KM W 5 Pol Sr Zakl EC3 Stud

09-11-09 Konstrukcje metalowe - Wykład 5 1

Połączenia trzpieniowePołączenia zakładkowe

KONSTRUKCJE METALOWE


PLAN WYKŁADU

KLASYFIKACJA POŁĄCZEŃ

WSPÓŁCZYNNIKI CZĘŚCIOWE γM

ROZMIESZCZENIE ŁĄCZNIKÓW

KSZTAŁTOWANIE OTWORÓW

NOŚNOŚĆ POŁĄCZEŃ ZAKŁADKOWYCH

OSŁABIENIE PRZEKROJU OTWORAMI

PRZYKŁADY POŁĄCZEŃ ZAKŁADKOWYCH

BIBLIOGRAFIA


Źródło

[5]

POŁĄCZENIA ZAKŁADKOWE




ROZMIESZCZENIE ŁĄCZNIKÓW W POŁĄCZENIACH ZAKŁADKOWYCH – mechanizmy zniszczenia:

Źródło [1]



ROZMIESZCZENIE ŁĄCZNIKÓW W POŁĄCZENIACH ZAKŁADKOWYCH - mechanizmy zniszczenia:

Źródło [1]




Rozmieszczenie łączników w połączeniach zakładkowych jest uwarunkowane:

- wytrzymałością przekrojów osłabionych otworami elementów łączonych,

- wymaganą szczelnością złącza (rozwój korozji między łączonymi częściami),

- statecznością elementów (blach) w połączeniach ściskanych,

- technologicznie (możliwość założenia podkładki i skręcenia śruby za pomocą klucza).


Rozmieszczenie łączników - układ prostokątny:


Źródło [5]



Rozmieszczenie łączników - układ przestawiony:

Źródło [5]



Rozmieszczenie łączników – otwory owalne:

Źródło [5]



Źródło

[5]


Rozmieszczenie łączników w połączeniach zakładkowych:

Źródło [6]



Średnice otworów (dodatek do średnicy łącznika w [mm]):

Źródło [9]



Projektowanie połączeń zakładkowych:

- „na siłę” – liczbę łączników określa się na podstawie znanej siły działającej na element,

- „na przekrój” – nośność łączników odpowiada nośności łączonych elementów osłabionych otworami.



NOŚNOŚĆ ŚRUBY NA ŚCINANIE – mechanizm zniszczenia:

Źródło [1]



,2

⋅ ⋅= v ub

v RdM

f AF αγ

Nośność śruby na ścinanie (połączenie jednocięte):

gdzie:αv = 0,6 , gdy płaszczyzna ścinania nie przechodzi przez gwintowaną część śruby,αv = 0,6 , gdy płaszczyzna ścinania przechodzi przez gwintowaną część śruby dla klas 4.6, 5.6, 8.8,αv = 0,5 , gdy płaszczyzna ścinania przechodzi przez gwintowaną część śruby dla klas 4.8, 5.8, 6.8, 10.9,fub – wytrzymałość na rozciąganie materiału, z którego wykonana jest śruba,A – gdy płaszczyzna ścinania nie przechodzi przez gwintowaną część śruby – pole przekroju trzpienia śruby, w przeciwnym przypadku pole przekroju czynnego śruby (A=As),γM2 – współczynnik częściowy nośności śrub.



Nośność nita na ścinanie (połączenie jednocięte):

gdzie:fur – wytrzymałość na rozciąganie materiału, z którego wykonana jest nit,A0 – pole powierzchni otworu na nit,γM2 – współczynnik częściowy nośności nita.


2

0,

6,0

M

urRdv

AfFγ

⋅⋅=


m = 2 m = 3 m = ?

Nośność śruby/nita na ścinanie:

Przy połączeniach wielociętych:


)1(,, RdvRdv FmF ⋅=

gdzie:m – liczba płaszczyzn ścinania,Fv,Rd

(1) – nośność połączenia jednociętego.


NOŚNOŚĆ ŚRUBY NA DOCISK – mechanizm zniszczenia:

Źródło [1]



Nośność na docisk:

gdzie:k1 – współczynnik przyjmowany w kierunku prostopadłym do obciążenia,αb – współczynnik przyjmowany w kierunku obciążenia,fu - wytrzymałość na rozciąganie materiału łączonych elementówd – średnica śruby,t – sumaryczna grubość części podlegających dociskowi w tym

samym kierunku.


1,

2

⋅ ⋅ ⋅ ⋅= b u

b RdM

k f d tF αγ


Nośność na docisk – współczynnik k1 :

dla śrub skrajnych:

dla śrub pośrednich:

gdzie:e2 , p2 – odpowiednie rozstawy śrub,d0 – średnica otworu.


21

0

min 2,8 1,7 ; 2,5⎧ ⎫

= ⋅ −⎨ ⎬⎩ ⎭

ekd

21

0

min 1,4 1,7 ; 2,5⎧ ⎫

= ⋅ −⎨ ⎬⎩ ⎭

pkd


Nośność na docisk – współczynnik αb :

gdzie:

dla śrub skrajnych:

dla śrub pośrednich:

fub – wytrzymałość na rozciąganie materiału łącznika,fu – wytrzymałość na rozciąganie materiału łączonych elementów,e1 , p1 – odpowiednie rozstawy śrub,d0 – średnica otworu.

min ; ; 1,0⎧ ⎫

= ⎨ ⎬⎩ ⎭

ubb d

u

ff

α α


1

03=

⋅ded

α

1

0

13 4

= −⋅dpd

α


Sumaryczna grubość części podlegających dociskowi w tym samym kierunku:

{ }1 1 2 2 2min ;= + + +t t t t t tŹródło [1]



Nośność śrub na docisk Fb,Rd w otworach powiększonych wynosi 0,8 nośności śrub zwykłych.

W otworach owalnych, wydłużonych prostopadle do kierunku obciążenia nośność śrub na docisk Fb,Rd wynosi 0,6 nośności na docisk śrub w otworach okrągłych, normalnych.

Gdy kierunek obciążenia śruby jest skośny względem brzegu, to nośność na docisk można sprawdzać, rozpatrując oddzielnie poszczególne składowe obciążenia działające równolegle i prostopadle do brzegu blachy.




W pojedynczym złączu zakładkowym z jednym szeregiem śrub, stosuje się śruby z podkładkami pod łbem i nakrętką. Nośnośćobliczeniowa śruby na docisk Fb,Rd w takim złączu jest ograniczona warunkiem:

2,

5,1

M

uRdb

tdfFγ

⋅⋅⋅≤ (3.5)

Stosowanie złączy zakładkowych na jeden nit jest niezalecane.

Źródło [5]


Źródło [1]

Wpływ długości połączenia na jego nośność w świetle badańdoświadczalnych:



Jeżeli odległość osiowa między skrajnymi łącznikami mierzona w kierunku obciążenia Lj>15 d, to obliczeniową nośność na ścinanie wszystkich łączników Fv,Rd redukuje się współczynnikiem określonym wzorem:

Postanowienie nie odnosi się do przypadków, w których siła rozkłada się równomiernie na całej długości złącza np. w przypadku siły ścinającej między środnikiem i pasem kształtownika.

151 ; 0,75 1

200− ⋅

= − ≤ ≤⋅

jLf Lf

L dd

β β (3.5)




NOŚNOŚĆ POŁĄCZEŃ ZAKŁADKOWYCH OBCIĄŻONYCH OSIOWO:

Obliczeniową nośność grupy łączników można przyjmować jako sumę nośności obliczeniowych pojedynczych łączników na dociskFb,Rd pod warunkiem, że nośność obliczeniowa na ścinanie każdego łącznika Fv,Rd jest nie mniejsza od jego nośności obliczeniowej na docisk Fb,Rd. Gdy ten warunek nie jest spełniony, obliczeniowąnośność grupy łączników oblicza się jako iloczyn liczby łączników i najmniejszej nośności obliczeniowej łącznika w grupie.



, ,1

=

=

≤ =∑i n

Ed Rd b Rd ii

F F FJeżeli to , ,≤b Rd v RdF F

Jeżeli to , ,>b Rd v RdF F

NOŚNOŚĆ POŁĄCZEŃ ZAKŁADKOWYCH OBCIĄŻONYCH OSIOWO:

};min{ ,,, iRdbRdvLfRdEd FFnFF ⋅⋅=≤ β


NOŚNOŚĆ POŁĄCZEŃ ZAKŁADKOWYCH OBCIĄŻONYCH SIŁĄI MOMENTEM:





FFSn

=2 2( )

iMxi

i i

M ySx y⋅

=+∑

2 2( )i

Myii i

M xSx y⋅

=+∑



2 2( )i Mxi Myi FS S S S= + +


);min()max( ,,max RdbRdvi FFSS ≤=


OSŁABIENIE PRZEKROJU OTWORAMI:

Źródło [1]



OSŁABIENIE PRZEKROJU OTWORAMI - koncentracja naprężeń w sąsiedztwie otworu:

Źródło [2]



OSŁABIENIE PRZEKROJU OTWORAMI – przekroje rozciągane:

Obliczeniowa nośność graniczna na rozciąganie przekroju netto z otworami na łączniki [10]:

gdzie:Anet – pole przekroju osłabionego netto,fu – wytrzymałość na rozciąganie materiału łączonych elementów,γM2 – współczynnik częściowy =1,25.


2,

9,0

M

unetRdu

fANγ

⋅⋅≤ (6.6)


OSŁABIENIE PRZEKROJU OTWORAMI – przekroje zginane:


Otwory na łączniki w pasie rozciąganym można pominąć w obliczeniach, jeśli spełniony jest warunek:

gdzie:Af,net – pole przekroju osłabionego netto pasa rozciąganego,Af – pole przekroju brutto pasa rozciąganego,fu – wytrzymałość na rozciąganie materiału pasa,fy – granica plastyczności materiału pasa,γM2 – współczynnik częściowy =1,25,γM0 – współczynnik częściowy =1,0.

02

, 9,0

M

yf

M

unetf fAfAγγ⋅

≥⋅⋅

(6.16)


OSŁABIENIE PRZEKROJU OTWORAMI – przekroje ściskane:

W przypadku przekrojów ściskanych nie uwzględnia się w obliczeniach otworów zwykłych (w odróżnieniu od powiększonych i owalnych) jeśli mają być wypełnione łącznikami.



OSŁABIENIE PRZEKROJU OTWORAMI – rozerwanie blokowe

Rozerwanie blokowe następuje przez jednoczesne ścięcie przekroju netto wzdłuż kierunku obciążenia i rozerwanie przekroju netto w poprzek kierunku obciążenia.

Źródło [1]





Źródło [5]



gdzie:Anv – pole ścinanej części przekroju netto,Ant – pole rozciąganej części przekroju netto,fu – wytrzymałość na rozciąganie materiału łączonych elementów,fy – granica plastyczności materiału łączonych elementów,γM2 – współczynnik częściowy =1,25,γM0 – współczynnik częściowy =1,0.


W przypadku symetrycznej grupy śrub obciążonej osiowo obliczeniowa nośność na rozerwania blokowe jest określona wzorem:

02,1, 3 M

ynv

M

untRdeff

fAfAVγγ ⋅

⋅+

⋅= (3.9)



gdzie:Anv – pole ścinanej części przekroju netto,Ant – pole rozciąganej części przekroju netto,fu – wytrzymałość na rozciąganie materiału łączonych elementów,fy – granica plastyczności materiału łączonych elementów,γM2 – współczynnik częściowy =1,25,γM0 – współczynnik częściowy =1,0.


W przypadku grupy śrub obciążonej mimośrodowo obliczeniowa nośność na rozerwania blokowe jest określona wzorem:

02,2, 3

5,0

M

ynv

M

untRdeff

fAfAVγγ ⋅

⋅+

⋅⋅= (3.10)


Przykłady połączeń:

Źródło [7]




Źródło [7]




Źródło [7]




Źródło [7]






BIBLIOGRAFIA

1. Rykaluk K. „Konstrukcje stalowe. Podstawy i elementy” DWE, Wrocław 20012. Łubiński M., Filipowicz A., Żółtowski W. „Konstrukcje metalowe. Część I”

Wydawnictwo Arkady, Warszawa 2006 3. Żmuda J. „Podstawy projektowania konstrukcji metalowych” Wydawnictwo Arkady,

Warszawa 19974. Biegus A. „Stalowe budynki halowe” Wydawnictwa Arkady Warszawa 2007.5. PN-EN 1993-1-8:2006 „Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-8:

Projektowanie węzłów”6. Bogucki W., Żyburtowicz M. „Tablice do projektowania konstrukcji metalowych”

Wydawnictwo Arkady, Warszawa 20077. Materiały dydaktyczne ESDEP8. PN-90/B-03200 „Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie”9. PN-EN 1090-2:2008 „Wykonanie konstrukcji stalowych i aluminiowych – Cześć 2:

Wymagania techniczne dotyczące wykonania konstrukcji stalowych”10. PN-EN 1993-1-1:2006 „Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-

1: Reguły ogólne i reguły dla budynków”

KM W 5 Pol Sr Zakl EC3 Stud

Documents

Transcript of KM W 5 Pol Sr Zakl EC3 Stud