ME201 - Teräsrakenteet 2 - Luento 1

Luento 1, osa 0: Tervetuloa, kurssin järjestelyt

Tervetuloa Metropolian Teräsrakenteet 2 -kurssille!

Käydään ensimmäisellä videolla läpi kurssin yleisjärjestelyjä. Jos sinulla ei vielä ole tunnuksia Mörkö Learningiin, mene ensin Oma-Metropoliaan kurssin työtilaan (vuoden 2025 toteutus TX00BK75-3010), ja lue ohjeet Mörkö Learning -tunnuksen luomiseen.

Luento 1, osa A: Kiepahdus

Luennon ensimmäisellä puolikkaalla käsitellään teräspalkin kiepahduskestävyyttä. Kiepahdus on hyvin tärkeä aihe, joten se käsitellään huolellisesti myös tämän vuoden Teräs 2 -kurssilla. Joillekin opiskelijoille kiepahdus saattaa kuitenkin olla tuttu jo Teräs 1 -kurssista, sillä eri opettajat tulkitsevat AMK-malliopetussuunnitelmaa kiepahduksen kohdalla hieman eri tavoin.

HUOM: Seuraavat videot on lainattu suoraan yrityksille tarkoitetusta Mörkö Learning teräsmoduuli 1:stä, joten lauseet kuten 'viime luennolla käsiteltiin' tai 'seuraavalla luennolla käsitellään' eivät välttämättä pidä paikkaansa Metropolian kurssilla!.

Ensimmäisellä videolla tutustutaan kiepahdukseen ilmiönä, ja Eurokoodi 3:n kiepahdusmitoitukseen yleisellä tasolla.

Toisella videolla syvennytään kiepahduskäyrän valintaan: käytetäänkö yleistä kiepahduskäyrää a, b, c tai d, vaiko kenties valssattujen ja vastaavien erityistä kiepahduskäyrää a, b, c, tai d. Selvennetään, miten Suomen kansallinen liite muuttaa tätä valintaa suhteessa standardin EN1993-1-1 varsinaiseen tekstiin, ja mitä eräissä suosituissa suomenkielisissä oppikirjoissa aiheesta on jätetty sanomatta.

Kolmannella videolla käsitellään kiepahdustarkastelun perustana olevan kriittisen momentin M_cr laskenta.

Nurjahdus- ja kiepahduskäyrät graafisessa muosossa (pdf-liite). Myös valssattujen profiilien tarkempi käyrä, jonka kuvaaja EN 1993-1-1:stä ja useimmista oppikirjoista puuttuu.

Luento 1, osa B: Palomitoitus 1 - kuuman teräksen ominaisuudet

Luennon toisella puolikkaalla aloitetaan teräksen palomitoitusta käsittelevä kolmen luentokerran sarja. Tämän viikon kotitehtävät ovat hyvää harjoitusta kahta seuraavaa luentokertaa varten - niitä ei kannata jättää tekemättä!

Ensimmäisellä videolla opitaan, miten teräs kuumetessaan menettää lujuttaan ja jäykkyyttään.

Tosiella videolla opitaan tunnistamaan teräsrakenteen palomitoitukselle tyypilliset neljä eri tehtävätyyppiä. Huomaa, että tenttiin ei kannata opetella vain yhtä tapaa ratkaista palomitoitustehtäviä, sillä kysymyksenasettelu voi noudattaa mitä tahansa näistä neljästä päätyypistä!

Luennon 1 kotitehtävät

Harjoitustehtävä 1

Kuvan hitsatusta I-palkista (S355J2) roikkuu alalaippaan kiinnitetyn korvakkeen välityksellä suunnittelukuorma FEd = 90 kN. Laske palkin kiepahduskestävyys. Kestääkö palkki kyseisen kuorman? Helpotus: WI 550-6-16x250 -profiili kuuluu taivutettuna poikkileikkausluokka 3:een ja voit käyttää valmiiksi laskettua kriittisen momentin arvoa Mcr = 530,3 kNm sekä kimmoteorian mukaista taivutusvastusta Wy,el = 2 327 000 mm3

Malliratkaisu

Harjoitustehtävä 2

Teräspalkkiin IPE 330 (S355J2) kohdistuu kuvan mukaiset ominaiskuormat gEk = 7,5 kN/m ja qEk = 10 kN/m. Palkin jänneväli L = 6,0 m. Palkkia ei ole kiepahdustuettu jänteen matkalta. Laske, kestääkö palkki kuormista johtuvan taivutuksen kiepahtamatta.

Malliratkaisu

Harjoitustehtävä 3

HEA200 (S355J2) kuuluu palossa poikkileikkausluokkaan 3. Laske profiilin taivutuskestävyys ensin 20 ⁰C lämpötilassa ja sitten 550 ⁰C lämpötilassa. Kuinka paljon lujuutta on menetetty kuumenemisen takia? Voit käyttää taivutuskestävyydelle myöhemmällä luennolla opittavaa kaavaa Mfi,el,Rd = Wy,el ky,θ,fy/γM,fi

Malliratkaisu