tahák_konstrukce

ž konstrukcí; snadnou rekonstrukci a modernizaci staveb; příznivý estetický a psychologický vliv na člověka; akustickou odezvu při probíhajících změnách struktury materiálu; obnovitelnou surovinovou základnu.
K nevýhodám dřeva a dřevěných konstrukcí patří:
velká proměnlivost fyzikálně–mechanických vlastností způsobená heterogenitou a anizotropií materiálu; změny objemu i pevnosti podmíněné měnícím se vnějším prostředím (teplota, vlhkost); hořlavost a snadná zápalnost; výskyt přirozených vad (suky apod.); nutnost ochrany proti hnilobě a škůdcům.
7. Ocel jako stavební materiál
Navrhuje se podle mezních stavů(únosnosti, použitelnosti)
S235 - 99% konstrukcí 360MPa mez pevnosti
S275 - mez pevnosti 430MPa
S355 - mez pevnosti 510MPa
modul pružnosti v tahu a tlaku E=210Gpa
modul pružnosti ve smyku G=81Gpa
=7850kg/m3
- označení oceli: 10 02 05
10 - skupina
02 - třída
05 - vlastnosti
Ocel je zušlechtěná slitina železa (Fe) a některých dalších kovů i nekovů (C, Mn, Si, Cu, Ni, W, Co, Mo, V, T, P, S atd.). Nejdůležitějším prvkem ovlivňujícím vlastnosti oceli je uhlík, jehož běžný obsah bývá 0,1 až 0,2 %. Výroba surového železa probíhá ve vysokých pecích; jako suroviny se používají železná ruda, koks a vápenec. Železné rudy – magnetit (magnetovec), hematit (krevel), limonit (hnědel) a siderit (ocelek) – obsahují železo, které je
však chemicky svázané s kyslíkem. Z rudy se železo získává tzv. redukcí (jež probíhá při teplotě 1200 až 1400 °C), kdy se kyslík váže s uhlíkem obsaženým v koksu – ten se používá při výrobě nejen jako redukční činidlo, ale současně jako palivo. Produktem vysoké pece je potom vedle surového železa také struska, která sestává z popele koksu, hlušiny rudy apod.; jako struskotvorný materiál se používá obvykle vápenec (někdy dolomit). Kovový produkt – surové železo – je slitinou čistého železa, uhlíku a celé řady vedlejších látek (zejm. křemík,
fosfor, síra, mangan), používá se jako výchozí surovina pro další výrobu oceli. Poznamenejme, že obsah uhlíku v surovém železe je přibližně 3 až 4 %. Výroba oceli spočívá v odstranění přebytečného uhlíku ze surového železa. Děje se tak v konvertorech (Thomasovou či kyslíkovou metodou), v Siemensových– Martinových pecích nebo v elektrických pecích, kde při vysokých teplotách dochází k tzv. oxidaci, při níž se uhlík chemicky váže s přiváděným kyslíkem (ať již čistým nebo obsaženým ve vzduchu). V této fázi výroby lze jako další suroviny použít ocelový šrot, příp. legující přísady (látky ovlivňující
vlastnosti oceli) – podle stupně legování se rozlišuje ocel uhlíková, nízkolegovaná a legovaná. Následuje proces dezoxidace, kdy se z „vařící“ oceli uvolňuje přebytečný kyslík. Tento proces lze modifikovat přidáním dezoxidačních přísad – podle výsledného obsahu kyslíku se rozlišuje ocel neuklidněná a uklidněná. Tekutý kov se odlévá buď do forem zvaných kokily (ztuhlý kov se nazývá ingot) nebo v tzv. kontilití (ztuhlý kov se nazývá brama). Výsledné produkty slouží jako výchozí materiál k výrobě hutních výrobků.
K výhodám oceli a konstrukcí z oceli počítáme:
vysokou pevnost; malou hmotnost konstrukčních prvků; odolnost proti mechanickému
poškození; malý rozptyl fyzikálně mechanických vlastností; možnost překonat velká rozpětí a dosáhnout velkých výšek; rychlou montáž konstrukcí nezávislou na klimatických podmínkách; snadnou rekonstrukci a modernizaci staveb; snadnou recyklovatelnost použitého materiálu.
K nevýhodám oceli a ocelových konstrukcí patří:
nutnost ochrany proti korozi a proti požáru; malá odolnost proti účinkům dynamického zatížení; tepelná a zvuková vodivost.
8. Navrhování konstrukcí pomocí zkoušek
- používá se ke zjištění únosnosti již hotových staveb (meze pevnosti, modulu pružnosti,….)
1) určování návrhové hodnoty pomocí charakteristické hodnoty
Xd = ηd / γm . mx . (1-kn . vx) ηd….. návrhová hodnota převodního součinitele
γm…. dílčí součinitel spolehlivosti
mx… výběrový poměr
kn..... součinitel počtu odebraných vzorků
vx… variační koeficient (zjišťuje se z tabulek podle počtu odebraných vzorků)
2) určování návrhové hodnoty přímo
Xd = ηd . mx . (1-kn . vx)
13. Srovnání oceli, dřeva, betonu výhody a nevýhody.
OCEL
- vlastnosti: měrná hmotnost 7850 kg/m3
modul pružnosti 210 000 MPa
modul pružnosti ve smyku 81 000 MPa
pevnost v tahu = pevnost v tlaku 250 - 2 000 MPa
- výhody: vysoká pevnost v tahu a tlaku, vysoká únosnost
- nevýhody: není odolná proti vlhkosti a vysokým teplotám, nutné ochranné nátěry proti korozi
DŘEVO
- vlastnosti - jsou v různých směrech různé
- tepelná vodivost - velmi malá, výhodný tepelně izolační materiál
- lehká opracovatelnost
- velmi dobrá pevnost při velmi malé objemové hmotnosti
- modul pružnosti: rovnoběžně s vlákny 10 000 MPa, Kolmo na vlákna 300 - 600 MPa
- tepelná vodivost 0,121 - 0,163 W/m/K
- tepelná roztažnost ve směru vláken 5,4*10-6K-1 a napříč vláken 34,1*10-6K-1
- objemová hmotnost dřeva je závislá na množství vody, které obsahuje
měkké asi 500 kg/m3
tvrdé asi 900 kg/m3
- má různé vlastnosti v různých směrech = anizotropie: při zkoumání vlastností je třeba respektovat jednotlivé směry (roviny) - podélný ve směru vláken *, kolmý na vlákna resp. napříč vláken v radiálním směru, kolmo na vlákna v tangenciálním směru
*) v tomto směru má dřevo největší pevnost, tuhost, nejmenší deformace od účinků teplot - vysychání
- výhody: oproti oceli a betonu nekoroduje, v podélném směru vláken vysoká pevnost, tuhost, nejmenší deformace od účinků teplot - vysychání
- nevýhody: snadno podléhá živočišným a biologickým škůdcům, atmosférickým vlivům, je hořlavé, mění svůj tvar s vlhkostí..
BETON
- vlastnosti: záleží na třídě betonu B5 - B60
- objemová hmotnost: lehký pod 2 000 kg/m3
obyčejný 2 000 - 2 800 kg/m3 (prostý, předpjatý, vystužený)
těžký 2 800 - 4 500 kg/m3
-modul pružnosti 13 000 MPa (B5) - 40 000 MPa (B60)
-součinitel tepelné roztažnosti a = 10 * 10-6 (°C)-1
-součinitel příčné deformace 0,2
- pevnost betonu: v tlaku - válcová, hranolová, krychelná
v tahu - v příčném tahu, v podélném tahu a v tahu smykem
- výhody: dobrá pevnost v tlaku
- nevýhody: koroduje