Konstruksjoner i stål : innføring i NS 3472 Stålkonstruksjoner [4 ed.] 8251906776 [PDF]

Zitiervorschau

Esben J. Thrane

Jon M. Huslid

KONSTRUKSJONER I STÅL Innføring i NS 3472 Stålkonstruksjoner 4. utgave

H Nasjonalbiblioteket Depotbiblioteket

TAPIR

© TAPIR

Uten skriftlig tillatelse er det ikke tillatt å kopiere eller mangfoldiggjøre dette skrift, eller deler av det, ifølge lov av 12. mai 1961 om opphavsrett til åndsverk.

Første Andre Tredje » Fjerde »

utgave 1973 utgave 1975 utgave 1979 » nytt oppi. 1981 utgave 1985 » nytt oppi. 1988

Trykk: Bind: Papir: Omslag:

Wennbergs Trykkeri A/S Julius Maske A/S G-print 90 gr. Leif Gaustad

ISBN 82-519-0677-6

FORORD ,, Konstruksjoner i stål” er en revidert utgave av „Konstruksjoner 7 stål og aluminium”. Revisjonen var nødvendig fordi NS 3472 er kommet i ny og endret utgave. Aluminium er tatt ut fordi det er kommet en egen bok om aluminiumkonstruksjoner.

Boken søker å angi hvordan NS 3472 skal anvendes. Den forklarer i liten

grad bakgrunnen for de enkelte bestemmelser. Boken inneholder mange eksempler. Den vil kunne anvendes i undervisningen. Den nye NS 3472 innfører f som tegn for spenningen o. Overgangen er ikke konsekvent. Denne "forvirring” gjenspeiles i boken. En del av det nye stoff som er kommet med i den nye utgave, skyldes

oppfordringer, særlig fra lærere ved våre ingeniørhøgskoler.

Juni 1985.

Esben Thrane

Jon Huslid

INNHOLD ¥ 1. Generelt.............................................................................................................................. 1.1 Hvorfor stålkonstruksjoner?.................................................................................... 1.2 Stålkonstruksjoner i faglig sammenheng.............................. .................................... 1.3 Norske standarder og forskrifter vedrørende stålkonstruksjoner...........................

4 2. Konstruksjonslære .............................................................................................................. 2.1 Teknisk-økonomisk beslutningsprosess.................................................................. 2.2 Valg av system.......................................................................................................... 2.3 Detaljutforming og relativpriser............................................................................... 2.4 Omkostninger............................................................................................................. * 3. Materialer........................................................................................................................... 3.1 Stålmaterialer til ålment bruk.................................................................................. 3.2 Stålmaterialer til spesielt bruk.................................................................................

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

4. Sikkerhet, belastninger og materialpåkjenning............................................. Hva er sikkerhet?................................................................................... Belastninger og lastkoeffisienter......................................................... Materialer og materialkoeffisienter................................................... Elastiske og plastiske beregningsmetoder ......................................... Eksempler........................................................................ .. ................ Konstruktive forutsetninger for bruk av plastiske beregningsmetoder

* 5. Forbindelsesmidler........................................................................ 5.1 Generelt................................................................................ 5.2 Avskjæringsforbindelser....................................................... 5.3 Eksempler på beregning av nagle- og svartskrueforbindelser 5.4 Friksjonsforbindelser........................................................... 5.5 Sveiste forbindelser.............................................................. 5.6 Limte forbindelser................................................................ 5.7 Eksempler på sveiste forbindelser........................................ 6. Skrudde og sveiste fagverksknutepunkt.......................... 6.1 Fagverksknutepunkt utført med nagler og skruer. . 6.2 Beregning av knuteplater ved skrudde forbindelser. 6.3 Sveiste fagverksknutepunkt...................................... 6.4 Eksentrisk innføring av stavkrefter......................... a

7. Knekning av staver................................................................................................... 7.1 Knekning og den matematiske formulering.................................................. 7.2 De forskjellige knekningstilfellene................................................................ 7.3 Bøyningsknekning ved sentrisk trykk......................................................... 7.4 Bøyningsknekning ved aksialkraft og moment om den svake akse............. 7.5 Bøyningsknekning ved aksialkraft og moment om den sterke akse og med styrt knekning om den sterke akse..............................................................

55 55 59 59 61 64 67

71 71 71 80 86 96 109 111 121 121 121 125 126 129 129 135 137 143 149

Bøyningsknekning ved aksialkraft og moment om den sterke akse ved knekning som ikke blir styrt....................................................................... 7.7. Bøyningsknekning ved aksialkraft og moment om begge akser ved knekning som ikke blir styrt.......................................................... 7.8 Torsjonsknekning.................................................................... 7.9 Knekning av sammensattestaver..................................................................... 7.10 Knekklengder og slankheter...................................................................... 7.11 Avstagning mot vipping og knekning..................................................................

^57 igo 162 Igg 171

* 8. Vipping av bjelker eller søyler....................................................................... 8.1 Generelt........................................................................ 8.2 Forenklet vippingsberegning........................................................................ 8.3 Normal vippingsberegning.......................................................................... 8.4 Momentet Mx ved vipping............................................................................... 8.5 Vipping ved enkeltsymmetrisketverrsnitt............................................................... 8.6 Avstagning mot vipping..........................................................................

175 175 178 181 186 187 190

7.6

151

A 9. Knekning av plater.................................................................................... 191 9.1 Generelt............................................................................. 191 9.2 Kristiske spenninger for plater.............................................................. 192 9.3 Plateknekking etter elastisitetsteorien...................................................................... 200 9.4 Etterkritisk bæreevne...................................................................... 201 9.5 Beregning av effektiv bredde ved aksial- eller momentbelastning............................. 202 9.6 Innføring av punktlast uten stivere................................................................. 206 9.7 Knekking av platefelt med stivere................................................................... 208 9.8 Eksempler..................................................................... 211

*10. Knekning av rammer................................................................................. 10.1 Generelt. Beregning av knekklengder..................................................................... 10.2 Eksempel.......................................................................... VaF

(4.2)

Ved å anvende (4.2) i stedet for (4.1) kan sannsynligheten for skade beregnes. Omkostningene ved de skader som aksepteres settes i forhold til hva det vil koste å unngå dem. Sikkerhetsbetraktningene får på denne måte en økonomisk målestokk som det kan arbeides ut fra. I den videre behandling av sikkerhetsproblematikken vil konstruksjonens bæreevne eller motstandsevne bli sett i forhold til konstruksjonens påkjenning eller belastning. I forhold til ligningene (4.1) og (4.2) blir: Motstandsevne eller bæreevne: M Påkjenning eller belastning: B

oF1)

%pptredende

Ved vanlige statiske beregninger ansees aF som et uttrykk for motstandsevne mot flytning. En konstruksjon eller en konstruksjondel er tilfredsstillende hvis motstandsevnen er større enn påkjenningen. Den delvis foreldede betegnelse OF er anvendt på flytegrensen i kap. 4. Betegnelsen fy = dF blir også anvendt. ISO-betegnelsen for flytefastheten Re er konsekvent ikke anvendt. I kap. 5 og utover er kun fy anvendt fordi OF ikke brukes i NS 3472.

- 56-

For en konstruksjon vil motstandsevnen alltid være en funksjon av flere størrelser: Eksempel 4.1:

Rektangulært tverrsnitt

A =b • h

Flytespenning

oF

Motstandsevne mot flytning

PF

PF.= A • oF = b • h • aF

(4.3)

Eksempel 4.2: Rektangulært tverrsnitt A = b • h Motstandsevne mot bøyning er avhengig av hvorvidt det antas elastiske eller plastiske beregningsmetoder. Motstandsmoment i elastisk tilstand 6

Motstandsmoment for plastifisert tverrsnitt

Wp = ^ Bøyningsmoment M eller Mp blir:

Elastisk tilstand:

M 2d = 2 • 14 = 28 mm (kan settes lavere) t 1 , . e2 > 1,5d = 1,5 • 14 = 21 mm (kan settes lavere)

se fig. 5.

b > 2 e2 = 2 • 21 = 42 mm 30°

Fig. 5.17

Bolt (M12) og underlagsskive (NS 960)

Når man foreskriver bolter til en forbindelse skal man passe på at den kan leveres. Det er dessuten viktig at det gjengede parti ikke når ned til avskjæringssnittet for da skal kapasiteten reduseres. I skissen ovenfor er gjengitt hovedmålene for bolt M12 og tilhørende underlags­ skive (NS 1821 og NS 960). Med en underlagsskive og sum platetykkelse lik t = 20 mm fåes

t+S + G = L = 53 mm som tilsvarer type M12 x 55 se NS 1821 med lengde L = 55 mm Eksempel 5.3.2 grove skruer (svart skruer) Den i fig. 5.16 viste forbindelser skal nå utføres med 4 svartskruer M12 x 45. Med hensyh til skruenes dimensjon, se NS 1821. Fasthetsklasse 4.6 velges, se NS 1867 (oF = 240 N/mm2 Underlagsskiver, se NS960. Materialkoeffisient 7m = 1,15. Skaftdiameter 12 mm, hulldiameter 14 mm. Endeavstand ei settes lik 1,2-dn = 1,2*14 = 17 mm. Generelt sett bør det ikke velges såpass små skruer som M12 (=® 1/2”).

- 82 -

a)

Avskjæring (5.7.2)

Tgd - 173 N/mm2 (se eksempel 5.3.1)

7-

= JL = .. 50000 = ii0N/mm2