Tartószerkezetek 1. 11. előadás Acélszerkezeti kapcsolatok kialakítása és méretezése Csavarozott kapcsolatok Építőmérnöki BSc hallgatók számára Bukovics Ádám egy. adjunktus Szerkezetépítési és Geotechnikai Tanszék
Kapcsolatok csoportosítása : kialakítás szempontjából: mechanikus kapcsolatok (szegecs, csavar, nagy szilárdságú feszített csavar (N), lehorgonyzó csavar, injektált csavar, csap) hegesztett kapcsolatok gyártás helyszíne szempontjából: gyártó üzemben készülnek beépítés helyén készülnek
a csavarozott és hegesztett kapcsolatokon az erő-alakváltozás összefüggés jelentősen eltér általában nem szabad ugyanazt az erőt megosztani a kétféle kapcsolat között kivétel a feszített csavaros kapcsolat (hibrid kapcsolatok készítésének a lehetősége) más-más erő továbbítására, illetve ugyanazon erő más-más alkotóelemek közötti továbbítására alkalmazható varrat illetve csavar Homloklemezes kapcsolat
Csoportosítás funkció szempontjából : illesztés: jelentős iránytörés nélküli kapcsolat (lényegében toldás) bekötés: : a húzott vagy nyomott rudak (jellemzően rácsos tartók rúdjai) végén lévő kapcsolatokat jelenti, amelyekkel a szomszédos elemekhez kapcsolódnak szűkebb értelemben vett kapcsolat: az összes többi lehetőséget magába foglalja (iránytöréses kapcsolatok: például oszlop-gerenda kapcsolat, oszlop-alaptest kapcsolat stb.)
a csomólemez nélkül b csomólemezzel csomólemez súlyvonalak súlyvonalak csomólemez Könnyű rácsos tartók csomópontjai [1]
merevítés merevítés merevítés bekötõ szögacél talplemez bekötõ lemez homloklemez homloklemez merevítés fejlemez merevítés Acélvázak oszlop gerenda kapcsolatai [1]
merevítések talplemez helyszíni alátétlemezes varrat fejlemez hevederek diafragma Oszlopok toldása [1]
A kapcsolatok csoportosítása szilárdságuk alapján : Névlegesen csuklós kapcsolatok: alkalmasak a számított erők átvitelére anélkül, hogy bennük olyan nagyságú nyomatékok lépnének fel, amelyek kedvezőtlenül befolyásolnák az összekapcsolt szerkezeti elemek igénybevételeit Teljes szilárdságú kapcsolatok: amelyeknek a tervezési ellenállása nem lehet kisebb, mint az összekapcsolt elemek tervezési ellenállása Részleges szilárdságú kapcsolatok: amelyeknek tervezési ell.-a nem lehet kisebb a számított erők és nyomatékok átvezetéséhez szükségesnél, de kisebb lehet az összekapcsolt rudak tervezési ellenállásánál.
SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Szerkezetépítési és Geotechnikai Tanszék TARTÓSZERKEZETEK III. Előadó: Dr. Bukovics Ádám E 08 Parciális tényezők a kapcsolatok méretezéséhez [1]
SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Szerkezetépítési és Geotechnikai Tanszék TARTÓSZERKEZETEK III. Előadó: Dr. Bukovics Ádám E 08 Csavarozott kapcsolatok hatlapfejű csavarok használatosak szokásos csavarminőségek: 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 6.8 8.8 10.8 12.8 Csavaranyagok szilárdsági jellemzői [3]
Járatos csavarméretek [3] Lyukhézag: 1, 2 vagy 3 mm
Csavarkép [3] p Kedvező 1 e1 ellenállás: e2 p e szélsõ sor 2 1 = 2 d 0 erõátadás e iránya d 2 = 1,5 d 0 közbensõ sor 0 p 1 = 3 d 0 p 2 = 3 d 0 Kötőelemek tengelytávolságának értelmezése [1]
Csavarozott kapcsolatok kategóriái: A osztályú csavar: tengelyére merőlegesen terhelt (nyírt), nem feszített (normál) csavar, B osztályú csavar: tengelyére merőlegesen terhelt (nyírt), feszített csavar, használhatósági határállapotban megcsúszásnak ellenálló C osztályú csavar: tengelyére merőlegesen terhelt (nyírt), feszített csavar, teherbírási határállapotban megcsúszásnak ellenálló D osztályú csavar: tengelye irányában terhelt (húzott) nem feszített csavar E osztályú csavar: tengelye irányában terhelt (húzott) feszített csavar (AD) (BE) (CE)
Csavarok tervezési ellenállása: A osztályú nem feszített, nyírt csavar Nyírási ellenállás: ha a nyírt felület a menet nélküli részen halad keresztül: v, Rd n 0,6 f ub M2 A ha a nyírt felület a menetes részen halad keresztül: v, Rd α n V f ub M2 A s 4.6, 5.6, 8.6 a v = 0,6 4.8, 5.8, 10.9 a v = 0,48
Palástnyomási ellenállás: b, Rd k 1 α b f u M2 t d Az erőátadás irányában: α b, s e1 fub m i n ; ;1, 0 3d0 fu α b, b p1 1 fub m i n ; ;1, 0 3d0 4 fu Az erőátadás irányára merőlegesen: k 1s e2 m i n 2,8 1,7 ; 2,5 d0 k 1b p2 m i n1,4 1,7 ; 2,5 d0
Béléslemezek alkalmazása: ha a béléslemezek teljes vastagsága (t p ) meghaladja a kötőelemek szárátmérőjének 1/3-át, akkor a nyírási ellenállást b p tényezővel csökkenteni kell: béléslemez β p 8 9 d d 3 t p β p 1 béléslemez kétszernyírt csavarok + kétoldali béléslemez: csak a vastagabbikat kell figyelembe venni
Hosszú kapcsolat: L j nagyobb nyúlás a felsõ lemezben n nagyobb nyúlás az alsó lemezben n Egyenlőtlen erőeloszlás hosszú kapcsolatban [1]
Csökkentő tényező hosszú kapcsolatokhoz: L j L j L j L j 15d Csak a nyírási ellenállást csökkentlük! β Lf β Lf 1 1 L j 15d 200d Lf 1,0 0,8 0,75 0,6 0,4 0 β Lf 0,75 15d 65d 0,2 L j
B osztályú feszített, nyírt csavar használhatósági határállapot megcsúszás palástnyomás teherbírási határállapot nyírás palástnyomás C osztályú feszített, nyírt csavar teherbírási határállapot megcsúszás palástnyomás
eszített csavarok megcsúszási ellenállása: k s nμ s, Rd p,c M3 k s korrekciós tényező n a súrlódó felületek száma (1 vagy 2) m megcsúszási tényező A csavarszárban a feszítés hatására keletkező erő: 0,7 f A p, C ub s
A k s korrekciós tényező értékei [1]
A megcsúszási tényező értékei [1]
D és E osztályú húzott csavar Húzási ellenállás: t, Rd 0,9 f ub M2 A s A csavar-lemez együttes kigombolódási ellenállása: d m t p B p, Rd 0,6 f u d m M2 t a csavarfej vagy csvaranya alatti rész átmérője a csavarfej illetve csavaranya alatti kisebbik lemez vastagsága p
Összetett igénybevételú nem feszített csavarok ellenállása ( AD ) V, Ed t, Ed 1 1,4 V b Rd, t, B p Rd, 1 v,ed v,rd 1 1,4 t,ed t,rd
Összetett igénybevételú feszített csavarok ellenállása ( CE ) figyelembe kell venni, hogy a húzás miatt csak egy csökkentett megcsúszási ellenállással lehet számolni (A csavarra ható húzóerő a súrlódó felületek összeszorítását csökkenti): s, Rd k s nμ( pc M3 0,8 t, Ed ) A csavarszárban a feszítés hatására ébredő erő: p, C 0,7 fubas
a b A nv A nt A nt A nv N A nv V V A nt A nv A nv A nv A nt N A nt N V Kötőelemek együttes kiszakadása (szimmetrikus és aszimmetrikus terhelés esetén) [1]
Kiszakadási ellenállás: a kapcsolt szerkezeti elem külső csavarsorai mentén a gyengített keresztmetszet elszakadásával, illetve elnyíródásával szembeni ellenállás szimmetrikus elrendezés és terhelés esetén: V e f f, 1 Rd, A nt f M2 nem szimmetrikus esetekben: V eff,2, Rd 0,5 A u nt f M2 u 1 3 1 A 3 nv f M0 A nv y f M0 y
A kapcsolat elemeire vonatkozó feltételek: Egyensúlyi feltétel: a kötőelemekben feltételezett erők legyenek egyensúlyban a kapcsolatra ható igénybevételekkel Szilárdsági feltétel: a kötőelemekben feltételezett erők ne haladják meg a kötőelem teherbírását Duktilitási feltétel: a kötőelemekben feltételezett alakváltozások ne haladják meg a kötőelem alakváltozási képességét Kompatibilitási feltétel (rugalmas állapotban): a kapcsolt elemek feltételezett merevtestszerű elmozdulásai legyenek egymással összhangban és legyenek fizikailag lehetségesek
Síkbeli centrikus kapcsolat: a kapcsolatra ható erők eredője a csavarkép súlypontján halad keresztül Ed v, Ed v b Rd, n mi n( v, Rd ; b, Rd )
Síkbeli excentrikus kapcsolat [1]: a b c y e y y az elfordulás középpontja z x z B x z M=e x d y e B M x i i y r i B M, i y i x z x r max B M B max B max B M, max
Síkbeli excentrikus kapcsolat erőeloszlása rugalmas állapotban: az egy kötőelemre ható erő az erőből n számú csavar esetén: B az i-edik kötőelemre ható erő az M nyomatékból: B M r M i i M,i 2 2 2 ri ( xi yi r n ) a legnagyobb erő (B max ) vektoriális összegzéssel kapható a kapcsolat megfelel, ha: B m a x mi n v, Rd b, Rd
Köszönöm a figyelmet! Az ábrák forrása: [1] Dr. Németh György: Tartószerkezetek III., Acélszerkezetek méretezésének alapjai [2] Halász Ottó Platthy Pál: Acélszerkezetek [3] Ádány Sándor - Dulácska Endre Dunai László ernezelyi Sándor Horváth László: Acélszerkezetek, 1. Általános eljárások, Tervezés az Eurocode alapján [4] Molnár István - Szűcs Sándor - Dr. Szabó Lászlóné: Tartószerkezetek II.