Upload
others
View
3
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
METALNE KONSTRUKCIJE I
MONTAŽNI NASTAVCI
mr.sc. Jurko Zovkić
ZADATAK :
⇒ obraditi problematiku konstruiranja, proračuna, i izrade montažnih nastavaka čeličnih konstrukcijskih elemenata
⇒ obuhvatiti primjere najčešće korištenih poprečnih presjeka konstrukcijskih elemenata
⇒ prikazati opći prikaz načina proračuna pojedinog nastavka, te uključiti numerički primjer
⇒ prikaz projektiranja i proračun montažnih nastavaka na primjeru rešetkastog čeličnog nosača
⇒ proračune provesti prema EC propisima
2/25
OPĆENITO O MONTAŽNIM NASTAVCIMA
⇒ karakteristično razdvajanje konstrukcijskih elemenata (stup, greda) u visokogradnji, kod mostova
⇒ pojava ograničenja:
⇒ kod tehnologije izrade (duljina i širina konstrukcijskih elemenata)⇒ kod uvjeta transporta
⇒ dobro poznavanje statičkih uvjeta konstrukcijskog elementa rezultira:
⇒ uspješnim formiranjem nastavka⇒ ekonomičnom potrošnjom materijala (manje vijaka, manje
dimenzije vezica, itd.)
3/25
⇒ mogućnost formiranja nastavaka na mjestu manjih statičkih utjecaja ukoliko to sama konstrukcija dopušta
montažni nastavci
4/25
MONTAŽNI NASTAVCI
NASTAVCI STUPOVA
NASTAVCI VLAČNIH
ELEMENATANASTAVCI GREDNIH NOSAČA
5/25
⇒ dopremanje na gradilište do duljine 20 metara
⇒ uvjetovanost nosivošću dizalice
⇒ nastavke možemo izvesti pomoću vijaka, zavara i čelnih ploča
NASTAVCI STUPOVA
6/25
⇒ rupe za spojna sredstva ne izazivaju smanjenje nosivosti
⇒ normalna naprezanja se određuju s obzirom na bruto poprečni presjek
⇒ broj spojnih sredstava se određuje iz uvjeta da je njihova nosivost veća od uzdužne tlačne sile koja djeluje na štap
⇒ raspodjela sila na pojasnicama i hrptu pretpostavlja se proporcionalno površini
⇒ proračun nastavka izvedenog vijcima sadrži dva koraka:
⇒ proračun vezica⇒ proračun vijaka
⇒ potreban broj vijaka na pojasnicama i hrptu određuje se prema odgovarajućoj tlačnoj sili
⇒ proračun vezica pojasnica i hrpta vrši se posebno, te ukupno
7/25
⇒ proračun nastavka pomoću čelne ploče sadrži dva koraka:⇒ dimenzioniranje čelne ploče⇒ dimenzioniranje zavara
⇒ čelne ploče povezuju se vijcima koji služe za pridržanje
⇒ pretežno se štapovi s čelnim pločama povezuju zavarivanjem
⇒ kod štapova različitih poprečnih presjeka javlja se ekscentricitet i znatan moment savijanja čelne ploče
8/25
N
N
ee
p p
M P e= ⋅
N
N
Nf
1
1
Nf2
Nf2
1-1
Nf2
Nf2
aba
2 2fN aM = ⋅
0
0
0
2
6 pot
Mypot
M y
M
y
MW fM W
f
b tW tf
γγ
γ
⋅⋅= ⇒ ≥
6⋅Μ ⋅⋅= ⇒ ≥
9/25
⇒ razlikujemo dva načina proračuna nastavka vijcima:
⇒ prema vlačnoj sili (NEd)⇒ prema površini poprečnog presjeka (statički pokriven nastavak)
⇒ proračun prema vlačnoj sili (NEd)
⇒ proračun prema stvarnim statičkim utjecajima (najnepovoljnije kombinacije opterećenja)
⇒ kontrola naprezanja u pop. presjeku elementa na mjestu nastavka⇒ slabljenje presjeka (rupe za vijke, …)⇒ potreba za ojačanjem poprečnog presjeka na mjestu nastavka
NASTAVCI VLAČNIH ELEMENATA
10/25
⇒ raspodjela uzdužne sile na pojasnice i hrbat vrši se razmjerno njihovim površinama
⇒ sila u pojasnici
⇒ sila u hrptu
⇒ proračun nastavka pojasnice:
⇒ kontrola naprezanja u oslabljenom presjeku
⇒ kontrola naprezanja u vezicama
⇒ proračun broja vijaka
⇒ usvaja se veči broj vijaka
,f
Ed f Ed
AN N
A= ⋅
,w
Ed w Ed
AN NA
= ⋅
, , ,Ed f t Rd fN N<
, , , ,Ed f t Rd f vN N<
, ,,
,
t Rd ff uk
b Rd
Nn
F≥, ,
,
,
t Rd ff uk
v Rd
Nn
F≥
11/25
⇒ proračun nastavka hrpta:
⇒ identičan proračunu nastavka pojasnice⇒ nastavljanje simetričnim dvostranim vezicama
⇒ uz kontrolu naprezanja nastavaka pojasnice i hrpta potrebno je provesti kontrolu naprezanja čitavog presjeka
⇒ proračun prema površini poprečnog presjeka⇒ nosivost svih elemenata veze veća ili jednaka nosivosti
štapa izvan nastavka
⇒ proračun vezica – sila koju moraju prenijeti na mjestu mjerodavnog presjeka mora biti jednaka ili veća maksimalnoj sili koju može prenijeti izvan nastavka
⇒ proračun vijaka – nosivost vijaka mora biti veća od nosivosti štapa
12/25
⇒ proračun čelnih ploča⇒ čelne ploče mogu biti pune, ili prstenaste⇒ kod vlačnih štapova čelna ploča je izložena jakom savijanju
2
2
Radijalni momentb=a 2
0.175 (1 ) 1.5log
0.175 (1 ) 1.5log2
Edr
r t r
Ed
NNb
M M N b
N
βπ
β β
β βπ
=⋅ ⋅
= = ⋅ ⋅ ⋅ − −⎡ ⎤⎣ ⎦
= ⋅ ⋅ − −⎡ ⎤⎣ ⎦
NN
a b
t
0
0
0
2
16 pot
Mypot
M y
M
y
MW fM W
f
b tb W tf
γγ
γ
⋅⋅= ⇒ ≥
6 ⋅Μ ⋅⋅= = ⇒ ≥
13/25
⇒ pretpostavlja se linearna raspodjela normalnih naprezanja
⇒ pretpostavlja se da cjelokupnu poprečnu silu prima hrbat
MONTAŽNI NASTAVCI NOSAČA
⇒ MOMENT SAVIJANJA ⇒
⇒ POPREČNA SILA ⇒
⇒ UZDUŽNA SILA ⇒
ff
IM M POJASNICA
I= ⋅ − W
f
IM M HRBATI
= ⋅ −
f w
f wf w
I IS SV V POJASNICA V V HRBATI IS S
= ⋅ − = ⋅ −
f wf Ed w Ed
A AN N POJASNICA N N HRBATA A
= ⋅ − = ⋅ −
14/25
⇒ proračun nastavka izvedenog vijcima prema reznim silama
⇒ proračun obuhvaća tri koraka:
⇒ kontrolu naprezanja na mjestu nastavka⇒ proračun broja vijaka⇒ proračun vezica
⇒ kontrola naprezanja na mjestu nastavka:
⇒ uzima se u obzir slabljenje vlačne pojasnice⇒ može se zanemariti pomicanje neutralne osi uslijed nesimetričnog
slabljenja nosača
⇒ proračun broja vijaka
⇒ znatna razlika između proračuna broja vijaka pojasnice i hrpta⇒ moment savijanja koji prenose pojasnice zamjenjuje se
ekvivalentnim spregom sila
15/25
⇒ vijci su izloženi djelovanju sila vlaka i tlaka
⇒ ukoliko osim momenta savijanja djeluje i uzdužna sila, broj vijaka na pojasnici određujemo ovisno o sili u pojasnicama
⇒ ukoliko se mjesto prekida nosača i težišta vijaka ne poklapa, uslijed poprečne sile, V, javlja se moment ekscentriciteta
M = h' Mf +F"i,M
ri
Mw
Nc,f
Nt,f
, ,f f M f NN N N= ±
w w eM' = M + M wIM V eI
= ⋅ + ⋅
16/25
⇒ proračun sila u vijcima ovisi od odnosa visine i širine veze, tj. o vertikalnoj i horizontalnoj udaljenosti između prvog i zadnjeg vijka
⇒ razlikujemo dva tipa proračuna:
⇒ za hn/ bm ≤ 2, prema polarnom momentu inercije⇒ za hn/ bm > 2, prema ekvatorijalnom momentu inercije
⇒ u oba slučaja treba zadovoljiti uvjete nosivosti:
Fi,M
rmax
T
bm
hnxi
ax
z Fi,M
Fy,i,M
Fx,i,M
yi
maxFm
max ,
max ,
b Rd
v Rd
N FN F
≤
≤
17/25
PRORAČUN PREMA POLARNOM MOMENTU INERCIJE
PRORAČUN PREMA EKVATORIJALNOM MOMENTU
INERCIJE
V
VFn m
=⋅
wN
NFn m
=⋅
maxmax ,
2
1
maxmax ,
2
1
'
'
M x w n m
ii
M y w n m
ii
yF Mr
xF Mr
⋅
=
⋅
=
= ⋅
= ⋅
∑
∑
2max
1max
maxmax
2max
1
'
''
nM
w ii
wM w mn
ii
FM m hh
h MF Mhm h
ϕ
=
=
= ⋅ ⋅
= ⋅ = ⋅⋅
∑
∑
2 2max max , max ,( ) ( )N M x V M yN F F F F= + + + 2 2
max max( )N M VN F F F= + +
Ms
T
hmax
=(n-
1)e
M'w h1 hihm
ax=h
n
Fi,M
F1,M
Fn,M=FM,max
Fi,M
rmax
T
bmhn
xi
a
x
z Fi,M
Fy,i,M
Fx,i,M
yi
maxFm
DJELOVANJE UZDUŽNE I POPREČNE SILE
VRIJEDNOST SILE USLIJED DJELOVANJA MOMENTA
REZULTANTNA SILA
18/25
⇒ koeficijent kojim se obuhvaća broj i raspored vijaka na hrptu,
⇒ kod kontrole nosivosti vijaka potrebno je pretpostaviti njihov broj i raspored, potreban broj vijaka može se odrediti iz:
mϕ
2
2,
,
max
6 '1
11
ww uk w
v Rd
Mn m n V NF l
nl hn
⎛ ⎞⋅= ⋅ ≥ + +⎜ ⎟
⎝ ⎠
+=
−
19/25
⇒ proračun vezica
⇒ proračun vezica na tlačnoj pojasnici i hrptu vrši se na osnovu bruto, a na vlačnoj pojasnici na osnovu neto površine poprečnog presjeka
⇒ kod proračuna vezica na pojasnicama treba uzeti u obzir uzdužnu silu ukoliko djeluje, te uzdužne sile u pojasnicama koja nastaje uslijed djelovanja momenta savijanja:
⇒ potrebne dimenzije vezica na hrptu mogu se odrediti iz izraza:
, / ' za vlačnu pojasnicuft f f t
AN M h N
A= + ⋅ −
, / ' za tlačnu pojasnicufc f f t
AN M h N
A= − + ⋅ −
0
0
,
,
Mv netto
y
Mw v
y
MW
fV
Af
γ
γ
⋅≥
⋅≥
20/25
PRORAČUN NASTAVKA IZVEDENOG POMOĆU ČELNE PLOČE
w3 w1 w3
e1e1
e1e1
bp
bpl
w3 w2 w1 w2 w3
bp
bpl
w3 w1 w3 w2w3 w1 w3w2
bpbp
a2u
TIP A
TIP B
BA
TIP 2TIP 1GRUPA
TIP 1 TIP 2
4 4 't
t
N MFh
= =
2 2 't
t
N MFh
= =
7.2 7.2 't
t
N MFh
= =
3.6 3.6 't
t
N MFh
= =
SILA VLAKA KOJA DJELUJE NA JEDAN VIJAK
POPREČNA SILA KOJU PREUZIMAJU VIJCI U TLAČENOJ ZONI
v v,Rd
c
VF = F 2( 1, 1), 4( 2, 2)n
c cn za tip veze A B n za tip veze A B≤ → = =
21/25
1.70dB2
1.50dA2
1.25dB1
1.00dA1
DEBLJINE ČELNE PLOČE, dp
TIP VEZE
DEBLJINE ČELNIH PLOČA U FUNKCIJI PROMJERA VIJKA
e1
dp
e2
a1
Nt/2
Nt/2
n⋅Ft
Q
Q
n⋅Ft
22/25
23/25
24/25
25/25