METALNE I DRVENE KONSTRUKCIJE 2

Dr Snežana Bajić, dipl. inž. građ.

Katarina Krstić, master građ.

1

SPOJEVI I SPOJNA SREDSTVA • Tehnologija izgradnje objekata od čelika

podrazumeva nekoliko faza: – Izrada konstrukcije u radionici – sklopovi i

podsklopovi • Nabavka materijala, skladištenje, transport u okviru

proizvodnog pogona, čišćenje, eventualno ispravljanje, obeležavanje, rezanje, AKZ (primer), bušenje rupa, označavanje, povezivanje u podsklopove, probna montaža, AKZ (završni premaz), skladištenje

– Transport (Dimenzije i težine)

– Montaža (Plan montaže)

– Održavanje

2

• Spojevi elemenata konstrukcije – Radionički

– Montažni

• Spoj – connection – USKO područje na kontaktu elemenata koji se spajaju

• Veza – joint – ŠIRE područje veze na kojem dolazi do interakcije između spojenih elemenata

• Spojevi mogu da se ostvare: – Diskontinualno, mehaničkim spojnim sredstvima

• Zavrtnjevima

• Zakivcima

• Čepovima

– Kontinialno, tehnološkim postupcima, zavarivanjem

3

4

5

6

ZAVRTNJEVI • Spojna sredstva pogodna za montažu. • Ugrađuju se u prethodno izbušene rupe u elementima

koji se spajaju. – Prema arheološkim nalazima, prvi zavrtnjevi su bili korišćeni

za spajanje delova pumpe za navodnjavanje Visećih vrtova Vavilona u VII veku pre nove ere.

– Gvozdeni zavrtnjevi se u Evropi koriste od XV veka, kada liveno gvožđe počinje da se upotrebljava za izradu topova.

– U XIX veku u upotrebi su bili zavrtnjevi sa prorezom, zavrtnjevi sa kvadratnom glavom i zavrtnjevi sa šestougaonom glavom.

– Potiskuju ih zakivci koji su imali jednostavniju mašinsku izradu, međutim kada se početkom XX veka znatno pojednostavljuje proces izrade zavrtnjeva (zavrtanj sa šestougaonom glavom koji se i danas koristi u građevinarstvu-imbus pojavio se 1911. godine), oni ponovo preuzimaju primat i postaju nezamenljivo sredstvo za izradu montažnih nastavaka i veza.

7

• Zavrtnjevi se ugrađuju vrlo jednostavno zavrtanjem odgovarajućeg ključa-zavijača.

• Zavrtnjevi ne zavise od temperaure na ugradnji.

• Za nesmetan rad u vezi, uz zavrtanj je obavezno dodati šestougaonu navrtku sa navojem na unutrašnoj strani otvora i podlošku.

8

9

10

• SRPS ISO 898-1 definiše zavrtnjeve (vijke) sa utvrđenim osobinama za noseće čelične konstrukcije.

• Geometrijske mere su definisane u SRPS ISO 4014-4016.

• U proračun se ulazi sa pretpostavljenim prečnikom zavrtnja, a onda se proverava njegova nosivost. Ovaj prečnik se može dobiti iz empirijskog obrasca:

gde je ts,min debljina spoljnih elemenata u spoju.

11

,min5 0,2sd t cm

12

d M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36

b

30 34 38 42 46 50 54 60 66

40 44 48 52 56 60 66 72 78 84

69 73 79 85 91 97

emin. 19,85 22,78 26,17 29,56 32,95 37,29 39,55 45,20 50,85 55,37 60,79

k 4,94 5,85 6,48 7,42 8,12 9,17 9,87 11,27 12,36 13,97 15,02

l

55

60

65

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

Dimenzije zavrtnjeva

• Oznaka zavrtnja je Mxd, gde je d-prečnik zavrtnja, odnosno prečnik njegovog tela na mestu spoja.

• Navoj treba da ostane izvan ‘’paketa’’ koji se spaja, što mu omogućava podloška.

• Većina zavrtnjeva ima desni navoj, ako je iz nekog razloga neophodno da zavrtanj ima levi navoj, na njemu se to posebno naznači.

13

• Prema kvalitetu materijala od koga se izvode mogu biti: – obični zavrtnjevi – visokovredni zavrtnjevi

• prednapregnuti • neprednapregnuti

• Prema zazoru između zavrtnja i rupe razlikuju se: – zavrtnji sa tačnim naleganjem, upasovani ili obrađeni zavrtnjevi – zavrtnji bez tačnog naleganja, neupasovani ili neobrađeni

zavrtnjevi

• Npr., za zavrtanj Mx14: – obrađeni zavrtanj ima: nominalni prečnik tela 14 mm, prečnik za

proračun 15 mm, a prečnik rupe 15 mm; – neobrađeni zavrtanj ima: nominalni prečnik tela 14 mm, prečnik

za proračun 14 mm, a prečnik rupe 15 mm;

14

15

16

17

OSNOVNA

OZNAKAM12 M16 M20 M22 M24 M27 M30 M33

PRECNIK STABLA

NEOBRADJENOG

ZAVRTNJA

PRECNIK STABLA

OBRADJENOG ZAVRTNJA

12

13

16

17

20

21

22

23

24

25

27

28

30

31

33

34

KL

AS

E C

VR

ST

OC

E

4.6

4.8

5.6

5.8

6.8

8.8

10.9

10.9

27 30 33

NEOBRADJENI

ZAVRTANJ

OBRADJENI

ZAVRTANJ

BE

Z S

ILE

PR

ITE

ZA

NJA

SA

PU

NO

M S

ILO

M P

RIT

EZ

AN

JA

NEOBRADJENI

ZAVRTANJ

OBRADJENI

ZAVRTANJ

NEOBRADJENI

ZAVRTANJ

OBRADJENI

ZAVRTANJ

27 30 33

27 30 33

27 30 33

30 33

30 33

Označavanje zavrtnjeva u tehničkoj dokumentaciji

• Klasa čvrstoće: • Klase čvrstoće u svojim brojčanim oznakama kriju

vrednosti čvrstoće na zatezanje i granice razvlačenja. • To su mehaničke karakteristike čelika koje su jako bitne

za njegovo ponašanje pod dejstvom opterećenja. • Označavanje klase čvrstoće vrši se sa dve brojčane

oznake odvojene tačkom. Prva brojčana oznaka predstavlja 1/100 vrednosti čvrstoće na zatezanje u MPa, dok je druga desetostruki odnos nazivne granice razvlačenja i čvrstoće na zatezanje.

• Granica razvlačenja je granična vrednost napona prema kojoj se vrši dimenzionisanje i označava se sa fy.

• Čvrstoća na zatezanje je otpor koji materijal pruža pri opterećenju zatezanjem i obeležava se sa fu.

18

• Visokovredni zavrtnjevi:

• U spojevima sa izrazito velikim naprezanjima ili u spojevima koji su podvrgnuti dimaničkim naprezanjima, usled plastičnih deformacija u zavrtnjevima dolazi do njihovog deformisanja i gubitka nosivosti.

• Idealni za ovakve spojeve – visokovredni (VV) zavrtnjevi - prenos sile u spoju vrši se silama trenja između pritisnutih površina.

19

• Klase čvrstoće ovih zavrtnjeva su 8.8, 10.9 (i 12.9).

• Ovi zavrtnjevi u vezi funkcionišu tako što se u njih unosi sila prednaprezanja posebnim uređajima.

• Mogu da funkcionišu i bez unošenja sile, kada se ponašaju i proračunavaju potpuno isto kao obični zavrtnjevi.

• Visokovredni zavrtnjevi se sastoje iz tela zavrtnja sa šestougaonom glavom, na kojoj je posebno označeno o kakvim je zavrtnjevima reč, odnosno njihova klasa čvrstoće.

• Dimenzije visokovrednih vijaka date su u standardima SRPS ISO 7411 i SRPS ISO 7412, šestougaone navrtke sa otvorom i navojem u sredini se definišu u standardu SRPS ISO 4775, a podloške se definišu standardom SRPS ISO 7416.

20

UGRADNJA VV ZAVRTNJEVA MOMENT KLJUČEM

VV ZAVRTNJEVI SA INDIKATORSKOM GLAVOM

VV ZAVRTNJEVI SA INDIKATORSKOM PODLOŠKOM

• Zavrtnjevima se ostvaruje tačkasto – diskontinualno spajanje elemenata u vezi. Mogu se koristiti u spojevima opterećenim na smicanje, na zatezanje, i za kombinovana naprezanja. Ponekad je njihova uloga u vezi čisto konstruktivna, jer ne prenose nikakva opterećenja.

31

• Numeričke vrednosti definisane Nacionalnim aneksom:

– M2 = 1,25

– M3 = 1,25

– M3, ser = 1,1

– M4 = 1,0

– M5 = 1,0

– M6, ser = 1,20

– M7 = 1,1

32

33

Zavrtnjevi opterećeni na smicanje Zavrtnjevi opterećeni na zatezanje

34

35

Zavrtnjevi opterećeni na smicanje (A) i kombinovano naprezanje (B)

• Prenos sile smicanja u spoju sa VV zavrtnjevima

36

• Prenos sile zatezanja u spoju sa VV zavrtnjevima

37

• Smičući spojevi • Kategorija A: Spojevi kod kojih se opterećenje

prenosi pritiskom po omotaču rupe i smicanjem zavrtnjeva

• Kategorija B: Spojevi otporni na proklizavanje pri graničnom stanju upotrebljivosti

• Kategorija C: Spojevi otporni na proklizavanje pri graničnom stanju nosivosti

• Spojevi opterećeni na zatezanje • Kategorija D: Spojevi sa neprednapregnutim

zavrtnjevima • Kategorija E: Spojevi sa prednapregnutim

zavrtnjevima

38

• smičući spojevi – Kategorija A: spojevi kod kojih se opterećenje prenosi pritiskom po omotaču rupe (Bearing

type connections). Koriste se zavrtnjevi klasa čvrstoča od 4.6 do 10.9. Ne zahteva se prednaprezanje, niti ima posebnih zahteva u pogledu kontaktnih površina. Proračunska granična smičuća sila ne treba da prekorači proračunsku nosivost na smicanje i proračunsku nosivost na pritisak po omotaču rupe.

– Kategorija B: spojevi otporni na proklizavanje pri graničnom stanju upotrebljivosti (Slip-resistant connections at serviceability limit state). Koriste se zavrtnjevi klasa čvrstoće 8.8 i 10.9. Proračunska smičuća sila za granično stanje upotrebljivosti ne treba da prekorači proračunsku nosivost na proklizavanje. Proračunska smičuća sila za granično stanje nosivosti ne treba da prekorači proračunsku nosivost na smicanje i proračunsku nosivost na pritisak po omotaču rupe.

– Kategorija C: spojevi otporni na proklizavanje pri graničnom stanju nosivosti (Slip-resistant connections at ultimate limit state). Koriste se zavrtnjevi klasa čvrstoće 8.8 i 10.9. Do proklizavanja ne treba da dođe pri graničnom stanju nosivosti. Proračunska smičuća sila za granično stanje nosivosti ne treba da prekorači proračunsku nosivost na proklizavanje i proračunsku nosivost na pritisak po omotaču rupe. Kod spojeva zategnutih elemenata treba da se proveri i proračunska plastična nosivost neto poprečnog preseka na mestu rupe za spojna sredstva za granično stanje nosivosti.

• spojevi opterećeni zatezanjem – Kategorija D: neprednapregnuti spojevi (Non-preloaded connections). Koriste se zavrtnjevi

klasa čvrstoće 8.8 i 10.9. Spojevi ove kategorije se ne koriste kada se vrednost sile zatezanja često menja. Mogu se koristiti za prenošenje sila vetra.

– Kategorija E: prednapregnuti spojevi (Preloaded connections). Koriste se zavrtnjevi klasa čvrstoće 8.8 i 10.9 sa kontrolisanim pritezanjem.

39

40