Fa- és Acélszerkezetek I. 7. Előadás Kapcsolatok I. Csavarozott kapcsolatok. Dr. Szalai József Főiskolai adjunktus

Fa- és Acélszerkezetek I. 7. Előadás Kapcsolatok I. Csavarozott kapcsolatok Dr. Szalai József Főiskolai adjunktus

Tartalom  Acélszerkezetek kapcsolatai

 Csavarozott kapcsolatok kialakítása  Csavarozott kapcsolatok viselkedése  Csavarozott kapcsolatok méretezése

Acélszerkezetek kapcsolatai Kapcsolatok szerepe:  Szerkezeti elemek bekötése

Acélszerkezetek kapcsolatai Kapcsolatok szerepe:  Szerkezeti elemek illesztése

Acélszerkezetek kapcsolatai Kapcsolatok elemei: Kötéstípusok:  Csavarozott – egyszerűbb kivitelezés, helyszíni szerelés fő kötéstípusa  Hegesztett – körülményes kivitelezés, előregyártás fő kötéstípusa Erőátadó elemek:    

Csomólemez Hevederlemez Homloklemez Kiékelés

Egyéb elemek

 Merevítő elemek: bordák, szárnylemezek  Betétlemezek  Hizlalólemezek

Acélszerkezetek kapcsolatai Mechanikai viselkedés

Kapcsolatok igénybevétel átadó képessége:  Csuklós - a nyomatékot nem adja át

 Merev

- a nyomatékot teljesen átadja

 Félmerev - a nyomatékot részben átadja

Csavarozott kapcsolatok kialakítása Kapcsolat típusok:

 Húzott elemek illesztése – hevederezett kapcsolatok  Húzott elemek bekötése – csomólemezes kapcsolatok  Gerendák illesztése  Csuklós – nyírt homloklemezes kapcsolat - gerinchevederes kapcsolat  Merev – nyomatékbíró homloklemezes kapcsolat - öv (-és gerinc) hevederes kapcsolat  Gerendák bekötése  Csuklós – nyírt homloklemezes kapcsolat - pengelemezes kapcsolat  Merev – nyomatékbíró homloklemezes kapcsolat - öv (-és gerinc) hevederes kapcsolat

Csavarozott kapcsolatok viselkedése Nyírt csavar tönkremeneteli módjai

𝑛𝑦í𝑟á𝑠

𝑝𝑎𝑙á𝑠𝑡𝑛𝑦𝑜𝑚á𝑠

Egy csavar esetén két lehetséges határállapot

1. Nyírás - csavarszár nyírt keresztmetszetének szakadása 2. Palástnyomás – csavarszár, vagy a vele érintkező anyag helyi nyomási tönkremenetele

Csavarozott kapcsolatok viselkedése Rugalmas igénybevétel átadás

Általános eljárás: 1) Elemvégi igénybevételek meghatározása 2) Csavarkép középpontjának meghatározása 3) Elemvégi igénybevételek transzformálása a csavarkép középpontjába 4) Középponti igénybevételekből nyíróerő számítása a csavarban:

 

Erő (húzás/nyomás, nyírás): egyenletes eloszlás Nyomaték: eloszlás az erőkar (csavar távolsága a középponttól) szerint

Csavarozott kapcsolatok viselkedése Rugalmas igénybevétel átadás

Példa: húzott rúd hevederezett toldása

 Csak húzóerő - minden csavarban azonos nyíróerő 𝑁 𝐹𝑖,𝑥 = 𝑛 N

N

Csavarozott kapcsolatok viselkedése Rugalmas igénybevétel átadás

 Csak nyíróerő - minden csavarban azonos nyíróerő 𝐹𝑖,𝑦 =

V

𝑉 𝑛

V

Csavarozott kapcsolatok viselkedése Rugalmas igénybevétel átadás

 Csak nyomaték - eloszlás az erőkar (csavar távolsága a középponttól) szerint – J6.2.5.2 𝐹𝑖 =

𝑀

𝑟𝑖

𝑟𝑖 2

 Maximális csavarerők: 𝐹𝑖,𝑥 =

𝑀 2

𝑥𝑖 + 𝑦𝑖

2

𝑦𝑚𝑎𝑥

𝐹𝑖,𝑦 =

𝑀 2

𝑥𝑖 + 𝑦𝑖

2

𝑥𝑚𝑎𝑥

ri

M

M

Csavarozott kapcsolatok viselkedése Rugalmas igénybevétel átadás

Példa: hajlított nyírt gerenda gerinctoldása

Csavarozott kapcsolatok viselkedése Rugalmas igénybevétel átadás

Példa: konzol bekötése – külpontos erő

Csavarozott kapcsolatok méretezése – J6.2 Csavarozott kapcsolatok típusai – J6.2.1

Csavarozott kapcsolatok méretezése – J6.2 Méretek – J6.2.2

Csavarozott kapcsolatok méretezése – J6.2 „A” osztályú csavarok: nyírási ellenállás – J6.2.4.1

Egy csavar (mértékadó) nyírási ellenállása: 𝐹𝑣,𝑅𝑑 = 𝑛

0,6 ∗ 𝑓𝑢𝑏 ∗ 𝐴 𝛾𝑀2

 n – nyírási síkok száma  fub – csavar anyagának szakítószilárdsága  A – csavarszár keresztmetszeti területe

𝑛𝑦í𝑟á𝑠

Csavarozott kapcsolatok méretezése – J6.2 „A” osztályú csavarok: palástnyomási ellenállás – J6.2.4.1

Egy csavar (mértékadó) palástnyomási ellenállása: 𝐹𝑏,𝑅𝑑 = 𝑘1

𝛼𝑏 ∗ 𝑓𝑢 ∗ 𝑑 ∗ 𝑡 𝛾𝑀2

 k1 – erőátadásra merőleges méretektől függő tényező  ab – erőátadás irányú méretektől függő tényező

 fu – alapanyag szakítószilárdsága  d – csavarszár átmérője  t – kisebb lemezvastagság

𝑝𝑎𝑙á𝑠𝑡𝑛𝑦𝑜𝑚á𝑠

Csavarozott kapcsolatok méretezése – J6.2 „A” osztályú csavarok: palástnyomási ellenállás – J6.2.4.1

Erőátadás irányában:  közbenső: csavarerő irányban van előtte csavar  szélső: csavarerő irányban nincs előtte csavar

Csavarozott kapcsolatok méretezése – J6.2 Csavarkép – J6.2.3

Csavarkép kialakítására vonatkozó szerkesztési szabályok:

Gyakorlati kialakítás:  𝑒2 ≥ 1,5𝑑0 és 𝑝2 ≥ 3𝑑0 → 𝑘1 = 2,5  𝑒1 ≥ 3𝑑0 és 𝑝1 ≥ 3𝑑0 → 𝛼𝑏 = 1,0

Feladatmegoldás lépései 1. Mechanikai modell felvétele globális mechanikai modell felvétele – szerkezeti elemek, támaszok, kapcsolódások, terhek, keresztmetszetek (szükséges jellemzők)

2. Általános tervezési mennyiségek meghatározása igénybevételi (NEd, MEd, VEd) ábrák kiszámítása

3. Mértékadó elemek, helyek kiválasztása

 kapcsolatok helyének kiválasztása  kapcsolati geometria felvétele (lemezek mérete, vastagsága, csavarok mérete, elhelyezkedése)  mértékadó kapcsolati elemek kiválasztása (szélső csavarok)

4. Tervezési hatások meghatározása a mértékadó helyeken (E)

 igénybevételek vagy tervezési ellenállások (határerők) meghatározása a kapcsolatok helyein – elemvégi igénybevételek  csavarkép központi igénybevételei  nyíróerő a mértékadó csavarokban - 𝐹𝑣,𝐸𝑑

5. Megfelelő szerkezeti ellenállások számítása (R)

csavar határerejének számítása – min(𝐹𝑣,𝑅𝑑 , 𝐹𝑏,𝑅𝑑 )

6. Ellenőrzés (E ≤ R)

Köszönöm a figyelmet!