Raspunsuri Licenta Constructii Metalice

8/3/2019 Raspunsuri Licenta Constructii Metalice

1/20

Subiecte la disciplinaConstrucii Metalice

Licena

Otelul1. Curba caracteristica a otelului: Sa se exemplifice pentru un otel carbon moale cu palierde curgere si un otel de nalta rezistenta fara palier de curgere marcndu-se punctelecaracteristice

Curba caracteristica a otelului cu comportare ductila

Curba caracteristica a unui otel de nalta rezistenta

Valorile nominale ale limitei de curgere fyi ale rezistenei la traciune fupentru oelul uzualde construcii se obin astfel:fy = Rehfu = Rm.Valorile nominale ale limitei de curgere fyi ale rezistenei la traciune fupentru oelul farapalier de curgere se obin astfel:fy = Rp0.2fu = Rm.

Rp0.2

0.2 Alungire specifica, [%]

Efortunitar,[N/mm

2] Rm

E - modulul de elasticitateAe - alungirea la curgereAg - alungirea plastica la forta maximaAgt - alungirea totala la forta maximaA - alungirea la rupereAt - alungirea totala la rupereRel - limita de curgere inferioaraReH - limita de curgere superioaraRm - rezistenta la tractiune

Nota: Daca nu exista palier de curgere, sedetermina limita de curgere convenionalala 0.2% (Rp0.2)


2/20

2. Marca otelului se simbolizeaz in formatul S--- J--- Z--. Sa se dea 3 exemple diferiteparticulariznd mrcile respective de otel si explicnd semnificaianotaiilor.

Mrimile precizate au urmtoareasemnificaie:S--- calitatea otelului (limita de curgere in N/mm2)

J-- caracteristica mecanica (energia de rupere minima, in J, la o anumita temperatura)Z-- gtuirea minima, in %, reprezintvaloarea de calcul a capacitii materialului de aevita desprinderea lamelar.

Exemple:S235 J0 Z15: Otel cu limita de curgere 235 N/mm2, cu energia de rupere minima de 27 J la0C, gtuirea minima 15%.S275 J2 Z25: Otel cu limita de curgere 275 N/mm2, cu energia de rupere minima de 27 J la-20C, gtuirea minima 25%.S355 JR Z35: Otel cu limita de curgere 355 N/mm2, cu energia de rupere minima de 27 J la+20C, gtuirea minima 35%.


3/20

3. Ce este imbatranirea otelului? Ce este ecruisarea otelului? Sa se prezinte comparativprin intermediul curbelor caracteristice pentru S235, respectiv S460.

Ecruisarea otelului apare atunci cnd elementul este solicitat peste limita de curgere. Aceastadepinde de tipul de oel utilizat.

Creterea rezistenei la rupere se datoreaz fenomenului de mbtrnire, care fragilizeazmaterialul, a crui ductilitate a fost deja redus prin ecruisare i depinde de caracteristicilemetalurgice ale oelului.Figura de mai josprezint comparativ curbele caracteristice ale oelului, cu prezentareafenomenelor de ecruisare si imbatranire.

Prezentarea comparativa a ecruisrii si a imbatranirii


4/20

4. Explicaitermenul de ductilitate asociat otelului structural.

Ductilitatea otelului este capacitatea lui de a se deforma plastic fara sa se rupa. Ductilitatea lanivel de material se exprima prin urmtoarelecerine:- raportul dintre rezistena la rupere "fu" i rezistena minim de curgere "fy" este cel puin

egala cu 1.20;- alungirea la rupere A este cel putin egala cu 20%.- oelurile folosite n elementele structurale cu rol disipativ trebuie sa aiba un palier de curgeredistinct, cu alungire specific la sfritul palierului de curgere, Ae, de cel puin 1,5%.

fu

fy

E

Alungire specifica, [%]

Efortunitar,[N

/mm

2]


5/20

Analiza globala5. Ce sunt clasele de seciuni, care sunt parametrii care le definesc?

Calculul de rezistenta si stabilitate al structurilor din bare depinde de clasa seciunilor. Clasaseciunii este o msura a supleei peretelui, care se exprima ca raport intre limea si grosime

acestuia. Sunt definite patru clase de seciuni:- clasa 1: plastica, cu capacitatea de rotire plastica pentru a forma articulaii plastice- clasa 2: plastica, fara capacitate de rotire plastica suficienta- clasa 3: elastica- clasa 4: elastica cu seciune redusa (efectiva sau eficace)

fy

Moment

fy

Moment

fy

Moment

Mel

fy

Moment

Mel

Model

comportare

Distributia

ef. unitareCapacitate de rotire Clasa

1

1

1

1

1

1

1

1

Suficienta

Limitata

Nu

Nu

MMpl

MMpl

MMpl

MMpl

1

2

3

4

Momentul plasticpe sectiunea plina


Momentul elasticpe sectiunea plina

Momentul plasticpe sectiunea efectiva

Mpl

Mpl

Mpl

Mpl

Mel Momentul capabil elastic

Mpl Momentul capabil plastic

M Momentul din incarcari Rotirea sectiunii (curbura) Rotirea (curbura) sectiunii necesara pentru a permite distributia eforturilor in domeniul plastic

pl

fy

Moment

fy

Moment

fy

Moment

Mel

fy

Moment

Mel

Model

comportare

Distributia

ef. unitareCapacitate de rotire Clasa

1

1

1

1

1

1

1

1

Suficienta

Limitata

Nu

Nu

MMpl

MMpl

MMpl

MMpl

1

2

3

4



Momentul elasticpe sectiunea plina

Momentul plasticpe sectiunea efectiva

Mpl

Mpl

Mpl

Mpl

Mel Momentul capabil elastic

Mpl Momentul capabil plastic

M Momentul din incarcari Rotirea sectiunii (curbura) Rotirea (curbura) sectiunii necesara pentru a permite distributia eforturilor in domeniul plastic

pl


6/20

6. Ce este analiza globala de ordinul II? Ce se nelege prin imperfeciuni geometrice aleelementelor (respectiv structurilor) din otel? Cum se ia in considerare in mod practicefectul imperfeciunilorpentru analiza de ordinul II a unei structuri metalice din bare?

Analiza globala de ordinul II ia in considerare efectul formei reale deformate a structurii

asupra momentelor si forelor interne din structura. Deoarece deplasrile cauzate dencrcrile exterioare pot modifica rspunsul structurii i deci distribuia eforturilor interne,este necesar evaluarea nivelului de la care aceste deplasri trebuie luate n calc ul. In cazul

unei analize elastice, dac 10crcr

Ed

F

F , atunci este necesara luarea in considerare a

efectelor de ordinul II (FEd este ncrcarea vertical total aplicat structurii iar Fcr estencrcarea critic elastic).Imperfeciunile geometrice constau in abateri de form ale seciunilor transversale, devieri dela rectilinitatea elementelor, devieri de la verticalitate la montaj, excentriciti n noduri, etc.Imperfeciunea globala (abaterea de la vertical) se definete prin intermediul unghiului ,

care este dat de formula urmtoare:0 h m

unde:

0 este valoarea de baz, 0 = 1/200

h este coeficientul de reducere aplicabil pentru nlimea h a stlpilor:

m este un factor de reducere pentru numrul de stlpi dintr-un ir


7/20

7. In ce condiii se aplica un calcul plastic de ordinul I pentru analiza unei structurimetalice? Dar un calcul plastic de ordinul II?

Calcul plastic de ordinul I poate fi aplicat n situaia n care sunt ndeplinite condiiile privindductilitatea materialului i a seciunilor precum i cele ce privesc simetria seciunii

elementelor n raport cu planul de ncovoiere i mpiedicarea pierderii stabilitii elementelorcomprimate i/sau ncovoiate. Calculul plastic de ordinul I impune verificarea n prealabil acriteriului de sensibilitate la efectele de ordinul II. In cazul unei analize plastice, dac

15crcrEd

F

F , atunci este necesara luarea in considerare a efectelor de ordinul II (FEd este

ncrcarea vertical total aplicat structurii iar Fcreste ncrcarea critic elastic).

Analiza plastic de ordinul II se aplic n condiiile analizei plastice de ordinul I, atunci cndcriteriul de sensibilitate la efectele de ordinul II nu este ndeplinit. Pentru acest tip de analiz,se nsumeaz condiiile de aplicare de la analiza plastic de ordinul I i analiza elastic de

ordinul II.


8/20

mbinri8. Care sunt principalele tehnologii de sudura pe care le cunoatei? Ce tensiuni apar in

cordoanele de sudura de colt? Cum se calculeaza acestea?

a) Sudare electrica manuala cu electrozi inveliti MMA. Principiul procedeului: arcul electric

amorsat intre electrodul invelit i piesa care se sudeaz topeste materialul piesei si vrfulelectrodului formnd baia topit care este protejat fat de gazele din atmosfer prinstratul de zgur lichid i gaze rezultate din nveliul electrodului.

b) Sudare electrica in mediu de gaz protector cu electrod fuzibil MIG / MAG. Principiulprocedeului: arcul electric este amorsat ntre un electrod fuzibil, sub forma unei srme desudare, i piesa de sudat. Sudarea se desfoar ntr-un mediu de gaz protector.

c) Sudare electrica in mediu de gaz protector cu electrod nefuzibil WIG/TIG (gazul inert -wolfram / gazul inert - tungsten). Principiul procedeului (WIG) consta n formarea unuiarc electric ntre un electrod nefuzibil din wolfram si metalul de sudat.

d) Sudare oxiacetilenica OW. Procesul de sudare cu flacara consta n ncalzirea locala cuajutorul unei flacari, pna la topire, a marginilor pieselor de sudat si a metalului de adaos.

Tensiunile interne din sudura de col sunt descompusein componente paralele i normale laplanul critic al seciunii cordonului de sudur:

Tensiuni n planul critic al sudurii de col.

Rezistena sudurii de col va fi suficient dac urmtoarele dou condiii sunt satisfcute:

,unde:

fu este valoarea nominal a rezistenei de rupere la traciune a materialului piesei mai slabe dinmbinare;w este coeficientul de corelare.


9/20

9. Care sunt modelele de cedare pentru mbinarea cu uruburi normale din figura?Prezentai modul in care se face verificarea.

NN

N

N

In cazul mbinrilor care lucreaz la forfecare, deplasarea relativ a pieselor mbinate estempiedicat de tija urubului. mbinarea cu uruburi normale din figura poate sa cedeze prin:- forfecarea tijei urubului- cedarea prin presiune pe gaura (plasticizare local asociat cu ovalizarea gurii)

- ruperea in seciunea neta.

Forele capabile pentru fiecare mod de cedare se determina astfel:- Forta capabila la forfecare pentru un plan de forfecare:

in care:- factor- fubrezistena la rupere a urubului- A este aria tijei urubului (sau aria neta daca planul de forfecare trece prin poriunea filetat

a urubului)- M2coeficientparial de siguran

- Fora capabil la presiune pe gaur:

in care- k1 este un factor;- ab este un factor;- fu este rezistena ultima a materialului

- d este diametrul nominal al urubului- t este grosimea cea mai mic a pieselor mbinate.- M2coeficientparial de siguran

- Fora capabil in arie neta:

unde:- fu este rezistena ultima a materialului- Anet este aria neta a piesei- M2 este coeficientparial de siguran.


10/20

10.Ce se nelege printr-o mbinare cu uruburi de nalta rezistenta la lunecare? Dai unexemplu si explicai.

In cazul mbinrilor cu uruburi de nalt rezisten pretensionate, care lucreaz prin frecare,piesele care se mbin sunt strnse ntre ele ca urmare a forei de ntindere introdus n urub

printr-o strngere controlat. Transferul forelor de legtur se realizeaz prin efectul defrecare ce ia natere ntre feele pieselor n contact.Fora capabil a unui urub depinde de coeficientul de frecare dintre suprafeele n contact ,i de fora de strngere indus n urub Fp.C.Valori factorului , pentru diferite categorii de suprafee n contact, variaza ntre 0.2 i 0.5.

Rezistena de calcul la lunecare a unui urub pretensionat din grupa 8.8 sau 10.9 se determinprin formula:

unde:kseste un coeficient dat n funcie de tipul gurilor n care sunt introduse uruburile n este numrul suprafeelor de frecare este coeficientul de frecare- M3 este coeficientparial de siguran.- Fp,C este fora de pretensionare de calcul


11/20

11.Care este detaliul de principiu utilizat in cazul unei mbinri de continuitate cu eclisesi uruburi a unei grinzi metalice cu inima plina?


12/20

12.Pentru mbinarea cu uruburi si placa de capt din figura, sa se prezinte componentelembinrii.

Calculul caracteristicilor nodurilor grind-stlp prezentat n Eurocode 3 se face pe bazametodei componentelor. Conform acestui model, fiecare nod este mprit n trei zone caresunt solicitate diferit:- zona solicitat la ntindere;

- zona solicitat la compresiune;- zona solicitat la forfecare.Pentru cazul particular al mbinrii cu plac de capt i uruburi din figura, cu trei rnduri deuruburi ntinse, prezentate mai sus, pentru calculul rezistenei i a rigiditii sunt considerateurmtoarele componente:-panoul de inim al stlpului la forfecare (1);- inima stlpului la compresiune (2);- elementele de ntindere pentru fiecare rnd de uruburi:

talpa stlpului la ncovoiere (3); placa de capt la ncovoiere (4); uruburile la ntindere (5); inima stlpului la ntindere (6); inima grinzii la ntindere pentru uruburile nerigidizate (7).

(1) (2) (3) (4)

(5) (6) (7)


13/20

13.Ce se nelege prin nod semi-rigid? Darparial rezistent?Comportamentul la rotire al mbinrilor are un comportament intermediar ntre cele doucazuri limit si anume rigid si articulat. Considernd rspunsul M-Fal unei mbinri, putemdistinge mai multe cazuri:- atunci cnd toate componentele unui nod sunt suficient de rigide (ideal rigide), mbinarea

este rigid i nu exist diferene ntre rotirile de la capetele elementelor mbinate (Figura a). nacest caz nodul se rotete ca un corp rigid; - dac nodul nu are rigiditate la rotire, atunci elementul mbinat este considerat articulat nacel capt (Figura b);- pentru cazurile intermediare, n care rigiditatea nodurilor nu este infinit dar nici nul,rezult o diferen F ntre rotirile absolute ale elementelor mbinate (Figura c). n acestcaz nodul este semi-rigid.

a) Nod rigid b) nod articulat c) Nod semi-rigidTipuri de noduri n funcie de rigiditatea acestora

Clasificarea nodurilor dup rigiditate

Din punct de vedere al capacitatii de rezistenta, putem avea:- mbinri total rezistente-parial rezistente

- imbinari articulate.Termenul de total rezistent se refer la rezistena mbinrii n comparaie cu cea a elementuluimbinat. Daca rezistena la ncovoiere a mbinrii este mai mica dect cea a grinzii mbinate,atunci mbinarea este ncadrat n categoria mbinrilor parial rezistente.

Mj

Mj.Rd

Rezisten total

Articulat

Rezisten parial

Limitele pentru rezisten

Rezistena nodului

Clasificarea nodurilor dup rezisten


14/20

Elemente14.Se da o bara solicitata la ntindere realizata din doua platbenzi mbinate prin

suprapunere cu uruburi dispuse pe un singur rnd in axa barei. Sa se arate verificrileacestei bare in seciunea bruta si in seciunea neta.

Verificarea barelor solicitate la ntindere se face cu relaia urmtoare:

,1.0

Ed

t Rd

N

N

EdN : Valoarea de calcul a efortului (forei) de ntindere din aciuni;

,t RdN : Fora capabila (rezistenta de calcul) a barei solicitate la ntindere.

Pentru seciunile cu slbiri de tipul celei din figura, valoarea forei capabile se determinaastfel:

, , ,min( , )t Rd pl Rd u Rd N N N

In seciunea bruta:0

,

y

pl Rd

M

Af

N ; 0 1.0M

In dreptul gurilorde fixare:2

,

0.9net u

u Rd

M

A fN

;

21.25

M

NN

N

N


15/20

15.Ce sunt curbele europene de flambaj? Cum se face verificarea la flambaj a unei baresolicitata la compresiune axiala uniforma?

Calculul rezistenei barelor comprimate centric n SR EN 1993-1-1, se bazeaz pe curbeleeuropene de flambaj. In conformitate cu SR EN 1993-1-1, sunt folosite cinci curbe de flambaj

(a0, a, b, c si d), funcie de tipul seciunii transversale i axa principal a seciunii transversaledup care se produce flambajul.Valoarea de calcul a efortului de compresiune NEdn fiecare seciune transversal trebuie ssatisfac urmtoarea condiie:

Pentru sectiunile de clasa 1, 2 si 3, valoarea de calcul Nc,Rda rezistenei seciunii transversalela compresiune uniform se determin astfel:

Verificarea rezistentei barei la pierderea stabilitatii generale la compresiune uniforma se faceastfel:

n care:NEd este valoarea de calcul a efortului de compresiune;Nb,Rdeste rezistena de calcul a barei comprimate la flambaj.Pentru barele cu sectiune de clasa 1, 2 sau 3, rezistena de calcul la flambaj este egal cu:

n care este factorul de reducere pentru modul de flambaj considerat.Valoarea trebuie calculat, innd seama de curba de flambaj corespunztoare, utilizndurmtoarea relaie:

n care:

in care pentru sectiunile de clasa 1, 2 sau 3:

este factor de imperfeciune;Ncrefort axial critic de flambaj elastic, corespunztor modului de flambaj considerat, calculat

pe baza caracteristicilor seciunii transversale brute.Factorul de imperfeciune se considera in funcie de curba de flambaj considerat.


16/20

16.Sa se prezinte soluia constructiva pentru prinderea articulata la baza a unui stlprealizat dintr-un profil dublu T. La ce eforturi se calculeaz buloanele de ancoraj inacest caz ?

Prinderea articulata a stlpilor la baza se poate face cu 2 buloane de ancoraj din otel rotund siplaca de baza. In acest caz verificarea buloanelor de ancoraj se face innd cont de prezenta la

baza stlpului att a foreitietoare cat si a forei axiale (daca este de ntindere):

2 2

max max

, ,t Rd v Rd

N k V m

F F

in care:3 bf

bi

Rk

R , Rf

b si Rib sunt rezistentele materialului din bulon la ntindere si respectiv la

forfecareFt,Rd este rezistenta la ntindere a bulonului

Fv,Rd este rezistenta la forfecare a bulonului (se ia nf= 1)Nmax si Vmax sunt valorile maxime ale reaciunilorla baza stlpilor (fora axiala pozitiva siforatietoare).Daca fora axiala este de compresiune, verificarea se face doar la foratietoare.


17/20

17.Sa se prezinte soluia constructiva pentru prinderea ncastrata la baza a unui stlprealizat dintr-un profil dublu T. La ce eforturi se calculeaz buloanele de ancoraj inacest caz ?

Rezemarea ncastrata la baza se poate face prin intermediul unor buloane de ancoraj si a unei

placi de baza rigidizata cu traverse (vezi figurile de mai jos). Alegerea dimensiunilor in planale placi de baza se face astfel incat sa nu se depaseasca rezistenta betonului din cuzinetulfundaiei. Pentru a nu transmite forele orizontale de la infrastructura la suprastructura prinintermediul buloanelor de ancoraj, se recomanda nglobarea bazei stlpului intr-osuprabetonare de cel puin 40 de cm sau 0.5 din inaltimea seciunii stlpului. In acest caz

buloanele de ancoraj se calculeaz doar la aciunea forei axiale si a momentului ncovoietorde la baza stlpului.


18/20

18.Ce verificri de rezistenta si stabilitate se fac pentru inima de clasa 4 a unei grinzi?

Grinzile cu inima plina de clasa 4 se verifica luand in considerare posibilitatea ca inima sa isipiarda local stabilitatea, adica sa voaleze.

(a)

(b) (c)Voalarea inimilor grinzilor la diferite solicitari: (a) compresiune; (b) incovoiere; (c) forfecare

Fenomenul de voalare se produce atunci cand valorile tensiunilor ating valorile denumitecritice:

Ed cr

Ed cr in care:- cr este rezistenta critica la compresiune

- cr este rezistenta critica la forfecare

Atunci cand inimila este supusa la solicitari complexe care produc eforturi unitare si , estenecesar sa se ia in calcul si interactiunea lor (de exemplu interactiunea incovoire - forfecare,interactiunea incovoire - forfecare - local). Voalarea poate fi limitata sau inhibata daca sedispun rigidizari (rigidizari transversale, rigidizari longitudinale).


19/20

Structuri19.Se da rigla unui cadru in forma unei grinzi cu zabrele de forma trapezoidala. Sa se

prezinte o varianta de alctuire, schema geometrica si detalierea unui nod de talpasuperioara si respectiv a unuia de talpa inferioara, in varianta sudata.

Grinzile cu zabrele se pot alctui sub diferite forme, in funcie de destinaie, incarcari,deschidere, etc. In figura seprezint o grinda trapezoidala cu diagonale si montani.

Daca barele (tlpi, diagonale, montani) se realizeaz din doua corniere dispuse spate in spatesi solidarizate cuplcue, atunci diagonalele si montanii se prind de tlpi cu gusee si suduri

de colt, ca in figura de mai jos:

Det. A Det. B

A

B


20/20

20.Sa se prezinte sistemul de contravntuiri pentru o hala parter cu o singura deschideresi 5 travei, cu stlpiprini articulat la baza. Justificai necesitatea dispunerii sistemuluide contravntuiri.

Halele parter cu structura metalica pot fi realizate din cadre portal avnd grinzile prinse

incastrat de stlpi si stlpii prini articulat la baza. In acest caz, stabilitatea pe direcietransversala este asigurata prin efectul de cadru. Pentru asigurarea stabilitii pe direcielongitudinala, se pot dispune contravntuiri verticale in perei. Pentru a asigura transmitereaincarcarilor orizontale de la acoperi la sistemul de contravntuiri din perei, se dispuncontravntuiri in planul acoperiului in traveile ce conin contravntuiri verticale.

Daca se dispun contravantuiri verticale si in cadrele de fronton pentru cresterea rigiditatii pedirectie transversala, atunci se dispun contravantuiri in planul acoperisului care sa legepanourile contravantuite de pe cele doua frontoane (vezi figura de mai jos).

Documents

Raspunsuri Licenta Constructii Metalice