Pred NK 2 stabilnost kompaktnost zvari - lab.fs.uni-lj.silab.fs.uni-lj.si/lasok/index.html/gradivo_jerman_LASOK/NK_2_stabilnost... · 3 4 Uklon centri čno tla čno obremenjenih enoosnih

1

Univerza v Ljubljani - Fakulteta za strojništvo

KKTS - LASOK

Nosilne konstrukcije

doc.dr. Boris Jerman, univ.dipl.inž.str.

Govorilne ure:

• pisarna: FS - 414

• telefon: 01/4771-414

• [email protected]

(Tema/Subject: NK - ...)

(So)avtor gradiva: i.prof.dr. Janez Kramar, univ.dipl.inž.str.

3. del: Tlačni elementi

2

SNOVANJE IN DIMENZIONIRANJE TLAČNO OBREMENJENIH NOSILNIH ELEMENTOV

Nosilni elementi, ki so obremenjeni izključno s tlačno obremenitvijo, imajo sledeče lastnosti:

• niso prvenstveno podvrženi nenadnemu rušenju zaradi nagle plastifikacije ali širjenja razpok;

• morebitne razpoke nevarne šele v pogojih nestabilnosti ali ob prisotnosti drugih obremenitev;

• občutljive so na različne vrste nestabilnosti.

3

Poznamo naslednje nestabilnostne pojave tlačno obremenjenih elementov:

• upogibni uklon enoosnih nosilnih elementov (NE) vseh tipov prečnega prereza (PP);

• upogibno-torzijski uklon enoosnih NE odprtega PP; • zvrnitev upogibnih nosilcev odprtega PP; • izbočitev ravnih tenkostenih delov enoosnih NE ter večosnih

tenkostenih nosilnih konstrukcij; • nestabilnost oblike tenkostenih enoosnih in večosnih NE; • izbočitev enkrat in dvakrat ukrivljenih tenkostenih delov enoosnih

NE in ploskovnih konstrukcij.

2

3b

Nekaj slik nestabilnostnih pojavov:

3c


http://www.google.si/search?hl=sl&cp=9&gs_id=y&xhr=t&q=IZBO%C4%8CITEV&gs_sm=&gs_upl=&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.,cf.osb&biw=1204&bih=684&wrapid=tljp1321518002438016&um=1&ie=UTF-8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi#um=1&hl=sl&tbm=isch&sa=1&q=buckling&oq=buckling&aq=f&aqi=g-L10&aql=&gs_sm=e&gs_upl=6758l8610l0l10193l8l8l0l0l0l0l236l1349l2.2.4l8l0&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.,cf.osb&fp=bd3e842879978f29&biw=1204&bih=668

http://www.google.si/imgres?q=buckling&um=1&hl=sl&biw=1204&bih=668&tbm=isch&tbnid=oVTW5sVsNgOF3M:&imgrefurl=http://www.tatasteelconstruction.com/en/reference/teaching_resources/architectural_studio_reference/elements/introduction_to_design_codes/classification_of_cross_section/&docid=nCKjzby9at_ojM&imgurl=http://www.tatasteelconstruction.com/file_source/Images/Construction/Reference/architectural%252520studio/elements/s0000006.jpg&w=445&h=295&ei=psTETpCtEonbsgbVm83hCw&zoom=1&iact=hc&vpx=650&vpy=163&dur=923&hovh=183&hovw=276&tx=147&ty=96&sig=109055628936960215159&page=7&tbnh=115&tbnw=174&start=110&ndsp=18&ved=1t:429,r:15,s:110

3d


http://www.google.si/imgres?q=buckling&um=1&hl=sl&biw=1204&bih=668&tbm=isch&tbnid=s1uCSOXh04IGcM:&imgrefurl=http://emergingengineeringgroupm.blogspot.com/2010/04/buckling-example.html&docid=E-Sa3M8zmCzfJM&imgurl=http://4.bp.blogspot.com/_1wpR1xULtQM/S9GFM1eVP2I/AAAAAAAAADg/PiBGTdDh9GY/s1600/Buckling.JPG&w=800&h=600&ei=psTETpCtEonbsgbVm83hCw&zoom=1&iact=hc&vpx=906&vpy=278&dur=552&hovh=194&hovw=259&tx=139&ty=102&sig=109055628936960215159&page=5&tbnh=134&tbnw=178&start=74&ndsp=18&ved=1t:429,r:11,s:74

http://www.google.si/imgres?q=buckling&um=1&hl=sl&biw=1204&bih=668&tbm=isch&tbnid=piW4gJpmqFctlM:&imgrefurl=http://www.fileshome.com/buckling_slender_strut_beam_11903.html&docid=3KG6PrdkkPBACM&imgurl=http://www.fileshome.com/images/scr/11903.gif&w=629&h=308&ei=psTETpCtEonbsgbVm83hCw&zoom=1&iact=rc&dur=260&sig=109055628936960215159&page=6&tbnh=89&tbnw=181&start=92&ndsp=18&ved=1t:429,r:9,s:92&tx=80&ty=25

3

4

Uklon centrično tlačno obremenjenih enoosnih NE

Vitkost:

ˇ

5

Racionalna uporaba polnih prerezov za tlačne enoosne NE možna le pri manjših uklonskih dolžinah (vztrajnostni polmer, vitkost).

5b

• Večji “i” in manjši “l” se pri enakem “A” doseže z votlimi elementi (okrogle, kvadratne in pravokotne cevi ter varjeni elementi škatlastega prereza).

• Okrogle in kvadratne cevi imajo vztrajnostni moment okrog obeh prečnih osi enak.

• Pravokotna cev z razmerjem stranic 2:1 ima razmerje upogibnih vztrajnostnih momentov okrog glavnih vztrajnostnih osi približno 3:1.

4

6

Elementom odprtih prerezov se poveča vztrajnostni moment bistveno bolj okrog ene kot okrog druge glavne vztrajnostne osi.

Običajni IPE profili imajo razmerje vztrajnostnih momentov od ≈10:1 za majhne profile do ≈27:1 pri največjem.

Širokopasnični I profili z debelimi pasnicami in oznako HEA imajo razmerje od ≈ 2,6:1 za manjše profile do ≈39:1 pri največjem.

vir: http://www.knauf-interfer.de/deutsch/produkte/langprodukte/spezialprofile/index.html

IPN profil

IPE profil

HEA profil

7

Pri varjenih profilih je lahko to razmerje še slabše.

Velika razlika med glavnima upogibnima vztrajnostnima momentoma zahteva dodatne opore v eni ravnini (manjša uklonska dolžina za os z manjšim vztrajnostnim momentom).

8

Uklonska dožina

5

9

a

k < ∞

k

k

k

10

(za popolnoma raven tlačni element iz idealno elastičnega gradiva, ki ima mejo plastičnosti v neskončnosti)

Rešitev te homogene diferencialne enačbe je:

Diferencialna enačba uklona

11

Enačba (Euler) poda teoretsko vrednost kritične tlačne obrementive �� ni primerna za praktično uporabo (veliki faktorji varnosti).

6

11b

Že v 19. stoletju Karman omeji nosilnost tlačnih elementov z mejo plastifikacije elementa.

Tetmayer zmanjša nosilnost za manj vitkte palice (mejna vitkost za jeklo 105, za les 100)

V drugi polovici 20. stoletja so v razvitih evropskih državah, v severni Ameriki in na Japonskem opravili ogromno preskusov. Rezultat teh raziskav je bilo pet evropskih krivulj za zmanjševalni faktor KKKK (=kapa) glede na mejo plastičnosti elementa.

Uporaba:

12

Evropske uklonske krivulje (za določitev zmanjševalnega faktorja)

Zm

an

jšev

aln

ifa

kto

r K

Relativna (brezdimenzijska) vitkost

13

Evropske uklonske krivulje

Parameter, ki loči krivulje med seboj, je nadomestna neravnost tlačenega elementa w0, ki jo popisuje faktor geometrijske nepopolnosti α.

α zajema neravnosti elementa, zaostale napetosti, nesimetričnost prereza, debelino delov profila in druge okoliščine. Vrednosti tega parametra so:

α

w0

7

13b

Kateri uklonski krivulji izdelek pripada, je v splošnem odvisno odvrste in kvalitete tehnologije. V SIST EN 1993-1-1 je določeno (1/2):

13c

V SIST EN 1993-1-1 je določeno (2/2):

14

“Plastična” vitkost (1/2):

��

je tista vitkost elementa λ, pri kateri sovpadeta kritična uklonska sila in tlačna sila na meji plastifikacije:

�

�

�

8

15

“Plastična” vitkost (2/2):

��

�

�

�

( je tista vitkost elementa, ko sovpadeta kritična uklonska sila in sila v elementu na meji plastifikacije: )

15b

Relativna vitkost : je kvadratni koren razmerja med tlačno silo na meji plastifikacije in kritično uklonsko silo:

16

Zmanjševalni faktor se lahko tudi izračuna:

pri

pri

Pri tem je pomožna količina podana z izrazom:

9

16b

Zmanjševalni faktor se lahko izračuna:(DRUGA VARIANTA ZAPISA (Z NAMESTO ))

pri

pri

Pri tem je pomožna količina podana z izrazom:

17

Mejna uklonska sila:

Kriterij dimenzioniranja:

Vrednost K naglo pada, ko se vrednost λ povečuje preko 1.

Ekonomičnost zato narekuje, da se v praksi relativna vitkost omeji: 1. ne preseže vrednosti 1,5 za glavni nosilni element v konstrukciji;2. ne preseže vrednosti 2,5 za podrejene elemente.

17b

Diagram nekaterih veličin iz preračuna

10

18a

Kombinirana tlačna in upogibna obremenitev

Čista centrična tlačna obremenitev zelo redka.

Kombinirana tlačna + strižno-upogibna obremenitev.

Ker so strižne obremenitve navadno majhne glede na strižnonosilnost se jih običajno zanemari.

Upogibni moment � prečne deformacije sicer ravne osi elementa.

Hkratna prisotnost tlačne obremenitev in ukrivljene osi � povečanjeprečnih deformacij osi.

18b

Kombinirana tlačna in upogibna obremenitevZnano:

• tri vplivne komponente splošnega obremenitvenega vektorja upogibno-tlačnega nosilca:

N, My in Mz;

• porazdelitev teh obremenitev vzdolž elementa:

N=N(x),

My = My (x),Mz = Mz (x).

x-os … vzdolžna os;

y-os … upogibno močnejša os;

z-os … upogibno šibkejša os;

N ....... osna tlačna sila;

My .... upogibni moment okoli y-osi (upogibno močnejše);

Mz .... upogibni moment okoli z-osi (upogibno šibkejše).

19

Te komponente spremljajo naslednje največje napetosti v prerezu:

Trije klasični kriteriji preverjanje varnosti:

Prvi kriterij predstavlja kombinacijo napetosti vseh treh prispevkov, kot da stabilnostni problem ne obstaja.

11

20

Druga dva kriterija upoštevata tudi stabilnostni problem elementa:

Koeficienta pred napetostjo zaradi tlačne sile upoštevata vse neidealnosti elementa:

αi; (i=y, z) … faktor geometrijske nepopolnosti (evropske krivulje),

<1 … izraz v imenovalcu povečuje vrednost koeficienta kN (glej _____naslednjo prosojnico)

… relativna napetost (glej naslednjo prosojnico)

21

Parcialni varnostni faktor na strani obremenitve (≥1).Z njim se dejansko obremenitev množi, da je preračun navarni strani.

Dodatek:

SIST EN 1993. Projektiranje jeklenih konstrukcij.

Kaj je ponderirana tlačna napetosti?

Kaj je parcialni varnostni faktor?

Parcialni varnostni faktor na strani nosilnosti materiala (≥1).Z njim se dejansko nosilnost deli, da je preračun na varnistrani.

21b

Koeficienta in imata v imenovalcu izraz, ki se naglopribližuje vrednosti nič, če se ponderirana tlačna napetostpribližuje kritični uklonski napetosti:

Koko blizu sta si vrednosti ponderirane tlačne napetosti in meje plastičnosti je popisuje njuno razmerje - relativna napetost:

Kako blizu sta si vrednosti ponderirane tlačne napetosti in kritične uklonske napetosti je popisano na sledeč način:

12

21c

Koeficienta pred obema deležema upogibnih napetosti sta podana z izrazoma:

V števcu je koeficient β za vpliv porazdelitve upogibnih momentov vzdolž nosilnega elementa. Njegove vrednosti so prikazane v tabeli na naslednji prosojnici.

V imenovalcu je izraz (glej prejšnjo prosojnico), ki povečuje delež upogibnih napetosti, napram prisotnim tlačnim.

22

-1<ψ<1 ψ*MM

MM

M

-M

M

M

M

M

23

Koeficient se pojavlja le ob upogibnih napetostih okrog močnejše osi.

Izraža vpliv tega momenta zaradi zvrnitve nosilca (kadar je nosilec nagnjen k temu �� odprti prerezi, ki imajo vztrajnostni moment okrog močnejše glavne osi bistveno večji kot okrog šibkejše).

......... mejna upogibna napetost zaradi zvrnitve nosilca.

......... zmanjševalni faktor pri zvrnitvi nosilca.

13

24

Zvrnitev upogibnih nosilca

vir: prof.dr. Darko Beg, Jeklene konstrukcije 1, 11.0 Bočna zvrnitev upogibnih nosilcev, Prosojnice

(Nestabilnostna zvrnitev upogibnega nosilca odprtega prereza. Ta pojav spremlja klasična in zadržana torzija.)

V primeru upogibnega nosilca na skici, ki ima odprt enkrat simetričen prerez okrog vertikalne (šibke) osi, je poznana Eulerjeva rešitev za kritično vrednost upogibnega momenta:

• močnejša glavna os je y-os;• šibkejša glavna os je z-os.

x

z

y

y

25

so faktorji, ki so odvisni od obremenitve in robnih pogojev na konceh nosilca.

deplanacijski vztrajnostni moment prereza nosilca.

faktor uklonske dolžine za uklon okrog vertikalne (šibke) osi. Obseg od 0,5 do 1,0.

faktor vpliva deplanacije končnih prerezov. Obseg vrednosti od 0,5 do 1,0. Če ni posebnega vpetja za preprečitev deplanacije, je enak 1,0.

Razpetina nosilca (razdalja med oporama).

z-koordinata prijemališča obremenitve, merjeno od težišča prereza. Pozitivna z-os je usmerjena vedno k tlačni pasnici prereza.

z-koordinata prijemališča obremenitve, merjeno od strižnega središča.vrednost se računa po obrazcu. Pri dvakrat simetričnih I-prerezih je enaka 0.

z koordinata strižnega središča prereza.

Eulerjeva (elastična) rešitev za kritično vrednost upogibnega momenta:

26

Kadar imamo:• vzdolž nosilca porazdeljen konstanten upogibni moment brez

prečne sile in • dvakrat simetričen prerez in • členkasto podporo na konceh ter • viličasto rotacijsko oporo na konceh, se obrazec za kritični upogibni moment poenostavi v:

14

27

V primeru: • ene koncentrirane prečne obremenitve in • ko ima nosilec dvakrat simetričen I prerez ter • členkasti podpori na konceh v z smeri ter • viličasti torzijski opori na konceh se prvotni obrazec poenostavi v:

z-koordinata prijemališča obremenitve, merjeno od strižnega središča TS.

zg zg

zg zg

deplanacijski vztrajnostni moment 2-x simetričnega I-prereza.

h

28

Rezultat elastične analize se uporabi za določitev relativne vitkosti za primerbočne zvrnitve:

Vrednost koeficienta :

• je za preseke 1. in 2. razreda kompaktnosti enaka 1,

• v primeru 3. razreda kompaktnosti:

• v primeru 4. razreda kompaktnosti:

29

Reltivna vitkost je potrebna za izračun zmanjševalnega zvrnitvenega koeficienta

:

Združen koeficient vseh nepopolnosti nosilca:

........... za valjane I prereze (krivulja a).

........... za varjene I prereze (krivulja c).

15

30

Mejni zvrnitveni upogibni moment, ki upošteva:• mejo plastičnosti gradiva in • vse druge nepopolnosti kot pri centričnem uklonu, se izračuna (podobno kot mejna uklonska tlačna sila):

zmanjševalni koeficient pri bočni zvrnitvi

Kriterij dimenzioniranja:

(ali pri probabilističnem postopku: )

31

Zmanjševalni koeficient pri bočni zvrnitvi

vir: prof.dr. Darko Beg, Jeklene konstrukcije 1, 11.0 Bočna zvrnitev upogibnih nosilcev, Prosojnice

32

Viri

•prof.dr. Darko Beg, Jeklene konstrukcije 1, 11.0 Bočna zvrnitev upogibnih nosilcev, Prosojnice•FAGG, Katedra za metalne konstrukcije. Prosojnice 8.1 Tlačne palice

16


KKTS - LASOK


Govorilne ure:


• telefon: 01/4771-414



4a. del: Tlačno obremenjeni ploskovni elementi4b. del: Kompaktnost prerezov


i.prof.dr. Janez Kramar, univ.dipl.inž.str.

2

LOKALNA IZBOČITVENA NESTABILNOST TANKIH PRAVOKOTNIH PLOŠČ

Globalna nestabilnost: Doseganje polne izkoriščenosti enoosnih nosilnih elementov v tlaku (globalni uklon) ko je Κ = 1:

• vitkost λ mora biti dovolj majhna, da je ;

• zato se za nosilni element uporabi npr. kvadratna cev, katere stranice se večajo ob hkratnem tanjšanju sten (A=const) do te mere, da se doseže dovolj majhna λ.

Lokalna nestabilnost: Pretirano tanjšanje sten vodi k novi obliki nestabilnosti: lokalna nestabilnost stranskih sten kvadratne cevi.

Če se uporabi pravokotne cevi ali odprte prereze, se lokalna nestabilnost pojavi še prej.

4a. Tlačno obremenjeni ploskovni elementi

3


Stranice tenkostenih tvorb imajo preseke v obliki ozkih pravokotnikov, ki so na vzdolžnih robovih podprti s sosednjimi stranicami:

• cevi – členkasto podprta oba vzdolžna robova;

• odprti prerezi – eden od robov včasih nepodprt – prost.

17

4


Primer pravokotne cevi – oba vzdolžna robova členkasto podprta (č)

(č)(č)

5


Primer I stojine prereza – oba vzdolžna robova členkasto podprta (č)

(č)(č)

6


Po enem robu nepodprte stranice imajo: kotniki, C, U, Z in I-profili pa tudi nekateri varjeni, sicer zaprti prerezi.

Primer pasnice I prereza – zunanji vzdolžni rob je prost (p).

(p)(č)

18

7


Prisotnost prečnih reber - členkasto podprtje prečnih robov:

(č)(č)

(č)

(č)

8

Diferencialna enačba izbočitve dvostransko tlačno in strižno obremenjene pravokotne plošče (1/2)

Obremenitve na robovih so kontinuirane (linijske) v enotah:

[sila/dolžina, npr.: N/mm]

a

b

9

Diferencialna enačba izbočitve dvostransko tlačno in strižno obremenjene pravokotne plošče (2/2)

Koeficient D = upogibna togost plošče na enoto dolžine robu:

a

b

w … pomik posamezne točke plošče v smeri osi „z“

19

10

m ... število izbočitvenih polvalov po dolžini ploskven ... število izbočitvenih polvalov po širini ploskve

a

b

Oblika izbočitvene ploskve za m = 3 in n = 1:

11

Reševanje diferencialne enačbe z uporabo energijske metode

Kritično vrednost sil v srednji ravnini se dobi ob pogoju:

kjer sta:

• Deformacijska energija izbočene plošče:

• Delo zunanjih sil, ki delujejo v srednji ravnini plošče:

12

Pri 4x členkasto podprti pravokotni plošči je nastavek (za obliko deformacijske ploskve) podan z dvojno harmonsko vrsto:

Za te pogoje je deformacijska energija enaka:

Kadar je od vseh obremenitev samo

je delo zunanjih sil:

,

20

13

Z izenačitvijo teh izrazov ( ) se izrazi membranska tlačna sila, potrebna za izbočitev:

V naravi pride do take izbočitve, za katero je potrebna najmanjša energija in zato tudi najmanjša sila.

Najmanjša vrednost te sile nastopi, kadar je le eden od koeficientov :

13b

Dodaten pogoj, da je membranska tlačna sila najmanjša je, da je n=1 (le en izbočitveni polvalj po širini plošče):

In ustrezno urejeno:

oz.:

14

Vrednost osne membranske tlačne sile [sila/dolžino] se prevede v osno napetost tako, da se jo deli z debelino t:

Ob upoštevanju prej definirane vrednosti:

se dobi:

in definiciji izbočitvenega koeficienta:

21

15

Vrednost eksaktno določenega izbočitvenega koeficienta je za različno število izbočitvenih polvalov m:

16

Eksaktno določeni izbočitveni koeficient se uporabljajo le za primer oz. (za x-smer delovanja obremenitve).

Za druga razmerja stranic se uporablja spodnje asimptote krivulj iz prejšnjega diagrama:

17

Te asimptote so v spodnji tabeli definirane za različna razmerja ψ:

Vrednosti izbočitvenega koeficienta pri 4x členkasto podprtih ploščah

**

***

*

22

18

-------------------------------------------------------------------

Prikazani izbočitveni koeficient velja za: • vzdolžno (v smeri x) konstantno tlačno obremenjene

pravokotne plošče, • in 4x členkasto podprte robove.

V splošnem je izbočitveni koeficient za vsako od možnih komponent obremenitve (Nx, Ny, Nxy) odvisen od treh parametrov:

19

Izbočitvena oblika 3x členkasto podprte plošče

Izbočitveni koeficienti so bistveno nižji, če ima pravokotna plošča le 3 členkasto podprte robove, en vzdolžni rob pa je prost.

prosta(p)a

b

(č)

(č)

(č)

(č)

(č)

(č)

(p)

(č)

(č)

(č)

(č)

(p)

(p)

20

Vrednosti izbočitvenega koeficienta pri 3x členkasto podprtih ploščah za primer, ko je večja tlačna napetost na strani prostega roba

(č)

(č)

(p)

(č)

(č)

(p)

Skoraj 10-krat manj!

23

21

Kritična strižna napetost za izbočitev pravokotne plošče:

........ velja za

........ velja za

22

Teoretične izpeljave veljajo za idealno ravne plošče in za idealno elastično gradivo.

Prehod na realna gradiva in realne oblike plošče. Vpelje se relativno vitkost pravokotne plošče za tlak in za strig:

Mejno izbočitveno napetost se dobi z uporabo zmanjševalnega faktorja glede na mejo plastičnosti oz. glede na strižno mejo plastičnosti:

23

Zmanjševalna faktorja

sta dobljena na osnovi množice poskusov. Statistična obdelava je dala obrazce, ki predstavlja dobro spodnjo mejo izmerjenih vrednosti z visoko stopnjo zanesljivosti (95 %):

in

24

24

SNOVANJE TENKOSTENIH NOSILNIH ELEMENTOV(Splošno)

Teži se k čimboljši izkoriščenosti gradiva.

Trdnostno bo gradivo tembolje izkoriščeno, čimbolj blizu dopustnih in čimbolj enakomerne bodo napetosti v vseh delih tenkostenega nosilnega elementa.

Pri tem je posebno pomembno, da so čimbolj enakomerne napetosti tudi v smeri debeline pločevin:

• Zaradi tega dobra konstrukcija prevzema čimvečji delež obremenitev na takoimenovan membranski (stenasti) način (Skica upogiba za debelostenske in tankostenske cevi.)

• V splošnem so take stene obremenjene s tremi komponentami membranskih napetosti:

25

Predpisani postopek dokazovanja varnosti proti izbočenju obojestransko tlačno in strižno obremenjenih pravokotnih pločevinskih polj

Splošna tlačna in strižna obremenitev pravokotne plošče

26

Potrebni podatki (za dokazovanje izbočitvene varnosti pločevinskega polja, ki je vsaj deloma obremenjeno s tlačnimi napetostmi):

E ...... elastični modul; Rpl ... meja plastičnosti; a ...... dolžina (v smeri koordinate x); b ...... širina (v smeri koordinate y); t ...... debelina pločevinskega polja (konstantna);µ ... Poissonovo številoσ, τ ... obremenitve:

25

27

Iz podatkov se izračuna razmerja:

Določitev bifurkacijskih tlačnih kritičnih napetosti v smereh obeh koordinatnih osi ter bifurkacijske strižne kritične napetosti:

28

Določitev relativne vitkosti plošče za x in y smer normalnih napetosti in za strižne napetosti:

Določitev mejnih izbočitvenih napetosti, kjer je upoštevana tudi meja plastičnosti gradiva:

Različica po SIST EN 1993

29

KONTROLA: Primerjava nastopajoče komponente faktoriranih napetosti, se primerjajo s projektnimi mejnimi vrednostmi:

Različica po SIST EN 1993

26

29b

Določitev relativne vitkosti plošče za x in y smer normalnih napetosti in za strižne napetosti:

Določitev mejnih izbočitvenih napetosti, kjer je upoštevana tudi meja plastičnosti gradiva:

Starejša veljavna različica

29c

KONTROLA: Primerjava nastopajoče komponente delovnih tlačnih in strižnih napetosti z dopustnimi vrednostmi:


29d

Določitev zmanjševalnih faktorjev:


27

29e

Določitev faktorja f:


0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 0,5 1 1,5 2 2,5

kapaP_staro kapaP_novo

Primerjava Kp po SIST EN 1993 in po starejši veljavni različici:

30

Uporaba mejnih izbočitvenih napetosti pri snovanju enoosnih linijskih elementov

Za določitev primernega razmerja širine proti debelini pločevin z namenom čim boljšega izkoristka nosilnosti gradiva v tlaku se uporabi mejno relativno vikost 0,673 oz. bližnji interval.

Uporabi se lahko tudi višje vitkosti, če bodo zaradi drugih kriterijev (npr. deformacijskega ali utrujenostnega) v nosilnem elementu nižje delovne napetosti, kot so dopustne glede na trdnostni kriterij.

Relativna vitkost je definirana kot:

31

Po vstavitvi definicije relatvne vitkosti:

28

32

Po vstavitvi poznanih konstant za jeklo, dobi obrazec obliko:

Izpelje se pomemben obrazec:

Za posamezne elemente tenkostenih profilov se določi mejna razmerja širine proti debelini:

33

a) Čisti tlak, 4x členkasto podprto polje (stranice kvadratnih cevi, pravokotnih cevi in varjenih škatel ter stojine C, I, U in Z prerezov):

b) Čisti tlak, 3x členkasto podprto polje (polpasnice I prereza, pasnice U in Z prerezov ter kraki kotnikov):

c) Upogib okoli močnejše osi - pasnice enako kot zgoraj (a) ali b)).

d) Upogib okoli močnejše osi - stojine, 4x členkasto podprto polje:

e) Upogib okoli šibkejše osi – pasnice I profila, 3x členkasto podprto polje: - izračunajte!

33b

Ponovitev:• Standardne vrednosti izbočitvenega koeficienta pri 4x in 3x členkasto podprtih ploščah (glej naslednjo prosojniso).

• Za uporabo tabel je potrebno poznati razmerje:

(č)

(č)

(p)

29

33c

Vrednosti izbočitvenega koeficienta pri 4x členkasto podprtih ploščah

Ponovljene tabele:

Vrednosti izbočitvenega koeficienta pri 3x členkasto podprtih ploščah za primer, ko je večja tlačna napetost na strani prostega roba

e) Upogib okoli šibkejše osi – pasnice I profila, 3x členkasto podprto polje: - izračunajte!

34

Zaradi prevlade netrdnostnega kriterija (npr. majhne deformabil-nosti oz. povečane togosti) je včasih potrebno znatno znižati delovne napetosti v konstrukciji.

Tedaj je možno vzeti višjo mejno relativno vitkost. Izhaja se iz obrazca za zmanjševalni izbočitveni faktor:

Vrednost za Kp za v zgornjo enačbo izhaja iz znižanih dejanskih delovnih napetosti v elementu in enačbe za dimenzioniranje:

Primera 80 % in 78 % napetostne izkoriščenosti gradiva:

35

Tedaj je oz in povečana mejna vitkost (namesto 0,673):

Prehod v nadkritično nosilnost pri relativni kritični vitkosti:

zmanjševalni izbočitveni faktor Kp

Eulerjev zmanjševaln izbočitven faktor=

30

36


KKTS - LASOK



Govorilne ure:


• telefon: 01/4771-414



4b. del: Kompaktnost prerezov

(So)avtor gradiva: i.prof.dr. Janez Kramar, univ.dipl.inž.str.

2

4b. Kompaktnost prereza

Pri enoosnih nosilnih elementih polnih prerezov, izdelanih iz dovolj žilavih materialov, je možno z upogibanjem povzročiti plastični členek - polno plastificirati celoten prerez.

Da bi bilo to možno tudi pri votlih prerezih, je potrebno kriterij, za zasnovo gospodarnega prereza, še zaostriti. Ta zaostren kriterij izpolnjujejo prerezi 1. razreda kompaktnosti.

V celoti je stroka opredelila štiri razrede kompaktnosti*, ki so opredeljeni v naslednjih alinejah po SIST EN 1993-1-1:2003:

* ... Prereze se umešča glede na to, koliko je njihova nosilnost in zmožnost formiranja plastičnega členka omejena zaradi pojava lokalne nestabilnosti.

31

3

1. razred: prerezi so sposobni polne upogibne plastifikacije (razviti plastični členek) s potrebno zasučno zmogljivostjo brez padca nosilnosti;

2. razred: prerezi so sposobni razviti plastični členek do odpornosti momenta plastifikacije, vendar z omejeno zasučno zmogljivostjo zaradi lokalne nestabilnosti;

3. razred: v prerezih se lahko v skrajnih vlaknih doseže tlačna meja plastičnosti ob elastični (linearni) porazdelitvi napetosti, toda lokalna nestabilnost prepreči razvoj odpornosti do momenta plastifikacije;

4. razred: v prerezih se pojavi lokalna nestabilnost predno se doseže meja plastičnosti v eni ali več sestavinah prereza.

4

Opredelitev razmerij b/t v elementih prerezov pri posameznih kompaktnih razredih

Širine b (oz.c) so določene v standardu SIST EN 1993-1-1; 2005.

V splošnem so lahko posamezni elementi (pasnica, stojina, ...) v različnih razredih kompaktnosti pri enakih in pri različnih vrstah obremenitev (tlak, upogib).

5


Določanje dimenzije c (b iz enačbe)za štirikrat členkasto podprte plošče valjanih in varjenih PP. (SIST EN 1993-1-1; 2005)

32

6


Določanje širine b=c za trikrat členkasto podprte plošče valjanih in varjenih PP. (SIST EN 1993-1-1; 2005)

Kotniki in okrogle cevi se razvrščajo po posebnih kriterijih. Karakteristični dimenziji za razvrščane sta:

7

Porazdelitev napetosti v 4-krat členkasto podprtih ploščah (tlak je +):

tlak upogib upogib in tlak

1. in

2. raz-red

3. in

4. raz-red

SIST EN 1993-1-1; 2005

8

Porazdelitev napetosti v 3-krat členkasto podprtih ploščah (tlak je +):

tlak upogib in tlakProsti rob:

V TLAKU V NATEGU

1. in

2. raz-red

3. in

4. raz-red

SIST EN 1993-1-1; 2005

33


KKTS - LASOK


doc.dr. Boris Jerman , univ.dipl.inž.str.

pisarna: FS - 414

telefon: 01/4771-414

govorilne ure: [email protected]

Varjeni spoji

soavtor gradiva: i.prof.dr. Janez Kramar, univ.dipl.inž.str.

97

Viri slik:

[1] Zoran Ren. Strojni elementi - I. del. VARJENE ZVEZE. Prosojnice;

[2] SIST ENV 1993-1-1, 1992;

98

V A R J E N I (ZVARNI) S P O J I(angleško: weld(ed) joint (seam), nemško: Schweißverbindung)

Varjenje je spajanje gradiv v nerazdružljivo celoto s taljenjem ali mehčanjem s pomočjo segrevanja mesta spoja. Segrevanje se izvaja z dovajanjem toplote, električne energije ali mehanskega dela(1) ali s kombinacijo teh načinov. Vari se z ali brez uporabe dodajnega materiala. Vari se lahko kovinska in nekovinska gradiva.

(1) ... (pritisk, trenje)

99

V A R J E N I (ZVARNI) S P O J I(angleško: weld(ed) joint (seam), nemško: Schweißverbindung)

Razlogi za uporabo varjenja

Uporaba varjenih spojev omogoča razcepitev velikih nosilnih elementov in nosilnih elementov zapletenih oblik na manjše in enostavnejše sestavne dele.

Na ta način se doseže: - v mnogih primerih sploh uresničljivost zamisli, - manjši obseg mehanske obdelave, - v večini primerov nižjo ceno izdelka, - ob kasnejših montažnih zvarnih ali vijačnih spojih lažji transport, - v primerjavi z ulitkom večinoma večjo trdnost elementa in cele

konstrukcije.

34

100

V A R J E N I (ZVARNI) S P O J I

Varjenje je najbolj ekonomična tehnologije spajanja, kadar so zagotovljeni primerni delovni pogoji.

Z varjenjem se doseže statično zelo trdne in toge spoje. Togost zvarnega spoja je podobna togosti spajanih delov (1);

Nerazstavljive zveze, izvedene v delavnici, bodo praviloma varjene. Na terenu (na mestu sestave velikih izdelkov) se večinoma uporablja vijačne spoje.

(1) … Lastne deformacije zvarov z bližnjo okolico so v primerjavi z

deformacijami vijakov ali kovic z njihovo okolico zanemarljive.

101

STATIČNO OBREMENJENI NOSILNI VARI

Varjene spoje se uporablja tudi za spajanje polizdelkov kot so:

• pločevine, • vroče in hladno valjani profili, • cevi, ...

v ustrezne sestavne elemente, za gradnjo še večjih nosilnih konstrukcij.

102

TIPI ZVARNIH SPOJEV

Glede na medsebojno lego spajanih elementov (1/2): • soležni zvarni spoji (podaljševanje pločevin, trakov,

različnih profilov, ... ; širjenje pločevin);

• T-, Y- in X(1)- zvarjeni spoji (spajanje pločevin v T in I profile, spajanje različnih profilov v paličja in okvirne konstrukcije, ...);

[1] [1] [1]

(1) ... X-spoj je KRIŽNI spoj

35

103

TIPI ZVARNIH SPOJEV

Glede na medsebojno lego spajanih elementov (2/2): • vogalni spoji (za sestavo odprtih in zaprtih votlih profilov, za

privaritev prirobic, spajanje podelementov v ločne konstrukcije... );

• prekrivni zvarni spoji (overlapped joints) (spajanje tenkih pločevin in tenkostenih profilov, pripajanje priključkov, ... ).

[1]

[1]

104

TIPI ZVARNIH SPOJEV

Glede na zvar, s katerim izvedemo spoj (1/5):• čelni zvar (butt weld)

• kotni zvar (fillet weld)

[2]

[2]

105

TIPI ZVARNIH SPOJEV

Glede na zvar, s katerim izvedemo spoj (2/5):

• utorni zvar (slot weld) [2]

� je kotni zvar v okrogli ali podolgovati luknji�se sme uporabljati le za prenos strižnih obremenitev v

skupni ravnini spajanih elementov ali za preprečitev izbočitve oziroma odmika prekrovnega dela v spoju.

36

106

TIPI ZVARNIH SPOJEVGlede na zvar, s katerim izvedemo spoj (3/5):

• očesni zvar (plug weld)

[2]

�zapolni okroglo ali podolgovato luknjo. �se sme uporabiti za:

- prenos strižnih obrem. v skupni ravnini med spajanimi elementi- za preprečitev izbočenja ali odmika prekrivnega elementa - za medsebojno spojitev komponent v varjenem nosilnem elementu (npr. četrta stranica na prečni okrepitvi, kadar ni druge možnosti(1))

107

TIPI ZVARNIH SPOJEV


• vari v lijakastem žlebu (flare groove weld)

• robni zvarni spoj (edge weld)

[1]

[2]

Debelina vara se ugotavlja s poskusnim varjenjem

108

TIPI ZVARNIH SPOJEV

• točkovni zvar (spot weld)

• kolutni zvar, neprekinjeni točkovni zvar (seam weld, spot weld seam)

[1]

[1]


37

109

TIPI ZVARNIH SPOJEV

Glede na popolnost prevaritve stene priključnega elementa:

• spoji s popolnim prevarom;

• spoji z delnim in plitvim prevarom.

Poseben pojem je tesnilni var (seal weld).

[2]

[2]

110

Osnovne predpostavke pri dimenzioniranju zvarov:

• zvari so homogeni in izotropni;

• pri dimenzioniranju statično obremenjenih varjenih konstrukcij se upošteva imenske napetosti zaradi zunanjih obremenitev. Napetostne konice in zaostale napetosti zaradi oblike varov se zanemari.

• lokalne zaostale napetosti in konice napetosti lahko v dejanskem varu dosežejo ali celo presežejo mejo plastičnosti. Duktilnost jekla (kovin) tedaj vodi do prerazporeditve napetosti prečno in vzdolž osi vara.

111

Teoretične zahteve za kvalitetno izvedbo zvarov (1/2):

• variv osnovni material; • pripravljen ustrezen žleb;• ustrezen dodajni in pomožni material;• suh in čist dodajni material (bazična elektroda sušena tik pred

uporabo);• var mora biti varen pred pojavom razpok;• izbran ustrezen tehnološki postopek;• ustrezni varilski parametri;• če se vari ročno, mora imeti varilec atest za določen material in

za določen varilski položaj;• varilski položaj naj bo optimalen;• uporablja naj se priložne ploščice;• željena kvaliteta zvara mora biti označena na tehniški risbi;

38

112

Teoretične zahteve za kvalitetno izvedbo zvarov (2/2):

• potrebna je medfazna kontrola (osnovni mat., dodajni mat., tehnološki param., varilska lega, varilec/varilni avtomat);

• potrebna je prevzemna kontrola vara (kontrola prisotnosti razpok na in pod površino). Neporušne metode kontrole: vizualna kontrola in penetranti za površinske razpoke ter ultrazvok, röntgenski posnetki in posnetki z izotopi za razpoke pod površino. Kontrolni postopek za nosilne zvare mora biti tak, da ob kontroli nastane trajni dokument o stanju zvara.;

• zvari, kjer so odkrite razpoke, se zavrnejo in jih je potrebno izdelati ponovno.

113

Klasifikacija čelnih zvarnih spojev po kavliteti (1/4)

Obstajajo različne klasifikacije zvarov glede na njihovo kvaliteto. Za preračun nosilnih elementov, ki so dimenzionirani po napetostnem kriteriju, se uporablja sledeča klasifikacija:

S ...... soležni zvari specialne kvalitete;I. ..... soležni zvari I. kvalitete;(II. ... soležni zvari II. kvalitete).

Za vse kvalitete je potrebno zagotoviti izpolnitev vseh naštetih teoretičnih zahtev za kvalitetno izvedbo zvarov.

Poleg kvalitet so predpisane tudi dopustne napetosti.

114


Poleg vseh naštetih teoretičnih zahtev za kvalitetno izvedbo zvarov je potrebnoza soležni zvar specialne (S) kvalitete:

• očiščen (izbrušen ali izdleten) in povarjen koren vara;• brušenje temena zvara (na obeh straneh) do nivoja

površine osnovnega materiala. Smer brušenja mora biti taka, da so raze od brušenja v smeri delovanja največjih normalnih napetosti;

• obvezna priležna ploščica za začetek in za iztek zvara (se po varjenju odstrani);

• vsak var je po celotni dolžini (100 %) kontroliran z metodo, ki da ponovljiv dokument;

• vsak var je 100 % vizualna pregledan.

39

115


Poleg vseh naštetih teoretičnih zahtev za kvalitetno izvedbo zvarov je potrebno za soležni zvar prve (I.) kvalitete:• zahteve za izdelavo enake, kot pri zvarih S kvalitete, ni pa

predpisano brušenje;• vsak var je kontroliran z metodo, ki da ponovljiv dokument

vendar je potrebna kontrola celotne dolžine (100 %) le pri močno obremenjenih zvarih (z napetostjo v višini 80 % dopustne ali višjo), drugače pa je dovolj 10 % kontrola(naključni izbor mesta kontrole);

• vsak var je 100 % vizualna pregledan.

116


Poleg vseh naštetih teoretičnih zahtev za kvalitetno izvedbo zvarov je potrebno za soležni zvar druge (II.) kvalitete:• zahteve za izdelavo enake, kot pri zvarih S kvalitete, ni pa

predpisano brušenje;• prav tako je dopustna korenska ploščica (v tem primeru ni

obvezno čiščenje in povaritev korena);• kontrola z metodo, ki da ponovljiv dokument ni

predpisana. Še vedno se izvaja 100 % vizualna kontrola.

Predstavljena klasifikacija velja tudi za T in križne spoje, izvedene z zvari s polno prevaritvijo! V takem primeru je potrebna tudi kontrola pločevine na večplastnost.

117

Klasifikacija kotnih zvarov po kavliteti

Kotni zvari so lahko:S ......kotni zvari specialne kvalitete;I. .....kotni zvari I. kvalitete.

Za obe kvaliteti je potrebno zagotoviti izpolnitev vseh naštetih teoretičnih zahtev za kvalitetno izvedbo zvarov. Kontrola z dokumentom se ne zahteva, ker se je ne da izvesti.

Kotni zvar S kvalitete je brušen, I. kvalitete pa ne. Brusi se teme kotnega zvara in pa oba konca.

Tudi pri T in križnih spojih, izvedenih s kotnimi vari, je potrebna kontrola na večplastnost, kadar v pločevini nastopajo velike napetosti, kar pa ni pogosto.

40

118

Čelni (soležni) zvar (butt weld, Stumpfnaht)s polno in delno prevaritvijo

Čelni zvar s polno prevaritvijo: priključevani element se po debelini v popolnosti pretali, zlije z dodajnim materialom in privari na sosednji element. Praviloma se vari s polno prevaritvijo izvajajo z obeh strani (če dostopnost to dopušča). Kadar druga stran ni dostopna, je najboljša rešitev neodstranljiv ali odstranljiv podložni rob (ploščica).

Čelni zvar z delno prevaritvijo: priključevani element se po debelini delno pretali in delno privari na sosednji element.

Prekinjenih čelnih zvarov se ne uporablja.

119

Enostranskih delno prevarjenih čelnih varov se ne uporablja za prevzem upogibnega momenta okrog vzdolžne osi vara, če le-ta povzroča natezne napetosti v korenu vara, niti znatnih nateznih sil v priključnem elementu, ki tudi povzročajo tak upogibni moment.

Nateznim napetostim v korenu vara se izogibamo tudi pri polni prevaritvi:

[1]

120

Enostranski delno prevarjen čelni var se sme uporabitipri čelnem priključku pravokotne ali okrogle cevi (T-, Y- in X- spoj), kjer je tak var izveden po celem obsegu.

[2]

41

121

Projektna nosilnost (odpornost) čelnega zvara za statične obremenitve

je načeloma enaka projektni nosilnosti šibkejšega elementa v spoju pod predpostavko, da je zvar izdelan z ustreznim dodajnim materialom in ustrezno tehnologijo, ki zagotavljata v celotnem varu minimalno mejo plastičnosti in spodnjo mejo trdnosti, ki sta vsaj enaki osnovnemu materialu v spoju.

Pri mnogih skupinah nosilnih konstrukcij je taka naosilnost vezana na natančne preglede tovrstnih varov z neporušnimi metodami (ultrazvok, röntgen). Če teh preiskav ni, se kljub kvaliteti zahteva znižanje projektnih oziroma dopustnih vrednosti za faktor k < 1. Dopustna napet. v solež. zvaru se tedaj izračuna:

122

Tabela: Vrednosti koeficienta k (za soležne varjene spoje ter za T in križne spoje ob polni prevaritvi)

123

Projektna nosilnost čelnega zvara s polno prevaritvijo

42

124


Računska dolžina soležnega zvara je je načeloma njegova celotna dolžina, kjer ima var polno debelino.

Soležni var ima polno debelino in s tem polno nosilnost po celotni širini zvarjenih pločevin b, kadar je izveden z uporabo priložnih ploščic, ki imajo izdelan enak žleb, kot je na osnovnem materialu:

l = b

[1]

125


Kadar se ne uporablja priložnih ploščic, je računska dolžina manjša. Za vsak začetek in konec varjenja brez takih ploščic se dolžina zmanjša za eno debelino zbara a:

l = b – 2a

l b

[1]

126


Računska debelina soležnega zvara:

[1]

43

127

Projektna nosilnost delno prevarjenega čelnega zvara za statične obremenitve

Kjer se za delno prevarjeni čelni zvar pripravi žlebove: 1/2V, V, J, U ali plitev K, se v preračunu upošteva:

a = anom - 2 mm

razen, če je možno s predhodnimi testiranji dokazati globljo prevaritev.

Enako pravilo velja za čelni zvar v delni prevaritvi v T-spoju, če neprevarjen del presega petino debeline stene ali 3 mm.

128

Projektna nosilnost delno prevarjenega čelnega zvara z obojestranskim kotnim zvarom v T ali križnem spoju za

statične obremenitve

Kadar je v T- spoju, ki sestoji iz dveh delnih prevaritev s čelnim varom z dodanima kotnima varoma, neprevarjen del manjši od petine debeline stene in tudi manjši od 3 mm, ter je skupna debelina obeh varov brez neprevarjenega osrednjega dela večja ali enaka debelini priključne stene, se vzame, da je celotna debelina prevarjena.

129

Kotni zvar (fillet weld, Kehlnaht)

Kotni zvari se uporabljajo za spajanje dveh elementov preko njunih bočnih površin, ki tvorita medsebojni kot od 60° do 120°. Pri kotih manjših od 60° in večjih od 120°, se kotni zvar ne smatra več nosilen. Pri kotih večjih od 120° je možno kotni zvar premakniti na čelno stran priključevane pločevine, s čimer so pogoji za kvaliteten kotni zvar zopet vzpostavljeni.

Področje uporabe kotnih zvarov je zelo široko: • Pogosto se jih uporablja za vzdolžno spajanje pločevin in

profiliranih polizdelkov pri izdelavi močnejših odprtih in zaprtih enoosnih varjenih nosilnih elementov.

• Enako pri izdelavi varjenih ortotropnih ploskovnih in prostorskih konstrukcij.

• Zelo so uporabni pri prekrivnih spojih pločevin in profiliranih polizdelkov (klasična in deloma tudi cevna paličja).

44

130

Kotni zvar

Enostranski kotni vari se ne uporabljajo, če naj bi prevzemali s svoje korenske strani natezno napetost (natezna osna sila v priključnem elementu, upogibni moment z nategom na korenski strani).

131

Kotni zvar

Kotni var samo z ene strani se sme uporabiti v grupi ostalih tipov vara na delu obsega priključene cevi, ki je po celem obsegu privarjena na osnovno cev.

[2]

132

Kotni zvar

Kotni var samo z ene strani se sme uporabiti v grupi ostalih tipov vara na delu obsega priključene cevi, ki je po celem obsegu privarjena na osnovno cev.

Kotnih zvarov ne končujemo na vogalu pripojenega elementa ali dela, ampak jih je potrebno nadaljevati po zavoju vsaj še dve polni debelini vara, kjerkoli je to možno v isti ravnini. Končne zavoje je potrebno naznačiti na risbi. To pomeni, da kotnih varov tudi ne začenjamo na vogalu.

45

133

Projektna nosilnost (odpornost) kotnih varov za statične obremenitve

Dopustna napetost kotnega vara:

134

Projektna nosilnost kotnih varov za statične obremenitve

135


Nosilna dolžina (effective length)

je načeloma njegova celotna dolžina, kjer ima var polno debelino. Kadar se ne uporablja priložnih ploščic, je računska dolžina manjša:

l = b – 2a .b

Obstajajo izjeme.1. Kotnih varov z dolžino, ki je krajša od njegovih šestih

debelin (lw < 6a), se ne upošteva kot nosilne.

[1]

46

136


Nosilna dolžina (effective length)

2. Dolgi kotni vari (daljši od 150 a) v prekrivnih spojih (overlapped joints), ki so v smeri delujoče sile, se ne upoštevajo v svoji polni dolžini* (Lw,eff < Lj ). Efektivna dožina se izračuna:

Lw,eff = βLw . Lj

βLw = 1,0 pri Lj ≤ 150 aβLw = 1,2 - 0,2 Lj/(150 a) pri Lj ≥ 150 aLj ... dolžina kotnega vara v smeri delovanja obremenitve.

* … Dolgi kotni vari, ki vežejo elemente (npr. pasnico in stojino) v varjenem enoosnem nosilnem elementu po celi dolžini, so polno nosilni.)

137

Računska debelina kotnega vara je višina največjega kotnemu zvaru včrtanega trikotnika. Ta višina se meri pravokotno na zunanjo stranico trikotnika (stranico ob temenu vara). Debelino kotnega vara se označuje s črko a.

[1]

[1]

[2]

138


Računska debelina kotnega vara pri nosilnih jeklenih konstrukcijah ne sme biti manjša od a = 3 mm.

Pri globokem uvaru se lahko upošteva povečana debelina, če je to dodatno debelino možno dokazati kot stalno dosegljivo.

Pri avtomatskem obločnem varjenju pod praškom se sme nominalna debelina vara povečati za 2 mm brez predhodnih raziskav, vendar največ za 20 % osnovne debeline vara.

[2]

47

139

Največja in najmanjša dovoljena debelina kotnih varov

Spodnja meja:tmax [mm] amin [mm]

4 – 12 3

(12) - 17 4

(17) – 25 5

(25) – 35 6

(35) - 50 7

(50) – 70 8

(70) - 10

140

Največja in najmanjša dovoljena debelina kotnih varov

tmin [mm] eeee

do 8,5 1,00

8,5 – (10) 0,95

10 – (12) 0,90

12 – (14) 0,85

14 – (20) 0,80

20 In več 0,7

Zgornja meja:

141

Oblikovanje vogalnih spojev

V izogib razslojevanju zaradi možne večplastnosti pločevin se detajle vogalnih varjenih spojev ustrezno prilagodi:

Primer 1 Primer 2

Razslojevanju

podvržen detajl

Izboljšan detajl[2]

48

142

Oblikovanje talilnih zvarnih spojev

[1]

143

Oblikovanje talilnih zvarnih spojev

[1]

144

Oblikovanje neojačanih T spojev Aktivna širina beff pri T spojih enoosnih tankostenih nosilnih elementov (brez ojačitvenih reber v spoju):

Primer 1 (pločevina na pasnico I-profila Primer 2 (ploč. na pas. škatlastega pr.)

[2]

(beff = efektivna oz. obremenjena dolžina zvarov)(Za popolno nosilnost zvarnega spoja so potrebna ojačitvena rebra.)

49

145

b

T-spoji z ojačitvijo

Aktivna širina beff pri T spojih z ojačitvenimi rebri v spoju: Primer 1 (pločevina na pasnico I-profila) Primer 2 (pločevina na pasnico

škatlastega profila)

[2]

(beff = obremenjena dolžina zvarov)(Za popolno nosilnost zvarnega spoja so potrebna ojačitvena rebra.)

Lahko dolgo ali kratko rebro.

146

Potrebna debelina vratnega vara pri I profilu

Vratni vari preprečujejo zdrs pasnic vzdolž stojin, s čimer prisilijo pasnice k sonošenju obremenitve in tako znatno povečajo togost in nosilnost (Iy in Wy).

z

x

Pri vratnih kotnih varih se upošteva le ttttII:

147


IZPELJAVA za primer nosilca na dveh podporah, obremenjenega s prečno silo F na sredini.

Velikost reakcij:

A B

50

148


Momentna ravnotežna enačba za stojino:(Opazuje se ½ nosilca in prerez na x=l/2.)

qs ... kontinuirana strižna obremenitev v vratnem zvaru:

149


Ravnotežna enačba sil za pasnico:

σ0 ... povprečna upogibna napetost v pasnici

150


Izpeljani obrazec za qs se vstavi v momentno ravnotežno enačbo:

51

151


V izpeljani obrazec za qs se vstavi izpeljani obrazec za σ0:

... velja pri relativno tankih pasnicah

152


Kadar so varjeni nosilci, ki so obremenjeni na strig in na upogib relativno kratki (dolžina manjša od štirih višin profila), so obremenitve vratnih zvarov relativno velike, zaradi česar mora biti tudi debelina zvara večja.

Z večanjem relativne dolžine upogibno-strižno obremenjenih elementov postajajo obremenitve vratnih zvarov relativno manjše. Tedaj so ti zvari praviloma na spodnji meji možne debeline.

Za vratni zvar se uporabljajo največkrat kotni zvari, pri dinamično obremenjenih konstrukcijah in pri žerjavih pa tudi čelni zvari. Za obojestranski kotni zvar mora veljati:

Pred NK 2 stabilnost kompaktnost zvari - lab.fs.uni-lj.silab.fs.uni-lj.si/lasok/index.html/gradivo_jerman_LASOK/NK_2_stabilnost... · 3 4 Uklon centri čno tla čno obremenjenih enoosnih

Documents