Acélszerkezetek 3. előadás 2012.02.24.
Kapcsolatok méretezése
Kapcsolatok típusai Mechanikus kapcsolatok: Szegecsek Csavarok Csapok Hegesztett kapcsolatok Tompavarrat Sarokvarrat
Coalbrookdale, 1781
Eiffel torony, 1889
Szegecselés Nem oldható, fárasztó igénybevételnek ellenálló kötés 3-5 perc/szegecs Szakértelmet igényel
Csavarozott kapcsolatok Oldható kötés, gyors,szakértelmet nem igényel tövigmenetes részmenetes illesztőcsavar
Csavarozott kapcsolatok Erőátadás szerint: Nem feszített csavarok eszített csavarok
Hegesztés Elektromos ívhegesztés 1882 Védőgázas ívhegesztés Lánghegesztés
Hegesztés
Kapcsolatok méretezése eltételek: Egyensúlyi feltétel: szerkezeti igénybevételek és a kapcsolat belső erőinek egyensúlya Szilárdsági feltétel: a kötőelem belső erői ne haladják meg a kötőelemek ellenállását Duktilitási feltétel: a kötőelemeken feltételezett, számított alakváltozások ne haladják meg az elem alakváltozási képességét Kompatibilitási feltétel: a feltételezett alakváltozások legyenek összhangban a kapcsolt részek elmozdulásával, elfordulásával
Parciális tényezők rudak és keresztmetszetek ellenállása γ M0 = 1,00, γ M1 = 1,00 és γ M2 = 1,25 csavarozott kapcsolatok ellenállása szegecselt kapcsolatok ellenállása csapos kapcsolatok ellenállása hegesztett kapcsolatok ellenállása palástnyomási ellenállás megcsúszási ellenállás: -hibrid kapcsolatok vagy fárasztó teher esetén - további esetek γ M2 = 1,25 γ M3 = 1,25 γ M3 = 1,10
Csavarozott kapcsolatok Osztályozás: A tengelyére merőlegesen terhelt, nem feszített, nyírás, palástnyomásra terhelt B tengelyére merőlegesen terhelt, feszített, használhatósági határállapotig súrlódás, utána teherbírásig nyírás, palástnyomásra terhelt C tengelyére merőlegesen terhelt, feszített, teherbírási határállapotban is súrlódásos teherátadással D tengelyirányban terhelt, nem feszített E tengelyirányban terhelt, feszített lehet kombinálni is, például AD, vagy CE
Csavarok minősége Csavarminőség 4.6 5.6 6.8 8.8 10.9 f yb (N/mm 2 ) 240 300 480 640 900 f ub (N/mm 2 ) 400 500 600 800 1000 f yb : f ub : folyási szilárdság húzási szakadási szilárdság
Csavarkép Méret Minimális távolság Külsőtér, korrózióveszély e 1 1,2d 0 40 mm + 4t e 2 Maximális távolság Belsőtér, nincs korrózió Korrózióálló acél 8t vagy 125 mm p 1 2,2d 0 14t vagy p 2 2,4d 0 200 mm 14t vagy 200 mm 14t vagy 175 mm Kedvező ellenállás értékek, ha min: e 1 2d 0 e 2 1,5d 0 p 1 3d 0 p 2 3d 0
Csavar és furat méretek Csavar Átmérő d [mm] uratátmérő d 0 [mm] Keresztmetszeti terület A [mm 2 ] Húzási keresztmetszet A s [mm 2 ] Átmérő kigombolódásnál d m [mm] M12 12 13 113 84,3 20,5 M14 14 15 154 115 23,7 M16 16 18 201 157 24,6 M18 18 20 254 192 29,1 M20 20 22 314 245 32,4 M22 22 24 380 303 34,5 M24 24 26 452 353 38,8 M27 27 30 573 459 44,2 M30 30 33 707 561 49,6
Egy csavar ellenállása A Nyírási ellenállás: 0,6 A ub v, Rd n v, Ed M 2 f n: nyírási síkok száma f ub : csavar szakítószilárdsága A: csavarszár keresztmetszeti területe
Egy csavar ellenállása A Palástnyomási ellenállás: dt b u b, Rd k1 b, Ed M 2 f Szélső csavar Közbenső csavar k 1 α b e min( 2,8 d0 e1 min( ; 3d 2 d: csavarszár átmérő t: kisebbik lemezvastagság f u : alapanyag szakítószilárdsága 0 f f 17, ub u ; ; 1,0 ) 2,5 ) p min( 1,4 2 17, ; 2,5 ) d0 p1 1 f min( ub ; ;1,0 ) 3d 4 f 0 u
Egy csavar ellenállása Megcsúszási ellenállás: n s, Rd p, c M 3 7, p, C 0 n: súrlódó felületek száma μ: súrlódási tényező A s : húzási keresztmetszet f ub A s μ 0,5 0,4 0,3 B, C elületkezelés Sörétezett, vagy szemcsefújt festetlen Sörétezett, vagy szemcsefújt festett Drótkefézett, lángszórózott 0,2 Kezeletlen
Egy csavar ellenállása B, C A B osztályú feszített nyírt csavar használhatósági állapotban megfelel, ha: Ed, ser s, Rd 1,0 ahol Ed,ser használhatósági határállapotban fellépő erő Teherbírási állapotban azonos vizsgálatok az A osztállyal
Egy csavar ellenállása B, C A C osztályú feszített nyírt csavar megfelel, ha: v, Ed s, Rd 1,0 ahol v,ed a nyíróerő tervezési értéke Palástnyomásra is kell vizsgálni az A osztállyal azonosan
Egy csavar ellenállása D, E Húzási ellenállás: 0,9 f A ub s t, Rd t, Ed M 2 f ub : csavar szakítószilárdsága A s : csavarszár húzási keresztmetszeti területe
Egy csavar ellenállása D, E Kigombolódási ellenállás: 0,6 d m p u B p, Rd t, Ed M 2 t f d m : csavar alatti rész átmérője (táblázat!) t p : csavar alatti kisebbik lemezvastagság
Egy csavar ellenállása AD, Egyidejűleg húzott és nyírt nem feszített: CE v, Ed v, Rd t, Ed 1,4 t, Rd 1,0 feszített: n ( p, C 0,8 t, s, Rd Ed M 3 )
Csavarozott kapcsolatok vizsgálata Centrikus: a globális analízis során megállapított igénybevétel áthalad a kapcsolat középpontján Csak erő hat Excentrikus: nem halad át a középponton Erő és nyomaték is hat
Síkbeli centrikus kapcsolat Az erőt egyenletesen eloszthatjuk a kötőelemek között: Ed v, Ed n Hosszú kapcsolat: L j > 15d v, Ed Lf n Ed Lf L j 15d min 1 ; 0, 75 200d
Síkbeli excentrikus kapcsolat Rugalmas eljárással számítva: M Ed x, Ed 2 2 y x y max i i M Ed y, Ed 2 2 x x y max i i M Ed x,ed y,ed x max
Anyag ellenállása a kapcsolat környezetében oválosodás: palástnyomás képlékeny deformáció alapanyag szakadás: húzott rúd képlékeny törése alapanyag kiszakadás: nyírás
Anyag ellenállása a kapcsolat környezetében Húzott és nyírt hatások egyidejűleg V eff,1, Rd fu A nt M 2 f y M 0 A nv 3 A nt : húzott keresztmetszet területe A nv : nyírt keresztmetszet területe
Anyag ellenállása a kapcsolat környezetében Excentrikus elhelyezésű csavarcsoportnál V eff,1, Rd 0,5 fu A nt M 2 f y M 0 A nv 3 A nt : húzott keresztmetszet területe A nv : nyírt keresztmetszet területe
Hegesztett kapcsolatok Kötéstípus Varrattípus Tompakötés T-kötés Átlapolás Sarokvarrat Lyukperemvarrat Teljes beolvadású tompavarrat
Hegesztett kapcsolatok Kötéstípus Varrattípus Tompakötés T-kötés Átlapolás Részleges beolvadású tompavarrat Telivarrat Horonyvarrat
Gyökméret (a) értékei Részleges beolvadású varrat: Sarokvarrat gyökmérete: (min 3 mm) Mélybeolvadású varrat:
Varratok méretei A varratok méreteit középsíkban értelmezzük. 30 mm-nél, vagy 6a hossznál rövidebb varratot nem szabad figyelembe venni. Varratkráterek kialakulása miatt l l 0 2a hossz vehető figyelembe Amennyiben l 150a, a varrat ellenállását csökkenteni kell: lw, 1 1,2 0,2 L j 150a
Terhelő erők szétosztása Összetett igénybevételek szétoszthatók a varratok között Egyszerűsítések (például a nyíróerőket az irányuknak megfelelő varratok veszik fel) Ha képlékeny csukló jöhet létre, a kapcsolat ellenállása legyen legalább a gyengébbik kapcsolt elem ellenállása Teljes beolvadású tompavarrat azonos teherbírás az alapanyaggal
Sarokvarratos kapcsolatok eszültségkomponensek összegzése 2 3( 2 II f u M 2 2 ) fu w M 2 Anyagminőség β w S235 0,80 S275 0,85 S355 0,90 S420 1,00 S460 1,00
Sarokvarratos kapcsolatok Egyszerűsített eljárás w, Ed Ed l i Anyagminőség β w S235 0,80 w, Rd f a u 3w M 2 S275 0,85 S355 0,90 S420 1,00 w, Ed w, Rd S460 1,00