BO02 PRVKY KOVOVÝCH KONSTRUKCÍ

Transkript

1 BO0 PRVKY KOVOVÝCH KONSTRUKCÍ PODKLADY DO CVIČENÍ Obsah NORMY PRO NAVRHOVÁNÍ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ... KONVENCE ZNAČENÍ OS PRUTŮ... 3 KONSTRUKČNÍ OCEL... 3 DÍLČÍ SOUČINITEL SPOLEHLIVOSTI MATERIÁLU... 3 KATEGORIE ŠROUBOVÝCH SPOJŮ... 4 MATERIÁL ŠROUBŮ... 5 OTVORY PRO ŠROUBY... 5 ROZTEČE DĚR PRO ŠROUBY... 5 VYTRŽENÍ SKUPINY ŠROUBŮ... 6 TŘECÍ SPOJE S VYSOKOPEVNOSTNÍMI ŠROUBY... 7 PÁČENÍ ŠROUBŮ... 7 ČEPOVÉ SPOJE... 8 NÝTOVÉ SPOJE... 9 ZATŘÍDĚNÍ PRŮŘEZU VZPĚR KLOPENÍ ČLENĚNÉ TLAČENÉ PRUTY STÁLÉHO PRŮŘEZU SLOŽENÉ A KŘÍŽOVÉ ČLENĚNÉ PRUTY KROUCENÍ INTERAKCE OHYBU A OSOVÉHO TLAKU... 18

2 NORMY PRO NAVRHOVÁNÍ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana

3 KONVENCE ZNAČENÍ OS PRUTŮ KONSTRUKČNÍ OCEL E = MPa G MPa ν = 0,3 DÍLČÍ SOUČINITEL SPOLEHLIVOSTI MATERIÁLU Únosnost průřezů kterékoliv třídy γ M0 = 1,00 Únosnost průřezů při posuzování stability prutů γ M1 = 1,00 Únosnost průřezů při porušení oslabeného průřezu v tahu γ M = 1,5 Únosnost spojů γ M = 1,5 (+další součinitele) Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 3

4 KATEGORIE ŠROUBOVÝCH SPOJŮ 1) Spoje ve smyku Kategorie A: spoje namáhané ve střihu a v otlačení V této kategorii se mají používat šrouby tříd 4.6 až Nevyžaduje se předpětí ani zvláštní úprava styčných ploch. Největší návrhové smykové zatížení nemá překročit ani návrhovou únosnost ve střihu, která je stanovena v 3.6, ani návrhovou únosnost v otlačení, která je stanovena v 3.6 a 3.7. Kategorie B: Spoje odolné prokluzu v mezním stavu použitelnosti V této kategorii se mají používat předpjaté šrouby podle 3.1.(1). Prokluz nemá nastat v mezním stavu použitelnosti. Návrhová smyková síla při mezním stavu použitelnosti nemá překročit návrhovou únosnost ve střihu, stanovenou podle 3.9. Největší návrhové smykové zatížení nemá překročit návrhovou únosnost ve střihu, stanovenou podle 3.6, ani návrhovou únosnost v otlačení, stanovenou podle 3.6 a 3.7. Kategorie C: spoje odolné prokluzu v mezním stavu únosnosti V této kategorii se mají používat předpjaté šrouby podle 3.1.(1). Prokluz nemá nastat v mezním stavu únosnosti. Největší návrhové smykové zatížení nemá překročit návrhovou únosnost v prokluzu, stanovenou podle 3.9, ani návrhovou únosnost v otlačení, stanovenou podle 3.6 a 3.7. Pro spoj namáhaný tahem se má navíc návrhová plastická únosnost v oslabení průřezu v místě děr pro šrouby N net,rd (viz 6. v EN ) posoudit v mezním stavu únosnosti. ) Spoje v tahu Kategorie D: Nepředpjaté šroubové spoje V této kategorii se mají používat šrouby tříd 4.6 až Nevyžaduje se předpětí. Tato kategorie se nemá používat, jestliže je spoj často vystaven změnám tahové síly. Lze ji ale využít na spoje, které jsou navrženy na zatížení větrem. Kategorie E: Předpjaté šroubové spoje V této kategorii se mají používat předpjaté šrouby 8.8 a 10.9 s kontrolovaným utahováním podle souvisejících norem 1..7, skupina 7. Kategorie A Spoje namáhané ve střihu a v otlačení B Spoje odolné prokluzu v mezním stavu použitelnosti C Spoje odolné prokluzu v mezním stavu únosnosti D Nepředpjaté šroubové spoje E Předpjaté šroubové spoje Kritérium Spoje ve smyku F v,ed F v,rd F v,ed F b,rd F v,ed,ser F s,rd,ser F v,ed F v,rd F v,ed F b,rd F v,ed F s,rd F v,ed F b,rd F v,ed N net,rd Spoje v tahu F t,ed F t,rd F t,ed B p,rd F t,ed F t,rd F t,ed B p,rd Poznámky Nevyžaduje se předpětí. Mají se používat šrouby tříd 4.6 až 10.9 Mají se používat předpjaté šrouby tříd 8.8 nebo Únosnost v prokluzu v mezním stavu použitelnosti, viz 3.9. Mají se používat předpjaté šrouby tříd 8.8 nebo Únosnost v prokluzu v mezním stavu únosnosti, viz 3.9. N net,rd viz 3.4.1(1)c). Nevyžaduje se předpětí. Mají se používat šrouby tříd 4.6 až 10.9 Mají se používat šrouby tříd 8.8 nebo B p,rd viz tabulka 3.4. Návrhová tahová síla F t,ed má zahrnovat síly včetně páčení, viz Šrouby namáhané smykovými i tahovými silami mají také splňovat kritéria v tabulce 3.4. Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 4

5 SORTIMENT ŠROUBŮ d [mm] A [mm ] A s [mm ] 36,6 84, d m [mm] 14,0 0,5 5,9 3,3 35,5 38,8 44, 49,6 56,0 MATERIÁL ŠROUBŮ jakostní třída f yb [N.mm - ] f ub [N.mm - ] OTVORY PRO ŠROUBY Spoje přesné: - jmenovitý průměr díry d 0 je roven jmenovitému průměru dříku šroubu d Spoje hrubé: - jmenovitý průměr díry d 0 je větší než jmenovitý průměr dříku šroubu d, přičemž vůle nesmí být větší než: Šroub M14 M16 až M4 vůle 1 mm mm M7 3 mm ROZTEČE DĚR PRO ŠROUBY označení nejméně nejvíce (spoje vystavené vlivu povětrnosti nebo jiným korozivním vlivům) doporučené hodnoty podle ČSN e 1 1, d 0 4t + 40 mm,0 d 0 e 1, d 0 4t + 40 mm 1,5 d 0 e 3 1,5 d e 4 1,5 d p 1, d 0 min (14t ; 00 mm) 3,5 d 0 p,4 d 0 min (14t ; 00 mm) 3,5 d 0 Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 5

6 VYTRŽENÍ SKUPINY ŠROUBŮ Vytržení skupiny šroubů představuje porušení smykem v řadě šroubů podél smykové plochy skupiny šroubů doplněné o přetržení v ose otvorů. Pro symetrickou skupinu šroubů, která je namáhána osovým zatížením, se návrhová únosnost ve vytržení skupiny šroubů V eff,1,rd stanoví ze vztahu: V eff,1, Rd = f u γ A M nt + ( 1/ 3) γ f M 0 y A nv Pro skupinu šroubů namáhanou excentrickým zatížením, se návrhová únosnost ve vytržení skupiny šroubů V eff,,rd stanoví ze vztahu: V eff,, Rd f u A = 0,5 γ M nt + ( 1/ 3) γ f M 0 y A nv kde A nt oslabená plocha při působení tahu A nv oslabená plocha při působení smyku Poznámka: Pro úhelníky připojené jedním ramenem a jiné nesymetricky připojené tažené pruty a pro přípojné úhelníky platí zvláštní pravidla. Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 6

7 TŘECÍ SPOJE S VYSOKOPEVNOSTNÍMI ŠROUBY Součinitel tření třída třecího povrchu µ A tryskaný povrch s dokonale odstraněnou rzí nebo tryskaný povrch pokovený nástřikem hliníku nebo zinkovým povlakem B tryskaný povrch s alkalicko-zinkovým silikátovým nátěrem 0,40 C povrch čištěný kartáčem nebo plamenem, bez jakékoliv rzi 0,30 D bez úpravy ploch 0,0 0,50 Součinitel k s Šrouby v obyčejných otvorech Šrouby v nadměrných otvorech nebo krátkých prodloužených otvorech s osou prodlouženého otvoru kolmou na směr síly Šrouby v dlouhých prodloužených otvorech s osou prodlouženého otvoru kolmou na směr síly Šrouby v dlouhých prodloužených otvorech s osou prodlouženého otvoru ve směru síly Šrouby v krátkých prodloužených otvorech s osou prodlouženého otvoru ve směru síly k s 1,00 0,85 0,70 0,76 0,63 PÁČENÍ ŠROUBŮ Přístup podle ČSN Spojovací prvky přenášející tahovou sílu musí přenést i přídavné namáhání od páčení, které závisí na tuhostech částí spoje. t t = 4,3 Páčení nenastává, pokud tloušťka připojované příruby 3 e b d a 3 3 t t 1 e Pokud páčení nastává, spočte se součinitel páčení γ = + 0,005 1, 0 p d Součinitelem páčení se násobí (zvětšuje) tahová síla namáhající šroub. Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 7

8 ČEPOVÉ SPOJE Geometrické požadavky na pruty zakončené čepovými spoji FEd γ a t f + 3 M 0 d 0 y t 0,7 F Ed γ f y M 0 FEd γ c t f M 0 d 0 y + 3 Návrhová kritéria pro čepové spoje Únosnost čepu ve střihu Únosnost plechu a čepu v otlačení Únosnost čepu v ohybu d 0, 5 t 0,6 A f up F v, Rd = Fv, Ed γ M 1,5 t d f y F b, Rd = Fb, Ed γ M 0 M Rd 1,5 W = γ el M 0 f yp M Ed M F, Únosnost čepu při kombinaci střihu a ohybu Ed v Ed + 1 M Rd Fv, Rd kde d průměr čepu f y f up f yp t A W el nižší z mezí kluzu čepu a spojované části mez pevnosti čepu mez kluzu čepu tloušťka spojované části plocha průřezu čepu průřezový modul čepu M F = 8 ( b + 4c + a) Ed Ed Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 8

9 NÝTOVÉ SPOJE Rozmístění děr pro nýty se řídí stejnými pravidly jako u šroubů. Nýtové spoje se mají navrhovat na přenesení smykových sil. Obecně nemá svěrná délka nýtu překročit 4,5d pro nýtování kladivem a 6,5d pro nýtování lisováním. Únosnost ve střihu pro jednu střihovou plochu Únosnost v otlačení F F V, Rd b, Rd 0,6 f = γ ur M k1 α b f = γ A u M 0 d t kde ve směru zatížení -pro šrouby na konci -pro vnitřní šrouby f ub α b = min α d ; ;1, 0 fu e1 α d = 3 d α d = p d kolmo na směr zatížení -šrouby u okraje -pro vnitřní šrouby Únosnost v tahu Únosnost v protlačení kontrola není potřeba k k 1 1 F e = min,8 1,7;, 5 d0 p = min 1,4 1,7;, 5 d0 r, Rd 0,6 f = γ Kombinace střihu a tahu + 1, 0 F F v, Ed v, Rd F t, Ed 1,4 Ft, ur M Rd A 0 f ur A 0 jmenovitá mez pevnosti v tahu nýtu plocha otvoru pro nýt Ilustrace převzaty z Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 9

10 ZATŘÍDĚNÍ PRŮŘEZU Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 10

11 Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 11

12 Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 1

13 VZPĚR Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 13

14 KLOPENÍ Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 14

15 Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 15

16 ČLENĚNÉ TLAČENÉ PRUTY STÁLÉHO PRŮŘEZU Členěné tlačené pruty s příhradovými spojkami Smyková tuhost se stanoví podle uspořádání příhradových spojek podle Obr. 6.9 Účinný moment setrvačnosti: I = 0,5h eff 0 A ch Členěné tlačené pruty s rámovými spojkami Smyková tuhost: S v = a 4EI I 1 + ni ch ch b h0 a π EI a ch Účinný moment setrvačnosti: I = 0,5h µ I eff 0 Ach + kde µ je součinitel účinnosti podle Tab. 6.8 ch Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 16

17 SLOŽENÉ A KŘÍŽOVÉ ČLENĚNÉ PRUTY Složené a křížové členěné pruty se mají posuzovat na vzpěr jako jeden celistvý prut se zanedbáním vlivu smykové tuhosti (S v = ), jestliže jsou splněny podmínky v tabulce 6.9. KROUCENÍ Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 17

18 INTERAKCE OHYBU A OSOVÉHO TLAKU Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 18

19 Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 19

20 Obr. Geometrická imperfekce štíhlé stojiny Obr. Geometrická imperfekce skleněného prutu Ondřej Pešek, Ústav kovových a dřevěných konstrukcí, Fakulta stavební, VUT v Brně Podklady do cvičení Ver. 1.0 strana 0