari za plin i druge posude s pritiskom b) Tlačni cjevovodi energetskih objekata c) Platforme u moru za bušenje nafte d) Zaštitne posude nuklearnog reaktora e) Autodizalice f) Mostovi

4. ČELICI ZA SPOJNA SREDSTVA

8

7. PROIZVODI OD ČELIKA

1. I PROFILI a) NP uskopojasni profili s kosim pojasevima,danas gotovo napušteni (kosi pojasevi zahtijevaju klinaste podložne pločice vijaka) b) IPE europski profili s paralelnim pojasevima kao zamjena za NP c) HE-A širokopojasni I profili (laka izvedba) d) HE-B širokopojasni I profili (normalna izvedba) e) HE-M širokopojasni I profili (teška izvedba) 2. PROFILI RAZLIČITIH OBLIKA POPREČNI H PRESJEKA U pr. = nosači, spregovi rešetki, sl.profili L pr. = spregovi, štapovi rešetki T pr. Ponekad nosači, štapovi rešetki 3. ŠUPLJI PROFILI – tlačni elementi, 4. PUNI PROFILI – vlačni elementi

5. PROFILI SLOŽENI OD RAZLIČITIH PROIZVODA VALJANJA - koriste se kao elementi konstrukcijske izložene većim naprezanjima

6. LAMELE – primjena kod pojaseva 7. LIMOVI – fini, srednji, grubi 8. LIMOVI U KOLUTIMA – za žljebove, trapezne profile 9. SPECIJALNI PROFILI – žice za prednapinjanje, šine za kranove

10. HLADNOOBLIKOVANI PROFILI – široka primjena, jer se u hladnom stanju mogu preoblikovati razne oblike

9

8. ZAŠTITA OD KOROZIJE = čelici koji se primjenjuju za izradu konstrukcija moraju se zaštiti od korozije. Uobičajeno je da se proizvodi valjanja odmah pri izlasku iz pogona zaštite tankim slojem boje, koja štit elemente od korozije – taj premaz zove se shop-primer. = vrlo je važno odrediti uvjete okoline u kojima se konstrukcija nalazi:

- ovisnost rel. vlažnosti zraka i hrđanja

= zaštitu od korozije dijelimo: 1. AKTIVNA ZAŠTITA – rješavanje detalja u fazi projektiranja

2. PASIVNA ZAŠTITA – ostvaruje se raznim premazima prilikom proizvodnje, montaže i održavanja konstruk. elemenata → ORGANSKI PREMAZI (temeljni i završni) → METALNE PRESVLAKE (cinčanje, galvaniziranje, metalizacija) Galvanizacija – nanošenje zaštite pomoću el. struje → ANORGANSKE PRESVLAKE (emajliranje, fosfatiranje, bromiranje) → KATODNA ZAŠTITA = VAŽNO JE RAZLIKOVATI UVJETE U KOJIMA JE DOŠLO DO KOROZIJE: a) načini korozije elemenata koji nisu izloženi naprezanjima: površinska, pukotinska, linijska, kontaktna, lokalna b) načini korozije elemenata koji su izloženi naprezanjima: korozija zbog pukotina od naprezanja korozija pri eroziji korozija pri kavitaciji korozija kod trenja korozija zbog pukotina uslijed promjena napona ________________________________________________________________________ → PJESKARENJE – postupak u kojem se kvarcni pijesak ili metalne strugotine prskaju na metalnu površinu pod pritiskom → METALIZACIJA

10

→ POCINČAVANJE

→ GALVANIZACIJA

→ KATODNA ZAŠTITA

11

9. ZAŠTITA OD POŽARA - požar je akcija na čeličnu konstrukciju i zato se uzima u obzir pri dimenzioniranju - zaštita od požara se sastoji: 1. sprečavanje nastanka požara (regulirano propisima) 2. sprečavanje širenja požara (ovisi o izvedbi objekta) 3. ugradnja uređaja za gašenje i najavu požara (oprema objekta) 4. predviđanje puteva evakuacije ljudi i dobara = mjere opreznosti zaštite od požara uključuju: I. GRAĐEVINSKE MJERE ZAŠTITE: - sigurnost objekta pri požaru, - podjela objekta na požarne odsječke, - predviđanje puteva evakuacije II. MJERE POGONSKE ZAŠTITE: - uređaj za najavu požara, - oprema za gašenje požara - cilj zaštite od požara ne može biti totalna zaštita, već se računa da do požara može doći pa se želi zagrijavanje konstrukcije što više odugovlačiti

→ OVISNOST PADA MODULA ELASTIČNOSTI O POVEĆANJU TEMPERATURE: porastom temp. čelik je

sve mekši, granica popuštanja je niža, a modul elastičnosti pada, dakle čelik izložen visokim temperaturama mjenja mehanička svojstva = GRAĐEVINSKE MJERE ZAŠTITE OD POŽARA: → DIREKTNE: a) premaz elementa posebnim bojama b) oblaganje ili špricanje elementa c) stvaranje sustava hlađenja → INDIREKTNE: zaštita nosivog elementa koji je neotporan na požar s elementima otpornim na požar

Za zaštitu čelika od požara najčešće se koriste gips, beton, mineralna vlakna i razne vrste silikata.

12

10. POJAM OPTEREĆENJA

- OPTEREĆENJE = svako djelovanje koje uzrokuje napone u nosivim elementima konstrukc. → može biti DIREKTNO ili INDIREKTNO, ovisno da li su naponi u elementima izazvani vanjskim silama ili uslijed deformacija → DIREKTNO (NEPOSREDNO) – skup svih sila koje djeluju neposredno na konstrukciju (≈ mehaničke akcije) → INDIREKTNO (POSREDNO) – posljedice utjecaja prislinih ili spriječenih deformacija (≈ geomterijske akcije)

13

11. PODJELA OPTEREĆENJA 1. PREMA INTENZITETU TIJEKOM VREMENA: a) STALNO OPTEREĆENJE – djeluje na konstrukciju u cijelom vijeku trajanja (G) b) PROMJENJIVO OPTEREĆENJE – djeluje tijekom zadane proračunske situacije te ima promjenu intenziteta tijekom vremena (Q) c) IZVANREDNO OPTEREĆENJE – kratkog vremena trajanja 2. PREMA MOGUĆNOSTI PROMJENE POLOŽAJA U PROSTORU: a) PROSTORNO ODREĐENE: djeluju uvijek na istom mjestu b) PROSTORNO NEODREĐENE: mogu zauzeti određenu prostorni položaj na konstrukciju, uz zadano ograničenje 3. PREMA ODGOVORU KONSTRUKCIJE: a) STATIČKE b) DINAMIČKE – uzrokuju značajno ubrzanje deformacije konstrukcije, uz zadano ograničenje 4. OSTALE PODJELE: a) NEPOKRETNE i POKRETNE b) DUGOTRAJNE i KRATKOTRAJNE c) TRENUTAČNE, TRAJNE I KONAČNE VRIJEDNOSTI d) IZ PRAKTIČNIH RAZLOGA: vl. težina, korisno opt., opt. za vrijeme građenja...

14

12. KOMBINACIJE OPTEREĆENJA

15

13. PRIMJERI STALNIH, PROMJENJIVIH I IZVANREDNIH OPTEREĆENJA = STALNA OPTEREĆENJA: a) Vlastita težina konstrukcije, b) Težina nadgradnje uključujući bilo koju stalnu oblogu c) Sile od djelovanja pritiska tla, koje nastaju od težine tla, d) Deformacije uslijed načina izgradnje konstrukcije, e) Sile uslijed pritiska vode, f) Sile nastale uslijed slijeganja ležajeva te uslijed slijeganja nastalih nad potkopanim tlom g) Sile prednapinjanja. = PROMJENJIVA OPTEREĆENJA a) Opterećenja uslijed aktivnog i pasivnog korištenja objekta, b) Pojedini dijelovi težine konstrukcije koji djeluju samo u pojedinim fazama izgradnje, c) Montažna opterećenja, d) Opterećenja vjetrom, e) Opterećenja snijegom, f) Opterećenja ledom, g) Posljedice promjenjive razine površine vode, ako je to potrebno, h) Promjena temperature, i) Opterećenje valovima = IZVANREDNA OPTEREĆENJA: a) Sudari, b) Eksplozije, c) Slijeganje i klizanje terena, d) Tornado, e) Potresi, f) Požar, g) Ekstremna erozija

16

14. KLASIFIKACIJA POPREČNIH PRESJEKA Mogući su različiti računski modeli za određivanje otpornosti poprečnog presjeka i metode proračuna elemenata. Za proračun prema krajnjem graničnom stanju na raspolaganju su 3 postupka: PL-PL, PL-EL, EL-EL KLASA I. = PLASTIČNO – PLASTIČNO; PLASTIČNI POPREČNI PRESJEK Proračun reznih sila i postupak određivanja otpornosti poprečnog presjeka računaju se

prema teoriji plastičnosti. Ima najveću mogućnost rotacije ᵠ.

KLASA II. = ELASTIČNO – PLASTIČNO; KOMPAKTNI POPREČNI PRESJEK Postupak određivanja reznih sila određuje se prema teoriji elastičnosti, a otpornost poprečnog presjeka prema teoriji plastičnosti. Ima ograničen rotacijski kapacitet.

KLASA III. = ELASTIČNO – ELASTIČNO; NEKOMPAKTNI POPREČNI PRESJEK Rezne sile i postupak određivanja otpornosti popr. presjeka računaju se prema teoriji elastičnosti. Otpornost je dosegnuta kad je rubni napon = fy

KLASA IV. = ELASTIČNO – ELASTIČNO; VITKI POPREČNI PRESJEK Ako je poprečni presjek tankostijeni, ne tadovoljava klasu III., već klasu IV. Rezne sile i otpornost poprečnog presjeka računaju se prema teoriji elastičnosti. Mora se uzeti u obzir izbočavanje.

17

15. OTPORNOST ELEMENATA NA IZVIJANJE

Pojam IZVIJANJA ili STABILNOSTI ŠTAPOVA može se izraziti na slijedeći način: to je otkazivanje nosivosti koje uzrokovano djelovanjem tlačnih sila ili poprečnog opterećenja, a manifestira se savijanjem štapa ili zakretanjem oko njegove uzdužne osi. Pri tome se razlikuju sljedeći načini instabiliteta: 1. IZVIJANJE SAVIJANJEM = štap se isključivo savije ili zakretanje oko uzdužne osi se može zanemariti

Oko osi y-y oko osi z-z 2. IZVIJANJE SAVIJANJEM I TORZIJOM = posebni slučajevi: Bočno izvijanje – izvijanje savijanjem i torzijom bez uzdužne sile Izvijanje torzijom – nastaje samo zakretanjem štapa oko njegove uzdužne sile, a savijanje štapa se može zanemariti

POJAM DULJINE IZVIJANJA = predstavlja razmak točaka infleksije elastične linije u trenutku kada je dosegnuta Fullerova kritična sila izvijanja Nki

18

16. POSTUPAK DIMENZIONIRANJA CENTRIČKI PRITISNUTIH ELEMENATA PREMA X-POSTUPKU

1. KLASIFIKACIJA POPREČNIH PRESJEKA a) oznake i osi poprečnog presjeka b) klase poprečnog presjeka c) djelotvorni poprečni presjek 2. OTPORNOST POPREČNOG PRESJEKA: - tlačna otpornost: Nc,Rd = (β x A x fy) / γMO B = Aeff / A 3. OTPORNOST ELEMENATA NA IZVIJANJE: a) određivanje dužine izvijanja liy i liz

b) određivanje vitkosti: λy = liy / iy, λ = liz / iz c) određivanje λ1 d) određivanje e) određivanje mjerodavne linije f) određivanje faktora redukcije Χ za svaku os izvijanja posebno → analitički ili prema tablicama g) otpornost elementa na izvijanje Nb,Rd = Χ x Nc,Rd , mjerodavna je manja vrijednost faktora redukcije Χ = Χmin

19

17. ELEMENTI IZLOŽENI ISTODOBNOM SAVIJANJU I TLAČNOJ UZDUŽNOJ SILI = Moment savijanja može biti posljedica poprečnog opeterećenja između krajeva nosača, poznatog ekscentričnog djelovanja uzdužne sile na jednom ili oba kraja štapa i / ili od elementa s kojim je spojen promatrani element unutar okvirnog sustava → elementi izloženi istodobnom djelovanju tlačne sile i momenta savijanja

a) momenti djeluju oko y-y, pridržanje u smjeru osi y-y b) momenti djelujue oko osi z-z,

nema pridržanja

c) momenti djeluju oko osi y-y, nema pridržanja d) momenti djeluju oko osi y-y i z-z,

nema pridržanja

20

18. KONSTRUKCIJSKA SVOJSTVA SPOJEVA SPOJ – definiran kao skup fizikalno kemijskih komponenata koje mehanički pričvršćuju elemente koje spajaju (koncentriran je na mjestu gdje se ostvaruje pričvršćivanje ) PRIKLJUČAK – kada se spoj i određena zona međudjelovanja između spojenih konstrukcijskih elemenata razmatraju zajedno , koristi se izraz priključak

= kao i za elemente, tako i za priključke je potrebno odrediti njihov odnos momenta savijanja M i kuta rotacije ρ → kod priključaka tj. spojeva M-ρ odnos je potpuno određen sa 4 vrijednosti: Mcd = granični moment spoja Me = elstični moment ρe = rotacija kod Me

ρp = rotacija kod Mcd

= karakteristike M-ρ ovisnosti različitih spojeva

21

19. PODJELA SPOJEVA 1. PREMA RAČUNSKOM GRANIČNOM MOMENTU a) spojevi pune nosivosti b) spojevi djelomične nosivosti c) nominalno zglobni spojevi 2. PREMA ROTACIJSKOJ KRUTOSTI SPOJA a) nepopustljivi spojevi b) djelomično nepopustljivi spojevi c) nominalno zglobni spojevi Mpl = moment plast. M = moment spoja ρpl = rotacija kod Mpl

ρ = rotacija kod M

22

20. VRSTE SPOJEVA 1. ZAVARENI SPOJEVI a) zavari u uvali b) sučelni zavari c) zavari u rupama

prednosti: jeftini i bez prednosti: dobar pri umoru i pripreme dobar izgled Mane: loš izgled, slab mane: skupi i uz pripremu pri umoru d) zavari u prorezu e) zavari u žljebu

2. ZAKOVANI SPOJEVI a) s polukružnom glavom b) s poluupuštenom glavom c) s upuštenom glavom

3. VIJČANI SPOJEVI a) obični spojevi prednosti: jeftini i lagana montaža mane: mala krutost pri posmiku, slab pri umoru b) visokovrijedni spojevi prednosti: kruti pri posmiku radi trenja , kruti pri vlaku, dobri pri umoru mane: složena ugradnja, skupi, opsežna kontrola kvalitete = spojevi opterećeni na posmik → A,B,C kategorija = spojevi opterećeni na vlak → D,E kategorija

23

= POSTUPCI ZAVARIVANJA 1) zavarivanje električnim lukom – ručno – elektroda ima zaštitnu oblogu; promjer elektrode je u skladu s jakošću struje; priključak je na istosmjenu ili izmjeničnu struju; dovod struje i brzinu zavarivanja kontrolira zavarivač

2) zavarivanje električnim lukom pod zaštitom plina – elektroda je gola žica, iz plinske boce dovodi se plin za zaštitu; istosmjerna struja; struja se namješta pomoću motora; napon je unaprijed namješten pa se kontrolira jakošću struje; brzinu zavarivanja kontrolira zavarivač

3) zavarivanje električnim lukom pod zaštitom praška – elektroda je gola žica, zaštitni prašak je silikatni; struja se održava na namještenoj vrijednosti; napon se kontrolira pomoću servo jedinice, dovod struje na elektrodi i brzina zavarivanja; namješteni su unaprijed, a mogu se mjenjati za vrijeme zavarivanja

4) zavarivanje trna električnim lukom – kao elektrode služe trnovi čiji je kraj obrađentvornički, struja je unaprijed namještena; napon varira za vrijeme zavarivanja, mjesto zavarivanja trnova kontrolira operater

24

21. PRORAČUN SPOJEVA = rezne sile računaju se za odgovarajuće granično stanje. Proračun se može provesti prema teoriji elastičnosti ili plastičnosti ali treba uzeti u obzir: a) teroiju II. reda b) geometrijske i strukturalne imperfekcije c) popustljivost spoja = pretpostavka je da se rezne sile mogu raspodjeliti na najbolji mogući napon, pod uvjetom da su: a) usvojene rezne sile u ravnoteži s vanjskim akcijama b) svaki element spoja može se oduprijeti akcijama usvojenim u proračunu c) deformabilnosti spoja i elementa trebaju biti usklađene d) deformacije u računskom modelu kinematički su dopuštene = rezne sile, koje djeluju u spoju, raspodjelit će se na elemente spoja u omjeru krutosti pojedinih elemenata. Dakle, put prijenosa sila preko spoja, iz jednog elementa u drugi, prolazi smjerom većih krutosti = pri projektiranju spojeva naročitu pozornost treba obratiti na jednostavnost izrade i montaže; treba pripaziti na: a) postojanje dovoljnog gabarita na sigurnu montažu spoja b) postojanje dovoljno mjesta za mogućnost ugradnje i pritezanja vijaka c) postojanje dovoljno mjesta za izvedbu zavara d) mogućnost ostvarivanja zahtjeva tehnologije zavarivanja e) utjecaj geometrijskih tolerancija pri spajanju f) mogućnost naknade kontrole spojeva g) obradu površina elemenata koji se spajaju h) održavanje spoja u tijeku korištenja konstrukcije

25

22. KONSTRUKCIJSKO OBLIKOVANJE → konstrukcijski elementi dijele se na: 1) GREDNE NOSAČE ( nose poprečna opterećenja → otpornost na savijanje) 2) TLAČNE ŠTAPOVE ( nose tlačna opterećenja → otpornost štapa na izvijanje) 3) VLAČNE ŠTAPOVE ( nose vlačna opterećenja → vlačna otpornost) 4) ELEMENTI KOJE NOSE ISTOVREMENO SAVIJANJE I UZDUŽNE SILE

- ako su zidovi kao ležajevi grednih nosača ili rešetki nepoželjni, mogu se zamijeniti stupovima. Međutim ako su spojevi između stupova i greda, tj. stupova i rešetki zglobni, rezultat će biti nestabilan sustav

- stabilizacija ovakvih sustava je moguća: stabil. vezovima i ukrućivanjem

= GREDNI NOSAČI – konstrukcijski elementi koji nose poprečno opterećenje koje uzrokuje momente savijanja i poprečnu silu = STUPOVI – konstrukcijski vertikalni element koji je namjenjen preuzimanju opterećenja kao posljedice djelovanja sile teže; razlikujemo: stupove izložene djelovanju centričke tlačne sile i stupove izložene istodobnom djelovanju tlačne sile i momenta savijanja

26

= NASTAVCI GREDNIH NOSAČA - nastavci izvedeni sučelnim zavarima - spoj u vijčanoj izvedbi sa vezicama

- zavarena izvedba - vijčana i zavarena izvedba - nastavci s čeln. pl, bez produž.

= NASTAVCI STUPOVA a) spojeni izvedeni sučelnim zavarima

b) spojevi u vijčanoj izvedbi s vezicama

c) nastavci s čelnim pločama

27

= TEMELJNA STOPA - neukrućeni ležaj - ležaj s ukrućenjima

= SIDRENI VIJCI - j vijak - vijak s podložnom Pl. - vijak u cijevi

= TEMELJNI VIJCI

= SPOJEVI STUP-GREDA 1) jednostavni

- vijčana izvedba s kutnicima; b) zavareni donji kutnik; c) spoj preko hrpta; ovješena čelna ploča; f) i g) zavarene čelične ploče

28

2) popustljivi

3) kruti spojevi

a) zavarena izvedba; b) vijčana izvedba s kratkom čel.pločom c) vijčana izv s produženom pl.

a) tradicionalno ukruć, b) ojačanje hrpta pločom, c) ploča na pojasnici u vl.zoni

d) stup u vanjskoj liniji, e) tlačno dijag. Ukrućenje, f) morrisovo ukruć., g) k-ukrućenje

29

30

23. PROJEKTIRANJE HALA = PREDNOSTI HALA: 1) velike mogućnosti arhitektonskog djelovanja 2) industrijska izrada je vrlo precizna i neovisna o vremenskim uvjetima 3) serijska proizvodnja konstrukcija 4) mala vlastita težina – mali temelji 5) jednostavna montaža 6) jednostavan transport elementa na gradilište 7) mogućnsoti dogradnje i proširenja prostora prema rasteru 8) konstrukcija je prenosiva 9) omogućena reciklaža materijala = DIJELOVI HALE: 1) GLAVNI NOSIVI ELEMENTI KONSTRUKCIJE : krovni vezači, glavni stupovi te elementi globalne stabilizacije objekta 2) SEKUNDARNA KONSTRUKCIJA: elementi koji uglavnom služe za postavljanje obloge, zatvaranja hale: pokrov, podrožnice, sek.stupovi u uzdužnim i zabatnim stijenama, prečke, vješaljke i sl.

= STATIČKI SUSTAVI GLAVNE NOSIVE KONSTRUKCIJE HALA → hale su karakteristični predstavnici jednokatnih objekata → ovisno o namjeni objekta glavna nosiva konstrukcija se dijeli: a) krovna ravnina (horizontal.) i b) ravnine stpova (vertikal.) → ovisno o načinu prijenosa opterećenja iz krovne ravnine na stupove: a) ravninski sustav b) prostorni sustav

= TIPOVI HALA → odabir optimalnog konstrukcijskog sustava gl. nosive konstrukcije ovisi o: 1) dimenzije i oblik hale 2) vrsta i intenzitet djelovanja 3) način oslanjanja i mogućnost temeljenja 4) izbor obloga hale 5) zahtjevi u pogledu osvjetljenja, ventilacije i slično

31

→ po veličini postoje: 1) MALE HALE (valjani profili, okvirni nosači) 2) SREDNJE HALE (rešetkasti nosači na stupovima) 3) VELIKE I TEŠKE HALE (krovni nosač i stupovi ili rešetkasti nosači ili sastavljeni limeni)

→ najčešći tipovi: 1) najednostavniji oblik s ravninskim glavnim nosivim sustavom

2) hale s pilastim krovom; kada je potrebno dosta svjetla, ali ne direktnog sunčevog

3) više brodne hale; kada je potrebno više odvojenih prostora

= STABILIZACIJA HALA - osnovna zadaća stabilizacije je osigurati prijenos svih djelovanja na objekt do temelja, tako da se ne ugrozi globalna stabilnost - ako imamo štapove povezane prostornim zglobom, na njih djeluju sile A, B, C, tada prvo moramo stabilizirati horizintalnu ravninu ugradnjom dva dijagonalna štapa formirajući horizontalni vez

- da bi spriječili djelovanje sile B u dvije paralelne vertikalne ravnine, u smjeru djelovanja sile ugrađuju se dva para dijagonalnih štapova tvoreći dvije vertikalne rešetke. - zbog sile C, ugrađujemo u preostale dvije vertikalne ravnine dva vertikalna veza

32

- svaki objekt mora imati: HORIZONT. UZD, HORIZONT. POPR., VERTIK. UZD. I VERTIK. POPR. stabilizaciju

= OBLOGE HALA Osnovna zadaća obloga je da se prostor zaštiti od atmosferskih utjecaja. → odabir vrste obloga ovisi o:

1) PROHODNOSTI KROVA 2) DA LI SE UNTRAŠNJOST OBJEKTA TREBA ZAGRIJAVATI U ZIMSKOM PERIODU 3) O NAGIBU KROVA I SL.

→ obloge dijelimo u grupe prema: 1) materijalu od kojeg su napravljene : metalne (čelične, aluminijske, bakrene..), betonske (siporex ploče ili durisol pl.); betonske ili cigleni elementi (samo za zidove), sendvič komponente (mix dvaju ili više materijala) 2) vlastitoj težini: lagani pokrovi (vl.težine 0,3 kN/m2) i teški pokrovi (vl.težine 1 kN/m2) 3) karakteristikama građevinske fizike 4) prema načinu prijenosa opterećenja: pločasti elementi; gredni elementi....

33

24. VIŠEKATNI ČELIČNI SKELETI

SKELETNA IZGRADNJA je projektiranje, izrada i montaža nosive konstrukcije koja je koncipirana od jedne okosnice ili skeleta - skelet je izveden od čelika dok se zatvaranje prostora obavlja s elemntima različitih materijala - tlocrtni oblik uvjetovan je: veličinom građevinskog zemljišta, arhitektonskim oblikom objekta, namjenom objekta te planiranim razmještajem prostorija - raster koji se postavlja može biti pravokutan ili dijagonalan

→ prednosti skeletne izgradnje: - bolje iskorištenje tlocrta, veći razmaci stupova, - niža cijena koštanja, - funkcije nosivosti i zatvaranja prosotra odvojene, - fleksibilnost prenamjene prostora Podjela sustava: 1) ZGLOBNI SUSTAVI

2) OKVIRNI SUSTAVI a) prostorni b) ravninski

3) SUSTAVI S VERTIKALNIM I HORIZONTALNIM STIJENAMA Stijena mže biti masivna tj od betona ili rešetkasta od čelika Prednosti: manji utrošak čelika nego kod okvirnih sustava, veća krutost i jednostavna izvedba

34

4) SUSTAVI S JEZGROM

5) OVJEŠENI SUSTAVI Ukoliko se ispod objekta želi ostaviti slobodan prostor, sustavi s jezgrom pretvaraju se u ovješene

6) KOMBINIRANI SUSTAVI

35

25. SPREGNUTE KONSTRUKCIJE Dva su elementa spregnuta i djeluju kao jedinstveni poprečni presjek ako se međusobno povežu tako da na dodirnoj ravnini među njima nema relativnog pomaka. - sprezati se mogu materijali istih ili različitih fizikalno-mehaničkih osobina kao što su: drvo-drvo, čelik-čelik, čelik-beton, beton-beton - pod pojmom spregnute konstrukcije podrazumijeva se zajedničko, spregnuto djelovanje između betonskog i čeličnog djela presjeka - spregnute konstrukcije dijele se na: spregnute ploče, spregnute nosače, spregnute stupove → SPREGNUTE PLOČE – sprezanje se može ostvariti prianjanjem, trenjem, konti-sprezanjem i sidrenjem na krajevima

- sprezanje prianjanjem - konti-sprezanje - sidrenje na krajevima → SPREGNUTI NOSAČI – sastoje se od čeličnog nosača i AB ploče; čelični nosač može biti punostijeni ili rešetkasti; obzirom na betonsku ploču može biti spregnuti nosač može biti: s AB pločom ili sa spregnutom pločom

→ SPREGNUTI STUPOVI – sastavljeni su od zatvorenih čeličnih profila ispunjenih betonom ili od čeličnih profila otovrenog poprečnog presjeka obloženog betonom

- spregnute ploče koriste se samo u visokogradnji – brza izgradnja, ekonomična izvedba te efikasna upotreba. Primjenom spregnutih nosača najbolje se iskorištavaju dobra svojstva oba materijala – ušteda na materijalu, visini nosača – manja težina konstr.

36

26. KOROZIJA I ALUMINIJ Osidacijom površine aluminija nastaje brzo oksidni sloj koji je vrlo kompaktan. Uzroci korozije aluminijskih elemenata mogu biti u selektivnoj koroziji, koroziji radi agresivnosti i galvanskoj koroziji. - selektivna korozija – oštećuje se samo određena rešetkasta struktura osnovnog materijala, kod toga se razlikuje korozija koja može biti: interkristalna, zbog napuklina od naprezanja , u slojevima paralelnim s površinom - korozija radi agresivnosti sredine – površina aluminija kemijski je postojana između pH = 5 i pH = 8. Ova korozija može biti površinska, lokalna i uslijed pukotine. - galvanska korozija – između pojedinih metala postoje velike razlike elektrokemijskog potencijala koje uz prisutnost elektrolita dovode do razgradnje neplemenitih metala, pa tako i korozije („aluminijska kuga“) - površinske zaštite: anodna oksidacija; kontinuirano bojenje i lakiranje; elektrostatsko lakiranje praškastim lakovima – plastificiranje

27. GREŠKE KOD ZAVARIVANJA 1) prskanje pri zavarivanju 2) nedopušteno pripajanje 3) korozijska gnijezda 4) pukotine u varu 5) loše namještanje dijelova koji se zavaruju 6) zarezi, oštri bridovi 7) ekscentričnost i nekontaktan položaj elemenata koji se zavaruju 8) iskrivljenje dijelova priključka 9) uleknuće vara 10) nedovoljno ispunjen var 11) nadvišenje ili zarez 12) mrenje 13) oštar prijelaz