Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE. Zkoušky oceli. Obsah přednášky. Koutové svary. Značení oceli. Opakování. Tahová zkouška

Transkript

1 Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE Studijní program: STAVEBNÍ INŽENÝRSTVÍ pro bakalářské studium Kód předmětu: K134OK1 4 kredity (2 + 2), zápočet, zkouška Prof. Ing. rantišek Wald, CSc., místnost B Úvod, historie i ocelových konstrukcí, k použití, významné stavby, výroba oceli 2. Vlastnosti oceli, zkoušky materiálu, značení oceli 3. Výroba konstrukcí 4. Spolehlivost konstrukcí, mezní stavy, normy pro navrhování, tah 5. Tlak, vzpěrný tlak 6. Klasifikace průřezů, ohyb, hospodárný návrh 7. Svařování, svařované spoje 8. Nýtování a šroubování, šroubované spoje 9. Skelety budov, prostorová tuhost 10. Skelety budov, spoje 11. Jednopodlažní haly 12. Haly velkých rozpětí 13. Mosty, názvosloví, lávky 14. Ochrana proti korozi a požáru 1 2 Obsah přednášky Zkoušky oceli Tahová zkouška f y, f u, δ 3 Rázová zkouška v ohybu Vrubová houževnatost nárazová práce 4 Značení oceli S235JR S275J2, S355K4, S420MJ4, S460NJR Vysokopevnostní oceli S690, S960 (mez kluzu 235 MPa, KVC > 27 J při 20 C) Koutové svary a nebezpečný průřez koutového svaru σ normálové napětí kolmé k rovině nebezpečného průřezu, σ normálové napětí rovnoběžné s osou svaru (zanedbává se) τ smykové napětí kolmé k ose svaru smykové napětí rovnoběžné s osou svaru τ 5 6

2 Tupé svary Obsah přednášky Únosnost jako průřez V 1/2 V U π Nýtování Montáž Ohřátý do bílého žáru Pneumatickým kladivem (svěrná ě ádélka nýtu max s =4,5 d) unkce (po zchladnutí) Dokonale vyplní díru Před rozklepáním o 1 mm menší než průměr otvoru Předepne spojované plechy Z oceli odpovídající spojovaným materiálům Nýt z méně pevné oceli (při výměně lze odsekat) Hlava půlkulová zápustná 10 Nýtování je historie Výstava na třetím tí patře Eifelovy věže Náhrada při rekonstrukci Šrouby - třecím spojem, retro hlavy šroubů Šrouby injektovanými epoxy Nýty za studena Z tvarovatelných ocelí (kovů) Plné nýty Slepé nýty 11 12

3 Slepé nýtování Uříznuto po montáži samosvorné protlačovací s otevřeným koncem s uzavřeným koncem a) trhací nýty s otevřeným koncem s uzavřeným koncem b) expandující nýty c) zatlačovací nýt Šrouby S šestihrannou hlavou a válcovým dříkem Smetrickým závitem M Výroba tváření (za studena nebo za tepla) Zušlechťování Průměry šroubů pro OK d = 12, 16, 20, 24, 27, 30 mm Mechanické vlastnosti 4.6 až (800 MPa mez pevnosti, 80% smluvní mez kluzu) 15 Matice (podle výšky) Normální (výška přibližně 0,8 d) Vysoké (1,2 až 2d) pro šrouby namáhané velkým tahem Nízké (0,4 d) jako pojistné proti uvolňování šroubů 16 Podložky Pod část, t kterou se otáčí při utahování Rozdělit dosedací tlak matice na větší plochu Zamezit odírání součástí při utahování šroubu Zabránit pěchování okrajů díry Zajistit šroub proti uvolňování (pojistné podložky) Pro OK Průměr díry (d+1) mm Vnější průměr přibližně 2d Tvrzené pro třecí spoje Klínové pro válcované profily s šikmými pásnicemi 17 18

4 Čepy Volné pootáčení spojených částí Drahé Jeden šroub žádný šroub (čep jeden) Čepy Čepy Čepy Též velkých průměrů Konzervujeme vazelínou Proti vysunutí z díry se zajišťují Maticemi Závlačkami Zvláštními kryty Požadavky na geometrii čepového spoje Daná tloušťka t Dány rozměry a, b, c Šrouby bez matice (do plechu) Závitotvorné t s řezáním závitu s formováním závitu Samovrtné 7.7 Řezná hrana Řezný hrot Vrtaný průměr Závit Vrtná část Délka šroubu 23 24

5 Šrouby bez matice Výrazně ě jiná spolehlivost Nastřelovací hřeby Pro tenkostěnné tě konstrukce k Vtlačeny do materiálu tlakem vyvozeným výbuchem patrony stlačeným vzduchem Spojování roznýtováním a) Hřeby pro zatlačení tlč výbuchem patrony b) Hřeby pro zatlačení tlč tlakem vzduchu Obsah přednášky Šroubové spoje Spoje nosné spínací těsnicí 29 30

6 Nosné spoje Spoje namáhané smykem Namáhané na střih a na otlačení (kategorie A) Třecí spoje (kategorie B, C) S vysokopevnostními šrouby tříd 8.8 a 10.9 Se speciálně upravenými stykovými plochami Prokluz v mezním stavu použitelnosti (kategorie B) Prokluz (a otlačení) č v mezním stavu únosnosti (kategorie C) Spoje namáhané tahem Bez kontrolovaného utažení (kategorie D) S kontrolovaným utažením (kategorie E) s vysokopevnostními šrouby tříd 8.8 a Otlačení Otlačení Smyk Otlačeníč Smyk Tření Tření Protlačení Protlačení Tah 32 Rozteče šroubů Důvody Statické působení Velké Běžné Minimální Montáž (nejméně 2 d; 2,5 d) Ochrana proti korozi (mosty) Roztečné č čáry Porada kam dát jaké šrouby 33 Otvory pro šrouby Běžné (prokluz není problém ale výhoda) +1 mm pro M mm pro M 16 až M mm pro M 27 a větší Nadměrné (výhodné pro montáž) s vůlí 3 mm (M12) až 8 mm (M27) Prodloužené (výhodné pro montáž) S únosností šroubu ve směru ě dilatace se nepočítá Přesné - lícované šrouby (jen výjimečně) pro šroub M20 musí být vůle Δd <0,3mm 34 Únosnost ve střihu Únosnost ve střihu Střihová plocha prochází dříkem v.rd 0, 6 A f = i s ub M2 2 v.rd 0, 5 As f = i M2 ub 0, 6 As fub v.rd = i M2 pro pevnostní třídy 4.8, 5.8, 10.9 A s plocha šroubu účinná v tahu f ub mez pevnosti materiálu šroubu i počet č střižných ploch M2 =1,25 A s plocha jádra šroubu f ub mez pevnosti materiálu šroubu i počet č střižných ploch M2 =1,

7 d 0 Otlačení plechů a šroubu Únosnost v otlačení d Vnitřní šroub b.rd k1 αb = d t M2 f u e 1 p 1 Krajní šroub Vliv roztečí šroubů e 1 p1 1 fub α b = min ; ; ; 1 3 d0 3 d0 4 fu k1 2, 5 t d nejmenší tloušťka plechu v jednom směru průměr šroubu d 0 průměr díry bsd b.sd Všechna jiná porušení než smykem 37 f ub mez pevnosti šroubu f u mez pevnosti materiálu 38 Únosnost v tahu t, Rd = 9 A s M2 f ub ( 0, fub As ) M 2 plocha šroubu účinná v tahu spočinitel it spolehlivosti pro šroub mez pevnosti šroubu Utahování Ruční č Obyčejné šrouby Spoj bez předepnutí Kontrolované Třecí spoj S vysokopevnostními šrouby tříd 8.8 a Třecí spoje Únosnost třecích šroubů Únosnost Tření μ Únosnost proti prokluzu s.rd ks n μ = M3 p. C Předpínací síla p.c Velikost otvoru μ p,c p,c předpínací síla = 0, 7 A f p.c s ub μ p,c μ p,c pc p,c p,c p,c μ pc p,c A s f ub μ n M 3 = 125, plocha jádra šroubu mez pevnosti materiálu šroubu součinitel tření počet třecích ploch p.cd s.rd 41 42

8 Obsah přednášky Spoje v konstrukci Působící vnitřní síly Rozdělení sil mezi spojovacími prostředky Rozdělení sil mezi spojovací prostředky Elastický výpočet č Plastický výpočet Pružně plastický výpočet Plastické rozdělení Více možných řešení 47 ( N r + N r N ) M Sd = r V Sd - každý šroub 1/6 M Sd = 2N r + r ( ) 2 V Sd - dolní šrouby každý 1/ b)

9 Obsah přednášky Únosnost ve střihu v.rd 0, 5 As f = i M2 ub 0, 6 As fub v.rd = i M2 A s plocha jádra šroubu f ub mez pevnosti materiálu šroubu i počet č střižných ploch M2 =1,25 pro pevnostní třídy 4.8, 5.8, 10.9 Šroubované nosné spoje Spoje namáhané smykem Třecí spoje Prokluz v mezním stavu použitelnosti ti Prokluz (a otlačení) v mezním stavu únosnosti Spoje namáhané tahem Rozdělení sil mezi spojovací prostředky Elastický výpočet č Plastický výpočet Pružně plastický výpočet Obsah přednášky 53 54

10 Sylabus přednášek 1. Úvod, historie i ocelových konstrukcí, k použití, významné stavby, výroba oceli 2. Vlastnosti oceli, zkoušky materiálu, značení oceli 3. Výroba konstrukcí 4. Spolehlivost konstrukcí, mezní stavy, normy pro navrhování, tah 5. Tlak, vzpěrný tlak 6. Klasifikace průřezů, ohyb, hospodárný návrh 7. Svařování, svařované spoje 8. Nýtování a šroubování, šroubované spoje 9. Skelety budov, prostorová tuhost 10. Skelety budov, spoje 11. Jednopodlažní haly 12. Haly velkých rozpětí 13. Mosty, názvosloví, lávky 14. Ochrana proti korozi a požáru Děkuji za pozornost 55 56