FAKULTETI I MAKINERIS

8Dr. sc. Beqir Hamidi

7KONSTRUKSIONET METALIKE

PRMBAJTJA

1.Hyrje e shkurtr n konstruksionet metalike.....................................................................................11

1. 1.Vetit e konstruksioneve metalike.....................................................................................13

1. 2.Tipet e konstruktimit..............................................................................13

1. 3.Projektimi dhe

konstruktimi...............................................................................13

1. 4.Dimensionimi i konstruksioneve metalike......................................................................................14

1. 5.Dokumentacioni teknik..........................................................................................14

1. 6.Format dhe rregullat e shnimit t elementeve t konstruksioneve elikta..............................................................14

1. 7.Prpunimi dhe shnimi i elementeve konstruktive........................................................16

2. Bazat pr dimensionim t konstruksioneve elikta........................................................16

2. 1.Llojet e ngarkesave..................................................................................16

2. 2.Sforcimet n konstruksion...............................................................................17

2. 3.Sforcimet e lejuara.........................................................................................18

2. 4.eliku gjat ngarkesave t ndryshueshme.............................................................................18

2. 5.Kuptimi mbi lodhjen........................................................................................21

2. 6.Sforcimet e prbra........................................................................................21

3.Mjetet pr lidhjen e elementeve t elikta.........................................................................................22

3. 1.Ribatinat.....................................................................................22

3. 1. 1.Forma e ribatins......................................................................................22

3. 1. 2.Aftsia bartse e ribatins......................................................................................24

3. 1. 3.Sforcimet e lejuara t ribatinave gjat lidhjeve t elementeve konstruktive................................................................................26

3. 1. 4.Renditja e ribatinave dhe bulonave.....................................................................................27

3. 1. 5.Renditja e ribatinave n lamela.........................................................................................27

3. 1. 6.Renditja e ribatinave npr profile.........................................................................................28

3. 1. 7.Llogaritja e ribatinave....................................................................................30

3. 1. 8.Llogaritja statike e ribatinave....................................................................................30

3. 1. 9.Llogaritja dinamike e ribatinave....................................................................................32

3. 2.Lidhja me bulona.........................................................................................33

3. 2. 1.Bulonat e paprpunuar dhe t prpunuar...................................................................................33

3. 2. 2.Aftsia bartse dhe sforcimet e lejuara pr bulon...........................................................................................34

3. 2. 3.Bulonat e ngarkuar paraprakisht................................................................................36

3. 3.Llogaritja dhe konstruktimi i lidhjeve.......................................................................................39

3. 3. 1.Vazhdimi i pllakave me bulona dhe ribatina.......................................................................................39

3. 3. 2.Llogaritja e lidhjeve t shufrave aksialisht t ngarkuara....................................................................................42

3. 3. 3.Llogaritja e lidhjeve t ngarkuara n prkulje.......................................................................................43

3. 3. 4.Llogaritja e lidhjeve t prbra........................................................................................45

4. Dimensionimi dhe konstruktimi i bartsve......................................................................................46

4. 1.Ndarja e bartsve......................................................................................46

4. 2.Llogaritja e bartsve t prbr.......................................................................................49

4. 2. 1.Metoda e forcave........................................................................................49

4. 2. 2.Metoda e zhvendosjes................................................................................53

4. 3.Dimensionimi i shufrave t ngarkuara....................................................................................54

4. 4.Llogaritja e shtyllave t konstruksioneve tjera.............................................................................................56

4. 5.Llogaritja e nyjs s kapriats...................................................................................57

5. Konstruksioni dhe llogaritja e bartsit me mure t holla..........................................................................................58

5. 1.Prdredhja e shufrs......................................................................................58

5. 2. Bartsit me mure t holla me profile t hapur.........................................................................................61

5. 2. 1.Sistemi i koordinatave pr sektorin.....................................................................................62

5. 2. 2.Qendra e lakimit pr profile t hapur.........................................................................................63

5. 2. 3.Prdredhja e kufizuar.....................................................................................65

6. Metoda e elementeve t fundm n analizn e konstruksioneve kapriat..........................................................70

6. 1. Konstruksionet kapriat n rrafsh.......................................................................................70

6. 1. 1.Elementet e fundm pr kapriatn n rrafsh.......................................................................................71

6. 1. 2.Ekuacionet themelore t elementeve t fundm......................................................................................73

6. 1. 3.Shufra e kapriats n rrafsh.......................................................................................73

6. 2. Problemet e kapriats n hapsir.....................................................................................83

6. 2. 1.Elementet e fundm i kapriatn n hapsir.....................................................................................83

6. 2. 2.Shufra e kapriats n hapsir.....................................................................................84

Shtojca Metoda e elementeve t fundm t nnsistemit t konstruksionit barts t eskavatorit..........................................92

1. Konstruksioni barts i eprm........................................................................................92

1. 1.Modeli matematik i shprehur me metodn e elementve t

fundm t konstruksionit barts t eprm........................................................................................93

1. 2.Modeli dinamik i reduktuar i konstruksionit barts t eprm........................................................................................93

2. Krahu i rotorit........................................................................................ 148

2. 1.Elementet e fundm pr modelin e krahut t rotorit........................................................................................148

2. 2.Modeli dinamik i reduktuar i krahut t rotorit........................................................................................149

3.Modeli dinamik i portalit......................................................................................154

4.Modeli dinamik i litarve......................................................................................155

5.Modeli dinamik i konstruksionit barts t poshtm....................................................................................155

Listingu.....................................................................................155

Literatura..................................................................................164

PARATHNJE

N kohn e sotme t zhvillimit t shpejt t teknologjive n bot, vmendje e veant po u kushtohet konstruksioneve metalike, e posarisht konstruksioneve t lehta.Ky tekst prfshin materien e cila ligjrohet sipas syllabuseve t Fakultetit t Inxhinieris Mekanike n Prishtin.Materiali i ekspozuar n tekst bazohet n standardet nga lmi i konstruksioneve nga eliku.N kt radh sht dhn prpunimi i stabilitetit t shufrave, bartsve standard dhe atyre me mure t holla duke shfrytzuar standardet m t reja ndrkombtare. Gjithashtu sht punuar edhe metoda e elementeve t fundme.Teksti u sht dedikuar studentve t Fakultetit t Inxhinieris Mekanike, por mund ta prdorin edhe inxhiniert e mekanizimit t cilt ngusht jan t lidhur me kt materie.Gjat hartimit t ktij teksti qllimi kryesor ka qen q punn time njzetvjeare n fushn e konstruksioneve dhe t mekanizimit t`ua prezentoj, t gjith atyre q jan t interesuar ta ojn kt lmi prpara, pikrisht ktu ku ne po jetojm.

Paraprakisht i falnderoj t gjith ata q japin vrejtje konstruktive, n mnyr q n t ardhmn, gjat ribotomit ky tekst t jet m i kompletuar.

Prishtin

Janar, 2012 Autori

1. HYRJE E SHKURTR N KONSTRUKSIONET METALIKEZanafilla e konstruksioneve metalike kryesisht rrjedh nga lmia e ndrtimtaris dhe shum varet nga materiali me t cilin ndrtohet konstruksioni. N konstruksione kryesisht shqyrtohen specifikat e llogaritjes, projektimit si dhe ndrtimi i strukturave t konstruksioneve bartse n prdorimin e spektrit t gjer, si n problemet e ndrtimtaris ashtu edhe n ato t inxhinieris mekanike.

Duke pasur parasysh t arriturat e mdha t tekniks s makineris, ku strukturat e konstruksioneve bartse paraqesin bazn skeletore n projektet e gjeneralizuar t makinave, andaj synimet kryesore jan q masat e konstruksionit t jen sa ma t vogla dhe sa ma racionale.Kto procese zhvillimore suksesin m t madh e kan arritur n gjysmn e dyt t ktij shekulli, kur me prparimin e tekniks kompjuterike filluan t aplikohen metodat pr analizn strukturore, teknologjin e prpunimit si dhe prdorimin e materialeve t reja.Zhvillimi i hekurudhs n Evrop (prej 1850) i ka dhn nj shtytje zhvillimit t konstruksioneve metalike dhe i ka kontribuar n mas t madhe zhvillimit m t shpejt ekonomik t vendeve industriale. N at koh, urat e hekurudhs m s shpeshti kan qen t ndrtuara nga mbajtsit e thjesht kapriat, me kapriata paralele, por nuk jan ndrmarr masat kundr deformimeve ansore t nyjeve n brezin e siprm, qka ka sjell deri te nj numr i madh katastrofash, prkatsisht t rrzimit t urave t caktuara t ktij lloji. Kjo ka shkaktuar shqetsim t madh dhe diskutime n botn e konstruktorve, pr ka sht publikuar nj numr i madh i artikujve teknik.Llogaritja e strukturave t konstruksioneve bartse bazohet n metodat e mekaniks trupave t ngurt.Ndarja e t gjitha konstruksioneve bhet n baz t materialit edhe at: konstruksionet prej drurit,

konstruksionet prej betoni, dhe

konstruksionet metalike.Sipas projektimit dhe teknologjis s prpunimit t gjitha konstruksionet prbjn konstruksionet metalike si jan:a) urat,b) llojet e ndryshme t ndrtesave,c) anijet, aeroplant dhe trenat dhed) konstruksionet bartse t stabilimenteve t ndryshme.Pr makineri, me rndsi sht projektimi dhe konstruktimi i konstruksioneve bartse t makinave t ndryshme si jan: urat, vinat, transportiert, konvejert, ekskavatort, rezervuart, bunkert etj.N figurn 1, sht dhn vini portal.

Figura 1.N figurn 2, sht dhn ekskavatori me rrotor pr mihjen e thngjillit.

Figura 2.N figurn 3, sht dhn ura mbi lum, me konstruksione t elikta.

Figura 3.Prej t gjitha metaleve q prdoren n kt lmi sipas sasis vend me rndsi z eliku. N koh t fundit vend me rndsi ka alumini me legurat e veta (p.sh. te industria e aeroplanve ky sht materiali baz). Pr shkak t peshs specifike t vogl prdorimi i aluminit prdoret te konstruksionet ku pesha luan rol t rndsishm. Pra kto jan ato q i karakterizojn eprsit e konstruksioneve metalike.1.1. VETIT E KONSTRUKSIONEVE METALIKENga aspekti i teknologjis s prpunimit, konstruksionet metalike jan speciale sepse shum pak krkojn prpunim me prerje. Prej makineris prodhuese vijn n shprehje vetm prpunimi i vendeve pr lidhje t disa elementeve (p.sh. shpimi i vrimave pr ribatina ose bulona, prpunimi i skajeve pr lidhjen me saldim gjat prerjes dhe lakimit), ashtu q vet forma e konstruksionit formohet nga lidhja e elementeve me ngjeshje dhe trheqje.

Sipas krkesave t ndryshme t bartjes s ngarkesave kombinohen elemente t formave dhe madhsive t ndryshme.

1.2. TIPET E KONSTRUKTIMITDallohen dy tipe themelore t konstruktimit:a) konstruksionet kapriat dheb) konstruksionet prej llamarine.Gjithsesi zgjedhja e njrit apo tipit tjetr varet nga shum faktor. N t shumtn e rasteve konstruksionet kapriat jan m pak ekonomike se ato prej llamarine, kurse nganjher vlen e kundrta. Tek konstruksionet kapriat, t gjith elementet e konstruktimit u jan ekspozuar sforcimeve n ndemje aksiale, kurse tek konstruksionet prej llamarine, prezent jan sforcimet n prkulje (lakim).

1.3. PROJEKTIMI DHE KONSTRUKTIMIProjektimi i nj konstruksioni metalik duhet t`i prgjigjet prdorimit t tij. Dimensionet e konstruksionit duhet t jen t zgjedhura ashtu q t`i plotsojn kushtet e prgjithshme t gabariteve t konstruksionit. Gjithashtu pamja e konstruksionit luan rol me rndsi. Zgjidhja e konstruksionit duhet t shrbej si burim i t dhnave pr zgjidhje t reja konstruktive. Projektimi i nj konstruksioni patjetr duhet t prmbaj shnimet e mjaftueshme q i prkasin nji projekti.1.4. DIMENSIONIMI I KONSTRUKSIONEVE METALIKEN procesin e projektimit dhe konstruktimit t konstruksioneve metalike me rndsi t madhe sht q:a) t caktohet lloji dhe karakteri i ngarkesave,b) t prvetsohet tipi i konstruksionit dhec) t caktohet materiali i konstruksionit.Gjithashtu gjat llogaritjes duhet t prfshihen: shnimet pr ngarkesat, shnimet pr materilain e aplikuar, shnimet e mjaftueshme t elementeve, treguesit e sforcimeve, treguesit e stabilitetit, treguesit deformimeve, treguesit e siguris n lidhjet, treguesit e siguris kundr zhdredhjes dhe treguesit e prballimit gjat lodhjes.Tek sforcimet, duhet t vrtetohet q sforcimet e llogaritura t jen m t vogla se sa sforcimet e lejuara, varsisht nga lloji i ngarkesave.1.5. DOKUMENTACIONI TEKNIKDokumentacioni i konstruksionit metalik prfshin: llogaritjet, vizatimet, prshkrimin teknik dhe kushtet e posame teknike.1.6. FORMAT DHE RREGULLAT E SHNIMIT T ELEMETEVE T VEANTA T KONSTRUKSIONEVE T ELIKTAElementet konstruktive themelore jan:a) shufrat,b) llamarinat dhec) bartsit e profiluarT gjitha kto elemente punohen me ngjeshje.

SHUFRAT- kan formn e pllaks (figura 4.1), formn e rrumbullakt (figura 4.2), formn katrore (figura 4.3), formn gjasht kndsh (figura 4.4), formn kndore (figura 4.5) dhe profilit Z (figura 4.5).

Figura 4.3. Figura 4.1. Figua 4.2.

Figura 4.5. Figura 4.4. Figura 4.5. LAMARINAT- kan kto forma: llamarinat e rrafshta, llamarinat n form t korits (figura 5.1) dhe llamarinat e valzuara (figura 5.2)

Figura 5.1.

Figura 5.2.Sipas prpunimit t siprfaqeve llamarinat ndahen n: llamarina t lmuara, llamarina t brinjzuara (figura 5.3) dhe llamarina t shpuara (figura 5.4)

Figura 5.3.

Figura 5.4.BARTSIT E PROFILUAR- kan kto forma: I-profili normal, I-profili me gjymtyr t trasha (PEINE-profil) dhe I-profili.

1.7. PRPUNIMI DHE SHNIMI I ELEMENTEVE KONSTRUKTIVEMateriali baz te konstruksionet metalike t mjeteve transportuese, makinave t ndrtimtaris dhe xehetaris sht eliku. Prdorimi i aluminiumit shum pak prdoret te kto makina. Aluminiumi n mas t madhe prdoret n industrin e konstruksioneve t aeroplanve.eliku sht legur q prfitohet nga hekuri dhe karboni me prqindje 0,05 1,7 %. eliku me prmbajtje t karbonit 1,7 %, paraqet elikun e karbonik.Varsisht nga prmbajtja e karbonit eliqet karbonike ndahen n:1. eliqe karbonike t ulta me prmbajtje t karbonit m pak se 0,25 %,2. eliqe karbonike t mesme me prmbajtje t karbonit prej 0,25 0,6 % dhe

3. eliqe karbonike t larta me prmbajtje t karbonit prej 0,6 1,7 %.Pr konstruksionet bartse te makinat e ndrtimtaris, aplikohen eliqet karbonike t

ult, kurse eliqet karbonike t mesme dhe t larta aplikohen gjat konstruktimit t veglave t tyre.

Pjest e komplikuara t konstruksioneve t elikta formohen prej elementeve konstruktive themelore. Kta elemente q t vijn nga depo n gjendje t rregullt, duhet t jen t palosura. Shpesh forma e konstruksionit krkon edhe lakimin e llamarins.

Shnimi i elementeve mund t kryhet n shum mnyra. E para sht prmes shabllonit n prpjes 1:1 ku prmes shabllonit direkt shnohet elementi. E dyta mund t kryhet prmes vizatimit. E treta sht kombinim i dy t parave.

2. BAZAT PR DIMENSIONIM T KONSTRUKSIONEVE T ELIKTA2.1. LLOJET E NGARKESAVETek llogaritja e konstruksioneve t vinit dallohen dy ngarkesa:a) ngarkesa kryesore dheb) ngarkesa plotsueseTek ngarkesat kryesore hyjn; ngarkesat e repartit dhe pesha vetanake e konstruksionit.

Tek ngarkesat plotsuese hyjn; ngarkesat pr shkak t forcave t inercionit, ndikimit t ers, bors dhe ndryshimit t temperaturs.Pesha e repartit, n fakt paraqet ngarkesat e lvizshme, t cilat mund t jen t ndryshueshme pr kah intensiteti, pozita e pikave repere si dhe karakteri i prsritjes gjat tr kohs. Kto ngarkesa inicojn sforcime dinamike.

Ndryshimi dinamik i ngarkesave t lvizshme merret parasysh n at mnyr q ngarkesat e lvizshme shumzohen me koeficientin dinamik. Pesha vetanake e konstruksionit paraqet ngarkesat e prhershme.

Ngarkesat pr shkak t forcave t inercionit dalin me ndryshimin e shpejtsis s lvizshme t vet konstruksionit si trsi. Goditjet e anve t rrotave n shina si dhe shinat n mes veti jan shkaktar t ngarkesave goditse.

Era e ngarkon konstruksionin me ndikimin e vet n shtypje. Ngarkesat pr shkak t ers varen prej forms s siprfaqes me t ciln ndikon era dhe prej presionit t ers.

T gjitha ngarkesat nuk sht e thne t ndikojn njkohsisht. Pr llogaritje t konstruksionit merren n konsiderat ato ngarkesa q ndikojn prnjher.

Tek vinat, llogaritja e konstruksionit bhet pr tre raste t ngarkesave. N rastin e par hyjn:a) ngarkesa pr shkak t peshs s repartit,

b) ngarkesa pr shkak t peshs vetanake dhec) ngarkesa pr shkak t forcave t inercionit.N rastin e dyt t ngarkesave hyjn t gjitha ato ngarkesat e lartprmendura, por i shtohen edhe ngarkesat pr shkak t ers.N rastin e tret, merren ato ngarkesa q jan t paprshtatshme n krahasim me dy rastet e lartprmendura edhe at:a) kur vini sht jasht repartit dhe i sht nnshtruar ers si dheb) kur vini sht jasht repartit pa ndryshimin e ers dhe me dshtimin e frenave kemi goditje t mdha.

2.2. SFORCIMET N KONSTRUKSIONPr do rast t ngarkesave caktohen sforcimet llogaritse. Sforcimet reale n materiale, dallojn nga ato llogaritse pr shum arsye, sepse t gjith faktort q ndikojn nuk mund t prfitohen n llogaritje. Nga ana tjetr, edhe vet metodat t cilat i prshkruajn sforcimet, vetm i afrohen gjendjes reale.

2.3. SFORCIMET E LEJUARA

Sforcimet e lejuara jan ato sforcime, t cilat mund t`i bart detaji i konstruksionit. Si t tilla, krahasohen me sforcimet llogaritse. Sforcimet llogaritse duhet t jen m t vogla se ato t lejuara. Sforcimet e lejuara n ndemje aksiale fitohen, kur sforcimet n kufirin e trheqjes pjestohen me shkalln e siguris K.

Tek vinat prdoren kto shkall t siguris:- pr rastin e par t ngarkesave, K=1.5

- pr rastin e dyt t ngarkesave, K=1.3

- pr rastin e tret t ngarkesave, K=1.1Materiali baz, q prdoret tek konstruksionet e elikta sht n pajtim me standardet e Eurokodeve.2.4. ELIKU GJAT NGARKESAVE T NDRYSHUESHME

Konstruksionet prej eliku u ekspozohen ngarkesave t cilat ndrrojn gjat kohs prej vlers maksimale n at minimale. Ngarkesat e tilla i quajm ngarkesa t ndryshueshme.

N realitet, karakteri i ngarkesave t ndryshueshme nuk sht i drejt as pr kah koha e as pr kah amplituda, respektivisht nuk sillet n mnyr t njjt. Q t arrihen disa ligje t ngarkesave t ndryshueshme, supozohet se ato ndryshojn sipas funksioneve sinusoidale respektivisht kosinusoidale.

Ekzistojn ngarkesat e ndryshueshme njkahshe dhe ato t ndryshueshme.

Ngarkesat e ndryshueshme njkahshe, mund t jen edhe ngarkesa t plota njkahshe. Po ashtu edhe ngarkesat e ndryshueshme mund t jen t plota.N figurn 6, jan treguar ngarkesat e ndryshueshme njkahshe, ku sht:

Figura 6.Tek ngarkesat e ndryshueshme njkahshe t plota, (fig. 7), sforcimet normale jan:

Figura 7.Tek ngarkesat e ndryshueshme njkahshe, (fig. 8), sforcimet normale jan:

Figura 8.Tek ngarkesat e ndryshueshme njkahshe t plota, (fig. 9), sforcimet normale jan:

Figura 9.N t gjitha rastet e lartprmendura, sforcimet normale jan:

Pr ngarkesa njkahshe t plota, sforcimet normale jan:

2.5. KUPTIMI MBI LODHJENNse numri i cikleve t nj ngarkese t ndryshueshme sht i till, q mund t paraqes shkatrrimin e materialit gjat lodhjes, ather sforcimet e llogaritura duhet t krahasohen me ato t lejuara pr ngarkes t ndryshueshme, pra:

Ku jan:

- sforcimi i llogaritur i ekspozuar i lodhjes,

- sforcimi q nuk i ekspozohet lodhjes,Z koeficienti i lodhjes i cili varet nga lloji i materialit si dhe vlera kufitare e

Tek konstruksioni i vinave, nse numri i ngarkesave gjat vitit sht mbi 25000, ather duhet t vrtetohet konstruksioni, q t mos vie deri te lodhja.2.6. SFORCIMET E PRBRANse elementi i konstruksionit i sht ekspozuar ngarkesave t ndrlikuara (komplikuara), ather duhet t llogaritet sforcimi i prbr. Sforcimet e prbra kryesisht i shkaktojn ngarkesat aksiale (n zgjatje dhe shkurtim) dhe ngarkesat tangjenciale. Sforcimi i prbr duhet t jet m i vogl se sforcimi i lejuar.Duke filluar nga shekulli XVII, e deri n decenjn e par t shekullit XX, jan propozuar gjasht hipoteza pr llogaritjen e sforcimeve. Hipoteza e gjasht (hipoteza e shkenctarit Huber, 1904), sht treguar m e sakt, t ciln m von e prpunuan shkenctart; Von Mises (1913) dhe Henky (1924).Pr gjendjen dydimensionale, sforcimi i prbr sht:

Pr , fitohet:

N mnyr analone, nse bhet analiza pr gjendjen tredimensionale, sforcimi i prbr do t jet me tri komponente.3. MJETET PR LIDHJEN E ELEMENTEVE T ELIKTAProdhimet prej llamarine, shufrave si dhe bartsve t profiluar pas prpunimit t tyre, pastaj pr shkak t gjatsis s tyre dhe mundsis s transportimit, paraqitet nevoja e vazhdimit t tyre, e kjo arrihet me ndihmn e ribatinave, bulonave e m rrall me saldim.

Me lidhjen e elementeve krijohet konstruksioni. Lidhjet mund t jen t ndashme dhe t pandashme.

Lidhjet e ndashme realizohen prmes bulonave, kurse ato t pandashme me ndihmn e ribatinave dhe tegelave t salduar.

3.1. RIBATINAT3.1.1. FORMA E RIBATINSRibatinat punohen n presa t elikta prej materialit .0447 dhe .0247, sipas standardit JUS.C.BO.505. Ribatinat prbhen prej trupit dhe koks. Sipas forms s koks, ribatinat ndahen n:a) ribatina me kok gjysm rrethi,b) ribatina me kok t rrafsht gjysm rrethi,c) ribatina me kok t rrafsht,N figurn 10, sht dhn ribatina me kok gjysm rrethi para ribatimit. Pas lidhjes (ribatimit) plotsisht mbushet vrima q t mos vie deri te ndarja apo lakimi i trupit gjat lodhjes. Kto ribatina prdoren pr lidhje t llamarinave me trashsi, b