Nastavci

Metalne i drvene konstrukcije 1

Proraun i konstruisanjenastavaka i veza


Opte

Neophodnost spajanja elemenata u konstrukcionu celinu;

Nastavci spojevi elemenata istih ilislinih dimenzija;

Veze spojevi razliitih elemenatakonstrukcije;


Montani nastavci i veze

Na dimenzije montanih komada utiu:- gabariti transportnih sredstava (Ltr=12,5 m);- kapacitet sredstava za podizanje;- specifini uslovi montae (nepristupani predeli,...);


Radioniki nastavci i veze

Delimini (parcijalni) radioniki nastavci;Potpuni radioniki nastavci;Nastavljanje istih ili slinih elemenata;Variranje dimenzija poprenog preseka;Spajanje ukruenja i veznih limova;


Izbor poloaja montanih nastavaka u konstrukciji (savijanje)


Montani nastavci tapova (aksijalnooptereenih elemenata)

Mogu se ostvariti: Pomou zavrtnjeva; U zavarenoj izradi (ugaoni ili sueoni avovi);


Proraun montanog nastavaka tapa

Prema merodavnoj sili: zatezanja (Nt ) ili pritiska (Nc ) .

Prema povrini poprenog preseka(statiki pokriven nastavak tapa);


Proraun nastavka tapa ostvarenogzavrtnjevima prema sili zatezanja

Potrebno je proveriti (dimenzionisati) sveelemente koji uestvuju u prenoenju sile.

Tri koraka pri proraunu: kontrola napona u oslabljenom preseku i

ojaanje preseka kod zavarenih profila; proraun podvezica; proraun broja zavrtjeva;


Raspodela sile zatezanja Nt

Sila se deli srazmerno povrini poprenog presekana noice i rebro;

Proraun se vri posebo za noicu posebno zarebro;

AA

NN ftft =,

fttw

twt NNAANN ,, 2==

U noici:

U rebru:


Raspodela sile zatezanja Nt

Af povrina noice Aw povrina rebra


Proraun nastavka noice

Odreivanje prenika spojnog sedstva (optd0 , ts,min);

Odreivanje broja zavrtnjeva u jednom redu (po irininoice);

Kontrola napona u oslabljenom preseku:

dopnetf

ftx A

N =,

,

ffffffnetf tdnbAAA == )( ,01,,


Merodavan presekZa kontrolu napona, odnosnoojaanje profila merodavan jeneto presek na mestu prvog,ili eventualno drugog redazavrtnjeva, ukoliko je brojzavrtnjeva u drugom reduvei nego u prvom;

tdbN

AN t

IInet

IIt

== )4(10/8

0

tdbN

AN t

Inet

It

== )2( 0


Merodavan presek smaknut rasporedAko su zavrtnjevi u smaknutom rasporedu takoe trebaanalizirati i izlomljen cik-cak presek;

( ) tdbAInet = 02 tdseeAIInet ++= )422( 02


Ojaanje noice kod zavarenih profila

dop

ftnetf

NA

,,

Poveanje debljine Poveanje irine

dopfff

ftf dnb

Nt )( ,01,

,*ff

dopf

ftf dnt

Nb ,01,

,* +


Proraun podvezica

Dimenzionisanje podvezica se vri prema merodavnomneto poprenom preseku;

Merodavan je uvek presek kroz poslednji red zavrtnjeva uzprekid elementa;

Podvezice mogu da budu jednostrane (IPN) ili obostrane(IPE, HEA, HEB, zavareni profili);

Dimenzije (debljina) podvezica odreuju se iz naponskoguslova:

dopnetpf

ftx A

N =,,

,


Odreivanje debljine podvezica na noicama

+=podvezice ejednostranza

)(

podvezice obostraneza )22(

,01,

,

,01,2,1,

,

,

dopffp

ft

dopffpp

ft

pf

dnbN

dnbbN

t

fp bb =1,fp db ,02, 3>

[ ]mm 52 += fp bb


Proraun broja zavrtnjeva

dopf

ftf F

Nn

,

,

= zavrtnjeve dne visokovrenuteprednapreg upasovane za

zavrtnjeve dne visokovrenuteprednapreg za

pritezanja sile bez zavrtnjeve dne visokovrei neobi za

,

,

,

,

dopvs

dops

dopv

dopf

F

F

F

F

nf ukupan potreban broj zavrtnjeva na jednoj noici


Proraun nastavka rebra

Sve kontrole su iste kao kod nastavka noice:- Kontrola oslabljenog, neto preseka na mestu veze,- Dimenzionisanje podvezica,- Odreivanje potrebnog broja zavrtnjeva.

Posebno treba odrediti prenik zavrtnjeva na rebru, kao i njihov raspored po visini rebra (brojzavrtnjeva u jednom redu);


Kontrola napona u oslabljenompreseku i ojaanje rebra

dopnetw

wtx A

N =,

,

dopww

wtw dnd

Nt )( ,01,

,*

Ojaanje rebra poveanjem njegove debljine:

d visina rebra


Dimenzionsanje podvezica na rebru

dopnetpw

wtx A

N =,,

,

pwwwpnetpw tdnhA ,,01,,, )(2 =dopww

wtw dnd

Nt )( ,01,

,*

hp visina podvezica



dopw

wtw F

Nn

,

,

= zavrtnjeve dne visokovrenuteprednapreg upasovane za

zavrtnjeve dne visokovrenuteprednapreg za

pritezanja sile bez zavrtnjeve dne visokovrei neobi za

,

,

,

,

dopvs

dops

dopv

dopw

F

F

F

F

nw ukupan potreban broj zavrtnjeva na rebru


Kontrola itavog preseka

dopnet

tx A

N =

dopnetp

tx A

N =,

tdopwukwdopfukf NFnFn + ,,,,

Kontrola napona u oslabljenom preseku:

Kontrola napona u podvezicama:

Kontrola nosivostizavrtnjeva:


Proraun prema povrini preseka

Statiki pokriveni nastavci tapa: sa kompenzacijom (zavareni)

bez kompenzacije (valjani)

dopdopt AN =,

dopnetdopt AN =,


Ojaanje poprenog preseka kod statikipokrivenih nastavaka sa kompenzacijom

fnetf AA * ,

wnetw AA * ,AAnet *

Uslovi za dimenzionisanje:

Neto povrina poprenog presekatapa na mestu nastavka treba dabude vea ili jednaka od brutopovrine preseka tapa izvannastavka, i to pojedinano za noicei rebro i ukupno za itav poprenipresek.


Proraun debljine ojaanja

== fffffffnetf tbAtdnbA *,01,* , )( ffff

ff tdnb

bt ,01,*

== wwwwwnetw tdAtdndA *,01,* , )( www

w tdnddt ,01,

*


Proraun podvezica

1. Statiki pokriven nastavak sa kompenzacijom A:

2. Statiki pokriven nastavak bez kompenzacije A:

fnetpf AA ,, wnetpw AA ,, AA netp ,Noice Rebro Ukupno

Noice Rebro Ukupno

netfnetpf AA ,,, netwnetpw AA ,,, netnetp AA ,



1. Statiki pokriven nastavak sa kompenzacijom A:

2. Statiki pokriven nastavak bez kompenzacije A:

Noice Rebro

Noice Rebro

dopf

dopff F

An

,

dopw

dopww F

An

,

dopf

dopnetff F

An

,

,

Umesto bruto povrine koristi se neto povrina preseka.

dopw

dopnetww F

An

,

,


Specifinosti prorauna montanihnastavaka sa prednapregnutim zavrtnjevima

Odnose se i na nastavke koji se dimenzioniuprema sili i na statiki pokrivene nastavke;

Pri proraunu napona u oslabljenom preseku i pridimenzionisanju podvezica moe se uzeti u obzirsmanjenje (redukcija) sile u merodavnom presekuusled trenja;

Ova redukcija se ne uzima u obzir pri proraunubroja zavrtnjeva;


Smanjenje sile u neto preseku usled trenjau tarnoj ravni

Trenjem se prenosi oko 40% sile u zavrtnju pre mestamaksimalnog slabljenja preseka rupom za spojna sredstva;


Smanjenje sile pri proraunu montanognastavaka prema zadatoj sili Nt

dopstIredt FnNN ,1, 4,0 =

Sila u I redu:

Sila u II redu (ako je merodavan drugi red):

+

=dopsdopst

dopsdopstIIredt

FnnFnN

FnFnNN

,21,1

,2,1

,)(2,0

4,0max

Redukovane vrednosti sile se koriste pri kontroli napona u neto preseku (ojaanje) i pri dimenzionsanju podvezica.


Koeficijent redukcije kred pri proraunustatiki pokrivenih montanih nastavaka

treduk

t

t

dopst

dopstIredt

NknnN

NFm

nN

FmnNN

=

=

=

=

==

1

,1

,1,

4,01

4,01

4,0

+

=

II-IIpresek za 2,01

I-Ipresek za 4,01

211

1

ukuk

ukred

nnn

nn

nn

k

Koeficjentom redukcije kredmnoi se bruto povrinapreseka van nastavka (A), priproraunu statiki pokrivenihnastavaka. Na primer:

rednet kAA *


Proraun montanih nastavakapritisnutih tapova prema sili Nc

Nije potrebna kontrola oslabljenog preseka, niti njegovoojaanje;

Proraunavaju se samo podvezice i potreban brojzavrtnjeva;

Preraspodela sila na noice i rebro se vri kao kodzategnutih tapova;

Podvezice se dimenzioniu prema bruto povrinipoprenog preseka (A);

dop

cpdop

p

cx

NAAN

=


Proraun i konstruisanje montanihnastavaka ugaonika

Sila se deli na krake ugaonika srazmerno povrini poprenogpreseka. Proraun se vri posebno za svaki krak.


Proraun montanih nastavaka tapovasanduastog poprenog preseka

Problem zbog nepristupane unutranjosti profila;

Primenjuju se dve varijante:1. Sanduasti presek se pretvara u I profil na mestu

nastavka;2. Na mestu montanog nastavka zadrava se ista

geometrija poprenog preseka;


Pretvaranje sanduastog pofila u I profil namestu nastavka


Montani nastavak sanduastog tapa bezpromene oblika peseka na mestu nastavka

Rupa se uvak predvia na donjoj noici. irina rupe minimum 160 mm. Drugaiji proraun za gornju i donju noicu.


Montani nastavak tapa u zavarenojizradi

dopwbt

w

t

btN

AN

,,min

==Sueoni avovi Ugaoni avovi Ugaoni avovi

(preklop) (podvezice)


Montani nastavci nosaa (elemenataoptereenih na savijanje)

Montani nastavci nosaa mogu da budu izvedeni: pomou obinih ili visokovrednih zavrtnjeva, ili u zavarenoj izradi (ree).

Proraun moe da se izvri na dva naina: prema zadatim presenim silama (M, V, N) ili prema geometrijskim karakteristikama poprenog

preseka - statiki pokriveni nastavci.


Montani nastavci nosaa prema silamaostvareni pomou zavrtnjeva


Raspodela presenih sila na noice i rebroMomenat savijanja M

II

MM ff = IIMM ww =

Transverzalna - smiua sila V

SISIVV www /

/=SISI

VV fff //= 0== fw VVV

Mf moment u noicama

Mw moment u rebru

Vf smiua sila u rebru

Vw smiua sila u noicama


Faze prorauna nastavka nosaa

Proraun se vri u tri koraka (faze): Kontrola napona u oslabljenom preseku, Proraun broja zavrtnjeva, Proraun podvezica.

Proraun zavrtnjeva i podvezica vri se posebno za noice i rebro.


Kontrola napona na mestu nastavka

4)(

22

22ff

netth

AIthAIIII

=

==

dopnetW

M =

2/hIW netnet =



eVI

IMMMM weww +=+=


Proraun zavrtnjeva na noicamaProblem savijanja moe da se prevede u problem aksijalnognaprezanja:

hMNN ffcft == /,,

= icamanona podvezice obostraneza icamanna podvezice ejednostranza

fthh

h

Mf moment u noicama

h krak unutranjih sila

dopf

ftf F

Nn

,

,Broj zavrtnjeva na noici:


Proraun zavrtnjeva na rebru

Zavrtnjevi na rebru su ekscentrino optereeni;

Oni su optereeni:

smiuom silom V i

momentom savijanja MwRaspodela sila u zavrtnjevima nije ravnomerna;

Usled ovih sila u zavrtnjevima se javlja smicanje;

Zavrtnjevi su uvek dvoseni;


Proraun zavrtnjeva na rebru

Raspodela smiue sile V (i aksijalne sile N akopostoji) u zavrtnjevima je ravnomerna;

Raspodela momenta savijanja Mw je neravnomerna;

Najoptereeniji su zavrtnjevi koji su najudaljeniji odteita veze

Od geometrije veze zavisi postupak prorauna;


Visoki i iroki nastavci (veze)

Nastavci se mogu podeliti na: visoke (hn/bm > 2) i iroke (hn/bm < 2). Kod irokih nastavaka (veza) proraun sila u

zavrtnjevima na rebru se vri prema polarnommomentu inercije;

Kod visokih nastavaka (veza) proraun sila u zavrtnjevima na rebru se vri premaekvatorijalnom momentu inercije;


Proraun prema polarnom momentu inercijeUslov ravnotee

wiMi MrFM == , 0

maxmax, r

rFF iMMi =

== 2maxmax

max

2

max i

wMwi

M rrMFM

rr

F

Linearna raspodela sila

Sila usled momenta u najoptereenijem zavrtnju


Rezultujua sila u zavrtnju

mnVFV =

mnNF wN =

=

= nmi

i

wxMr

zMF

1

2

max,max

=

= nmi

i

wzMr

xMF

1

2

max,max

NMVR FFFFrrrr ++= maxmax,

2,max

2,maxmax, )()( zMVxMNR FFFFF +++=


Polarni moment inercije

= tdAb min

=

= nmi

ivpv rAI1

2,

=

= nmi

ibpb rAI1

2,

4/2dmAv =Polarni moment inercije za smicanje:

Polarni moment inercije za pritisak po omotau rupe:


Proraun prema ekvatorijalnommomentu inercije

222iii zxr +=

22ii zx


Rezultujua sila u najoptereenijemzavrtnju

F

FF

F V

NM,max

R,max

mww

n

ii

wM hM

nnmn

hM

hm

hMF maxmax

1

2

maxmax )1(

)1(6 =+

=

==

nmVFV =max nm

NFN =max

2max

2max, )( MNVR FFFF ++=

=

=ni

iennh

1

222

6)1( ( )1max = neh


Koeficjent mRaspored zavrtnjeva

Uporedan Naizmenian m=1

m=2

m=3

m=4 m=2

m=3

m=4

2 3 4 5

1,0000 1,0000 0,9000 0,8000

0,5000 0,5000 0,4500 0,4000

0,3333 0,3333 0,3000 0,2667

0,2500 0,2500 0,2250 0,2000

1,0000 0,8000 0,6429 0,5333

0,5000 0,4444 0,3750 0,3200

0,5000 0,4000 0,3214 0,2667

6 7 8 9

10

0,7143 0,6429 0,5833 0,5333 0,4909

0,3571 0,3214 0,2917 0,2667 0,2455

0,2381 0,2148 0,1944 0,1778 0,1636

0,1786 0,1607 0,1458 0,1333 0,1227

0,4542 0,3956 0,3500 0,3137 0,2842

0,2784 0,2449 0,2188 0,1975 0,1800

0,2271 0,1978 0,1750 0,1569 0,1421

11 12 13 14 15

0,4545 0,4231 0,3956 0,3630 0,3500

0,2273 0,2115 0,1978 0,1815 0,1750

0,1515 0,1410 0,1319 0,1210 0,1167

0,1136 0,1058

0,09890 0,09074 0,08750

0,2597 0,2391 0,2215 0,2064 0,1931

0,1653 0,1528 0,1420 0,1327 0,1244

0,1299 0,1196 0,1108 0,1032

0,09655 16 17 18 19 20

0,3309 0,3137 0,2982 0,2841 0,2714

0,1654 0,1569 0,1491 0,1421 0,1357

0,1103 0,1046

0,09941 0,09474 0,09048

0,08272 0,07843 0,07456 0,07105 0,06786

0,1815 0,1711 0,1619 0,1536 0,1462

0,1172 0,1107 0,1049

0,09972 0,09500

0,09072 0,08556 0,08095 0,07681 0,07307

21 22 23 24 25

0,2597 0,2490 0,2391 0,2300 0,2262

0,1299 0,1245 0,1196 0,1150 0,1131

0,08658 0,08300 0,07971 0,07667 0,07539

0,06496 0,06225 0,05978 0,05750 0,05654

0,1394 0,1332 0,1275 0,1223 0,1176

0,09070 0,08678 0,08318 0,07986 0,07680

0,06968 0,06659 0,06377 0,06117 0,05877

26 27 28 29 30

0,2137 0,2064 0,1995 0,1931 0,1871

0,1068 0,1032

0,09975 0,09655 0,09355

0,07123 0,06878 0,06650 0,06437 0,06237

0,05342 0,05159 0,04988 0,04828 0,04677

0,1131 0,1090 0,1052 0,1016

0,09831

0,07397 0,07133 0,06888 0,06659 0,06444

0,05656 0,05451 0,05260 0,05081 0,04915


Potreban broj zavrtnjeva na rebru polazna pretpostavka

hnnh +=

11

maxl2

2

,,

61

++= lw

wdopw

ukwMNV

Fnmn

dopvMNVR FFFFF ,2

max2

max, )( ++=

Kontrola nosivosti zavrtnjeva na rebru:


Ekvatorijalni moment inercije

=

== ni m

vivev

hAhAmI1

2max2

, 2

=

== ni m

bibeb

hAhAmI1

2max2

, 2

Za smicanje:

Za pritisak po omotau rupe:


Proraun podvezica

Proraun se sprovodi posebno za:

zategnutu noicu,

pritisnutu noicu i

rebro


Proraun podvezica na noicama

Proraun podvezica na zategnutoj noici Obostrane podvezice Jednostrane podvezice

dopffpp

fttpf dnbb

Nt + )22( .01,2,1,

,,,

dopffp

fttpf dnb

Nt )( .01,

,,,

Proraun podvezica na pritisnutoj noici Obostrane podvezice Jednostrane podvezice

doppp

fccpf bb

Nt + )2( 2,1,

,,,

dopp

fccpf b

Nt

,,,

dop

fccpf

NA

,,,

dop

ftnettpf

NA

,,,, Na zategnutoj noici:

Na pritisnutoj noici:


Proraun podvezica na rebru

doppw

VA ,Iz uslova smiuih napona:Iz uslova normalnih napona u itavom preseku podvezica (napodvezicama i na rebru) na mestu prekida:

dopnetp

MW ,

tpf

netpnetp th

IW

,,

,, 2/ +=

pwnetpfnetp III ,,,, +=


Moment inercije podvezica

6/12/2 3,3

,, ppwppwpw hthtI ==Na rebru:

Na noicama:

[ ] 2,,,01,2,1,,,2,1,,, 2)22()2(

+++= ftpfffppcpfppnetpf

thtdnbbtbbI

Obostrane podvezice

Jednostrane podvezice

[ ] 2,,,,,01,,,,, 2)(

++= tpftpfffpcpfpnetpf

thtdnbtbI


Statiki pokriveni nastavci nosaa

etiri osnovna uslova moraju da budu ispotovani:Neto povrina podvezica mora da bude vea ili jednaka odneto povrine poprenog preseka nosaa;Nosivost zavrtnjeva mora da bude vea ili jednaka odnosivosti nosaa sa neto povrinom poprenog preseka nazatezanje;Moment nosivosti podvezica mora da bude vei ili jednakod momenta nosivosti nosaa.Moment nosivosti zavrtnjeva mora da bude vei ili jednakod momenta nosivosti nosaa.


Prvi uslov (neto povrina podvezica)

Podvezice na noicama:

wfnetfwpcpfnettpfnetnetp AAAAAAAA ++++ ,,,,,,,,

wpw AA ,

fcpf AA ,,netfnettpf AA ,,,,

Podvezice na rebru:

Ukupno:

- zategnuta:

- pritisnuta:


Drugi uslov (nosivost zavrtnjeva premaneto preseku)

dopnetfdopfukf AFn ,,, dopwdopwukw AFn ,,

( ) dopwfnetfdopnetdopwwdopff AAAAFnFn ++=+ ,,,2

Zavrtnjevi na noicama Zavrtnjevi na rebru

Ukupno


Trei uslov (moment nosivosti podvezica)

dopnetdopnetpnosp WWMM ,

wnetfnetwpnetpfnetp WWWWWW +=+= ,,,,,

wpw WW ,netfnetpf WW ,,, Podvezice na noicama Podvezice na rebru

Ukupno


etvrti uslov (moment nosivosti zavrtnjeva)

Moe se razdvojiti na podvezice i rebro posebno;

ffb MM ,wwb MM ,

Uslov momentne nosivosti zavrtnjeva na noicama je uvekzadovoljen ukoliko je zadovoljen uslov nosivosti zavrtnjevaprema neto preseku (uslov dva)!

Ovo ne vai za zavrtnjeve na rebru!

Na noicama:

Na rebru:


Moment nosivosti zavrtnjeva na rebru(obini zavrtnjevi)

dopb

dopwb II

,

dop

dopwv II

dopwdopbn

b hdW

hhW

2/2/

2/2/

,

dopwdopn

v hdW

hhW

2/2/

2/2/

Iz uslova smicanja zavrtnjeva:

Iz uslova pritiska po omotau:


Uproenje kod visokih nastavaka(ekvatorijalni moment inercije)

dopb

dopwbb IIm

,1,

dop

dopwvv IIm

1,

=

==

dopb

dop

b

wb

dop

dop

v

wv

IIm

IIm

m

,1,

1,max

Potreban broj redova zavrtnjeva

Smicanje Pritisak po omotau rupe:


Moment nosivosti zavrtnjeva na rebru u sluaju prednapregntih VV zavrtnjeva

max

1

2

,, r

rFM

mn

ii

dopswb

==

max

1

2

,, h

hFmM

n

ii

dopswb

==

hdW

hdWMM dopwdopwwwb == 2/

2/,

iroke veze Visoke veze

Kontrola nosivosti


Proraun nastavaka nosaa u zavarenojizradi

Documents

Nastavci