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
• Feszített csavarok
Hegesztés • Elektromos ívhegesztés ▫ 1882
• Védőgázas ívhegesztés • Lánghegesztés
Hegesztés
Kapcsolatok méretezése Feltételek: • 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 csavarozott kapcsolatok ellenállása szegecselt kapcsolatok ellenállása csapos kapcsolatok ellenállása hegesztett kapcsolatok ellenállása palástnyomási ellenállás megcsúszási ellenállás: -hibrid kapcsolatok vagy fárasztó teher esetén - további esetek
γM0 = 1,00, γM1 = 1,00 és γM2 = 1,25
γM2 = 1,25
γM3 = 1,25 γM3 = 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
fyb (N/mm2)
240
300
480
640
900
fub (N/mm2)
400
500
600
800
1000
fyb: fub:
folyási szilárdság húzási szakadási szilárdság
Csavarkép Méret
e1
Minimális távolság
Maximális távolság Külsőtér, Belsőtér, nincs Korrózióálló korrózióveszély korrózió acél
1,2d0
40 mm + 4t
p1
2,2d0
p2
2,4d0
14t vagy 200 mm
e2
Kedvező ellenállás értékek, ha min: e1
2d0
e2
1,5d0
p1
3d0
p2
3d0
8t vagy 125 mm 14t vagy 200 mm
14t vagy 175 mm
Csavar és furat méretek Csavar
Átmérő d [mm]
Furatátmérő d0 [mm]
Keresztmetszeti terület A [mm2]
Húzási keresztmetszet As [mm2]
Átmérő kigombolódásnál dm [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 Nyírási ellenállás:
Fv ,Rd n
0 ,6 f ub A
M2
Fv ,Ed
n: nyírási síkok száma fub: csavar szakítószilárdsága A: csavarszár keresztmetszeti területe
A
A
Egy csavar ellenállása Palástnyomási ellenállás:
Fb ,Rd
k1 αb
d: t: fu:
b f u dt k1 Fb ,Ed M2 Szélső csavar
Közbenső csavar
e2 1,7 ; 2 ,5 ) d0 f e min( 1 ; ub ; 1,0 ) 3d 0 f u
p2 1,7 ; 2 ,5 ) d0 p 1 f min( 1 ; ub ; 1,0 ) 3d 0 4 f u
min( 2 ,8
csavarszár átmérő kisebbik lemezvastagság alapanyag szakítószilárdsága
min( 1,4
B, C
Egy csavar ellenállása Megcsúszási ellenállás:
Fs ,Rd
n
M3
Fp ,c
Fp ,C 0 ,7 f ub As
n: súrlódó felületek száma μ: súrlódási tényező As: húzási keresztmetszet
μ
Felületkezelés
0,5
Sörétezett, vagy szemcsefújt festetlen
0,4
Sörétezett, vagy szemcsefújt festett
0,3
Drótkefézett, lángszórózott
0,2
Kezeletlen
Egy csavar ellenállása
B, C
A „B” osztályú feszített nyírt csavar használhatósági állapotban megfelel, ha:
FEd ,ser 1,0 Fs ,Rd ahol FEd,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:
Fv ,Ed 1,0 Fs ,Rd ahol Fv,Ed a nyíróerő tervezési értéke Palástnyomásra is kell vizsgálni az „A” osztállyal azonosan
Egy csavar ellenállása
D, E
Húzási ellenállás:
Ft ,Rd
0 ,9 f ub As
M2
Ft ,Ed
fub: csavar szakítószilárdsága As: csavarszár húzási keresztmetszeti területe
Egy csavar ellenállása
D, E
Kigombolódási ellenállás:
B p ,Rd
0 ,6d mt p f u
M2
Ft ,Ed
dm: csavar alatti rész átmérője (táblázat!) tp: csavar alatti kisebbik lemezvastagság
Egy csavar ellenállása Egyidejűleg húzott és nyírt nem feszített:
Fv ,Ed Ft ,Ed 1,0 Fv ,Rd 1,4 Ft ,Rd feszített: Fs ,Rd
n
M3
( Fp ,C 0 ,8 Ft ,Ed )
AD, CE
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: Fv ,Ed
Hosszú kapcsolat:
FEd n
Lj > 15d Lf
Fv ,Ed
Lf FEd n
L j 15d min 1 ; 0 ,75 200 d
Síkbeli excentrikus kapcsolat Rugalmas eljárással számítva: Fx ,Ed Fy ,Ed
M Ed ymax 2 2 xi yi
MEd
M Ed xmax 2 2 xi yi
Fx,Ed Fy,Ed xmax
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 Veff ,1,Rd
f u Ant
M2
f y Anv
M0 3
Ant: húzott keresztmetszet területe Anv: nyírt keresztmetszet területe
Anyag ellenállása a kapcsolat környezetében • Excentrikus elhelyezésű csavarcsoportnál Veff ,1,Rd 0 ,5
f u Ant
M2
f y Anv
M0 3
Ant: húzott keresztmetszet területe Anv: nyírt keresztmetszet területe
Hegesztett kapcsolatok Kötéstípus Varrattípus
Sarokvarrat Lyukperemvarrat
Teljes beolvadású tompavarrat
Tompakötés
T-kötés
Átlapolás
Hegesztett kapcsolatok Kötéstípus Varrattípus Részleges beolvadású tompavarrat
Telivarrat
Horonyvarrat
Tompakötés
T-kötés
Átlapolás
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 l0 2a hossz vehető figyelembe • Amennyiben l 150a , a varrat ellenállását csökkenteni kell:
lW ,1 1,2
0 ,2 L j 150 a
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 • Feszültségkomponensek összegzése 2 3( II2 2 )
fu
M2
fu
w M 2
Anyagminőség
βw
S235
0,80
S275
0,85
S355
0,90
S420
1,00
S460
1,00
Sarokvarratos kapcsolatok • Egyszerűsített eljárás Fw ,Ed
Fw ,Rd
FEd li
fu a 3 w M 2
Fw,Ed Fw,Rd
Anyagminőség
βw
S235
0,80
S275
0,85
S355
0,90
S420
1,00
S460
1,00
