METALNE KONSTRUKCIJE 2(B2K3M2) · 2021. 2. 24. · – Tehnološki postupak spajanja istih ili...
Transcript of METALNE KONSTRUKCIJE 2(B2K3M2) · 2021. 2. 24. · – Tehnološki postupak spajanja istih ili...
Beograd, 2021.Sva autorska prava autora prezentacije i/ili video snimaka su zaštićena. Snimak ili prezentacija se mogu koristiti samo za nastavu na daljinu studenta Građevinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu u školskoj 2020/2021 i ne
mogu se koristiti za druge svrhe bez pismene saglasnosti autora materijala.
Univerzitet u Beogradu – Građevinski fakultet www.grf.bg.ac.rs
Studijski program: GRAĐEVINARSTVOModul: KONSTRUKCIJEGodina/Semestar: III godina / VI semestar
Naziv predmeta: METALNE KONSTRUKCIJE 2 (B2K3M2)Nastavnik: Prof. dr Zlatko Marković
Naslov predavanja: Mehanička spojna sredstva (II deo), ZavarivanjeDatum : 23. februar 2021. godine
Metalne konstrukcije 2 P1-2
Sila prednaprezanja (pritezanja) zavrtnja - Fp,C
subCp AfF 70,,
Vrednosti sile pritezanja standardnih zavrtnja klase čvrstoće 8.8 i 10.9 Fp,C [kN] su prikazane u tabeli;
Kontrolisano unošenje sile pritezanja (prednaprezanja) zavrtnja se ostvaruje pomoću: momentnog ključa, momentnog impulsa, indikatorske podloške, merenja ugla obrtanja...
Metalne konstrukcije 2 P1-3
Merenje momenta uvrtanja momentnim ključem
kdFM Cpu ,
Mu moment uvrtanja
Fp,C sila prednaprezanja
d prečnik zavrtnja
k koeficijent trenja između navrtke i navoja zavrtnja (0,13-0,17)
Metalne konstrukcije 2 P1-4
Koeficijent trenja
Metalne konstrukcije 2 P1-5
Zavrtnjevi opterećeni na zatezanje
Metalne konstrukcije 2 P1-6
Nosivost zavrtnjeva na zatezanje
Zavisi od kvaliteta materijala (fub) i dimenzije zavrtnja, odnosno površine ispitnog preseka (As).
2
2 M
subRdt
AfkF
,
k2 = 0,63 za zavrtnjeve sa upuštenom glavom,k2 = 0,90 u ostalim slučajevima. Tada je:
2
90M
subRdt
AfF
,,
Nosivost na zatezanje je ista za kategorije D i E!Nosivost na zatezanje je ista za obrađene i neobrađene zavrtnjeve!
Proračunske nosivosti zavrtnjeva na smicanje i zatezanje
Metalne konstrukcije 2 P1-7
Vrednosti proračunskih nosivosti zavrtnjeva na smicanje su određene za jednosečne zavrtnjeve kod kojih ravan smicanja prolazi kroz deo tela bez navoja!
Metalne konstrukcije 2 P1-8
Prednosti spojeva kategorije E
– Spojevi kategorije E sa prednapregnutim zavrtnjevima se koriste kod dinamički opterećenih konstrukcija.
– Deformabilnost veze je znatno manja. – Smanjuju se naponske razlike u zavrtnjevima, što je
povoljno sa stanovišta zamora materijala. – Sprečava se nekontrolisano odvrtanje zavrtnjeva. – Kod zategnutih spojeva nije potrebna obrada površina!
Metalne konstrukcije 2 P1-9
dApFFA
ccp
Ponašanje prednapregnutih zavrtnjeva u spojevima opterećenim na zatezanje
Prednaprezanje Opterećenje “Odlepljivanje”
bpt
tb KK
NF/1
)2015/( bpt KK
subtt AfNN ),,(, 7707300
Metalne konstrukcije 2 P1-10
Poređenje prednapregnutih i neprednapregnutih zavrtnjeva u spojevima opterećenim na zatezanje
(kategorije spojeva D i E)
subCp AfF 70,,
subt AfN 7707300 ),,(,
Nosivost zavrtnjeva u spojevima kategorije D i E na zatezanje je ista!
Razlika je u deformabilnosti spoja i naponskim razlikama u zavrtnju usled spoljašnjeg opterećenja.
Metalne konstrukcije 2 P1-11
Nosivost na probijanje smicanjem lima ispod glave ili navrtke zavrtnja - Bp,Rd
2 60 MupmRdp ftdB /,,
tp debljina lima ispod glave zavrtnja ili navrtke (usvaja se manja vrednost);
dm srednja vrednost prečnika opisanog i upisanog kruga glave zavrtnja ili navrtke (usvaja se manja vrednost);
fu čvrstoća pri zatezanju, osnovnog materijala;M2 parcijalni koeficijent sigurnosti (M2 =1,25).
Može da bude merodavna kod spoljašnjih limova male debljine, kada je:
Metalne konstrukcije 2 P1-12
Kombinovano naprezanje neprednapregnutih zavrtnjeva
Kod zavrtnjeva koji su istovremeno opterećeni na smicanje i zatezanje pored pojedinačnih kontrola nosivosti na smicanje i zatezanje potrebno je proveriti i interaktivno dejstvo smicanja i zatezanja!
0141
,, ,
,
,
, Rdt
Edt
Rdv
Edv
FF
FF
Fv,Ed proračunska vrednost sile smicnanja u zavrtnju;
Ft,Ed proračunska vrednost sile zatezanja u zavrtnju;
Fv,Rd proračunska nosivost zavrtnja na smicanje;
Ft,Rd proračunska nosivost zavrtnja na zatezanje;
Metalne konstrukcije 2 P1-13
Kombinovano naprezanje prednapregnutih zavrtnjeva
serM
serEdtCpsserRds
FFnkF
,
,,,,,
,
3
80
3
80
M
EdtCpsRds
FFnkF
,,
,,
Spojevi kategorije B: Spojevi kategorije C:
Ft,Ed proračunska vrednost sile zatezanja u zavrtnju za ULS
Ft,Ed,ser proračunska vrednost sile zatezanja u zavrtnju za SLS
Fs,Rd proračunska nosivost zavrtnja na proklizavanje pri ULS
Fs,Rd,ser proračunska nosivost zavrtnja na proklizavanje pri SLS
Fp,C sila pritezanja
M3=1,25 parcijalni koeficijent za ULS
M3,ser=1,10 parcijalni koeficijent za SLS
Metalne konstrukcije 2 P1-14
Konstruisanje veza sa zavrtnjevima– Veze treba da budu simetrične, ukoliko je to moguće;– Na jednom delu poprečnog preseka (nožica ili rebro) se koriste
zavrtnjevi istog prečnika;– Preporučuje se da rastojanje između prvog i poslednjeg zavrtnja u
preavcu delovanja sile ne bude veće od 15d (maksimum 6 zavrtnjeva u jednom redu); U suprotnom se redukuje nosivost!
– Krajnja i ivična rastojanja, kao i međusobni razmaci zavrtnjeva treba da budu u okviru propisanih granica;
– Minimalan zavrtnj je M12 (kod tankozidnih HOP min M6);– Veze na preklop sa jednim zakivkom nisu dopuštene;– Kod veza na preklop sa jednim redom zavrtnjeva obavezne su
podloške i ispod glave i ispod navrtke, a nosivost na pritisak po omotaču rupe se redukuje (Fb,Rd=1,5 t d fu/M2)!
Metalne konstrukcije 2 P1-15
Veze na preklop sa jednim zavrtnjem
Usled ekscentričnosti dolazi do savijanja spojnog sredstva!
Pored smicanja i savijanja u zavrtnju se javlja i zatezanje!
Metalne konstrukcije 2 P1-16
Optimalan prečnik zavrtnjaPravilnim izborom prečnika zavrtnja dobija se uravnotežen odnos nosivosti na smicanje i pritisak po omotaču rupe!
13,01
324,613,01
324,6 min,min,
ss td
t cm 2,05 min,0 sopt td
Metalne konstrukcije 2 P1-17
I IPE HEA HEB HEM U L d0 c d0 c d0 c c1 d0 c c1 d0 c c1 d0 c d0 c1 c2 c3
60 70 80 90
100 110 120 140 160 180 200 220 240 260 270 280 300 320 330 340 350 360 380 400 450 500 550 600 650 700 800 900 1000
- -
6,4 -
6,4 -
8,4 11 11 13 13 13
17/13 17 -
17 21/17 21/17
- 21 -
23/21 23/21 23
25/23 28 28 28 - - - - -
- -
22 -
28 -
32 34 40 44 48 52 56 60 -
60 64 70 -
74 -
76 82 86 94
100110120
- - - - -
- -
6,4 -
8,4 -
8,4 11 13 13 13 17 17 -
21/17-
23 -
25/23- -
25 -
28/2528 28 28 28 - - - - -
- -
26 -
30 -
36 40 44 50 56 60 68 -
72 -
80 -
86 - -
90 -
96 106110120120
- - - - -
- - - -
13 -
17 21 23 25 25 25 25 25 -
25 28 28 -
28 -
28 -
28 28 28 28 28 - - - - -
- - - -
56 -
66 76 86
100 110 120 94
100 -
110 120 120
- 120
- 120
- 120 120 120 120 120 120 120 130 130 130
- - - - - - - - - - - -
35 40 -
45 45 45 -
45 -
45 -
45 45 45 45 45 45 45 40 40 40
- - - -
13 -
17 21 23 25 25 25 25 25 -
25 28 28 -
28 -
28 -
28 28 28 28 28 28 28 28 28 28
- - - -
56 -
66 76 86
10011012096
106-
110120120
- 120
- 120
- 120120120120120120126130130130
- - - - - - - - - - - -
35 40 -
45 45 45 -
45 -
45 -
45 45 45 45 45 45 45 40 40 40
- - - -
13 -
17 21 23 25 25 25
25/2325 -
25 25 28 -
28 -
28 -
28 28 28 28 28 28 28 28 28 28
- - - -
60 -
68 76 86
100110120100110
- 116120126
- 126
- 126
- 126126130130130130130132132132
- - - - - - - - - - - -
35 40 -
45 50 47 -
47 -
47 -
47 47 45 45 45 45 42 42 42 42
- -
13 -
13 -
17/1317
21/1721
23/2123
25/2325 -
25 28 28 - -
28 - -
28 - - - - - - - - -
- -
25 -
30 -
30 35 35 40 40 45 45 50 -
50 55 58 - -
58 - -
60 - - - - - - - - -
17 21 23 25 25 25 25 28 28 28 28 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
35 40 45 50 45 45 50 55 60 60 65 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
- - - - -
70 80 95
115135150
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
35 40 45 50 45 45 50 55 60 60 65 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Maksimalan prečnik zavrtnja (rupe) za stanardne valjane profile!
Vrednosti se odnose samo za zavrtnjeve na nožicama!
Linije zavrtnjeva!
Metalne konstrukcije 2 P1-18
Raspored zavrtnjeva u vezi - označavanje
Metalne konstrukcije 2 P1-19
Propisana minimalna i maksimalna rastojanja između zavrtnjeva
Metalne konstrukcije 2 P1-20
Redukcija nosivosti kod dugih veza
dd
200151
1 0,75Koeficijent redukcije:
vredv FF ,
Metalne konstrukcije 2 P1-21
Cepanje (kidanje) bloka – (block tearing)
Cepanje (kidanje) osnovnog materijala se javlja na mestu veze ostvarene pomoću grupe zavrtnjeva, koja se nalazi uz ivicu elementa opterećenog smicanjem i/ili zatezanjem!Karakteristično je za zglobne veze nosača, kao i za veze zategnutih elemenata.
1 mala sila zatezanja2 velika sila smicanja3 mala sila smicanja4 velika sila zatezanja
P1-22
Nosivost na cepanje bloka – centrično
021 3 MnvyMntuRdeff AfAfV ///,,
Za simetrične grupe zavrtnjeva izložene centričnom opterećenju:
Anv neto površina izložena smicanju (1),Ant neto površina izložena zatezanju (2),fy granica razvlačenja osnovnog materijala,fu čvrstoća pri zatezanju, osnovnog materijala.
P1-23
Nosivost na cepanje bloka - ekscentričnoZa grupe zavrtnjeva izložene ekscentričnom opterećenju:
Anv neto površina izložena smicanju (1),Ant neto površina izložena zatezanju (2),fy granica razvlačenja osnovnog materijala,fu čvrstoća pri zatezanju, osnovnog materijala.
022 3 50 MnvyMntuRdeff AfAfV ///,,,
Metalne konstrukcije 2 P2-24
Zavarivanje
Metalne konstrukcije 2 P2-25
Šta je zavarivanje?
– Tehnološki postupak spajanja istih ili sličnih metala;– Na visokim temperaturama tope se osnovni i dodatni
materijal, dolazi do njihovog mešanja i sjedinjavanja (fizičkog i hemijskog);
– Hlađenjem ove mešavine dolazi do očvršćavanja i nastaje šav kao materijalni kontinuitet;
– Zavarivanjem nastaje kontinualan spoj;
Metalne konstrukcije 2 P2-26
Primena zavarivanja u građevinskim konstrukcijama
– Izrada osnovnih elemenata konstrukcije (I, U, L-profili, sandučasti profili, kružni profili...);
– Izrada sklopova specifičnih konstrukcija (ortotropne ploče kod mostova,...);
– Izrada veza između elemenata konstrukcije; (samostalno ili u kombinaciji sa zavrtnjevima)
– Ojačanje elemenata konstrukcije (adaptacije i sanacije);
Metalne konstrukcije 2 P2-27
Prednosti zavarivanja
– Materijalan kontinuitet (pravilan tok sila);– Smanjenje ukupne težine konstrukcije (lakše veze,
mogućnst variranja debljine elemenata);– Brža izrada u radionici (nema bušenja);– Nema slabljenja elemenata rupama za spojna sredstva;– Manja deformabilnost veza, a samim tim i
konstrukcije;– Velike mogućnosti konstrukcijskog oblikovanja;– Vodonepropusnost spojeva;– Estetski aspekt;
Metalne konstrukcije 2 P2-28
Nedostaci
– Kvalifikovana radna snaga;– Kontrola kvaliteta spojeva u radionici i na gradilištu
poskupljuje postupak izrade zavarenih spojeva;– Osetljivost na klimatske uslove na gradilištu
(temperatura, vetar);– Zavarene veze nisu montažno-demontažnog
karaktera;
Metalne konstrukcije 2 P2-29
Osnovni pojmovi
– Osnovni materijal;– Dodatni materijal (elektroda ili žica);– Spoj – međusobni položaj delova koji se spajaju;– Šav – materijalizovano mesto spajanja;– ZUT – Zona Uticaja Toplote;– Žljeb – prostor u koji se deponuje dodatni
materijal;– Zavar – deo šava koji se dobija jednim prolazom
elektrode;
Metalne konstrukcije 2 P2-30
Metalne konstrukcije 2 P2-31
a) šavovi iz jednog zavara
b) šavovi iz više podužnih zavara
c) šavovi izviše poprečnih zavara
Metalne konstrukcije 2 P2-32
Osnovni principi pri projektovanju
– Veze i nastavci jednostavni za izvođenje (Pre svega izvodljivi!);
– Izbegavati teške položaje zavarivanja (manja efikasnost, strožiji atesti za zavarivače);
– Racionalan izbor kvaliteta šavova (u skladu sa klasom izvođenja EXC1-EXC4);
Metalne konstrukcije 2 P2-33
Vrste spojeva
Vrste spojeva:– sučeoni spojevi;– ugaoni ili T spojevi;– preklopni spojevi
Metalne konstrukcije 2 P2-34
Vrste šavova
– Sučeoni šavovi sa punom penetracijom;– Sučeoni šavovi sa delimičnom penetracijom;– Ugaoni šavovi;– Šavovi u rupama;– Čep šavovi;– Užljebljeni šavovi;
Metalne konstrukcije 2 P2-35
V r s ta s p o ja V r s ta š a v o v a S u č e o n i s p o j U g a o n i s p o j P r e k lo p n i s p o j
Suče
oni š
avov
i sa
puno
m p
enet
raci
jom
- Su
čeon
i šav
ovi s
a de
limič
nom
pen
etrtr
acijo
m
-
Uga
oni š
avov
i
-
Šavo
vi u
ru
pam
a
- -
Čep
šavo
vi
-
Z b o g s v o j e s p e c i f ič n o s t i u ž l j e b l j e n i š a v o v i n e m o g u p o d le ć i o v a k v o j p o d e l i ( s l ik a 2 .9 4 )
Metalne konstrukcije 2 P2-36
Sučeoni spojevi
Elementi koji se spajaju leže u istoj ravni!
Elementi iste debljine Elementi različite debljine
Metalne konstrukcije 2 P2-37
Ugaoni spojeviElementi koji se spajaju su pod uglom različitim od 180.
Pravi ugaoni spojevi Kosi ugaoni spojevi
Metalne konstrukcije 2 P2-38
Prekinuti ugaoni spojevi
Krstasti spojevi
Metalne konstrukcije 2 P2-39
Preklopni spojevi
Direktni preklopni spojevi Prekloplni spojevi sa podvezicama
Metalne konstrukcije 2 P2-40
Vrste sučeonih šavova
Metalne konstrukcije 2 P2-41
Osnovni elementi sučeonog šava
V šavovi X šavovi
Metalne konstrukcije 2 P2-42
Funkcija žljeba kod sučeonih šavova
– Da omogući pristup elektrodi po čitavoj debljini limova koji se spajaju;
– Da omogući topljenje osnovnog materijala u zoni šava(uvar) i njegovo mešanje sa rastopljenim dodatnim materijalom;
– Da formira korito za deponovanje mešavine osnovnog i dodatnog materijala od koje nastaje šav;
P2-43
Oblici žljebova za uobičajene sučeone šavove
Oblik i dimenzije žljeba zavise od:
- vrste šava,
- postupka zavarivanja i
- položaja zavarivnja.