Važna stručna napomena: Ovo je arhivski obrazovni tekst, a ne trenutna specifikacija dizajna, statički proračun ili uputstva za proizvodnju i sastavljanje. Dimenzioniranje i izvođenje čeličnih konstrukcija mora biti u skladu sa važećim propisima i standardima, projektom ovlaštenog inženjera, proizvođačkom dokumentacijom, kontrolom materijala i zavarenih ili mehaničkih spojeva, kao i propisanim mjerama sigurnosti.
Projektovanje i izvođenje čeličnih konstrukcija nije dio aktuelne javne ponude Save Kusića. Današnji fokus proizvodnje sastoji se od drveni prozori, drveni-aluminijski prozori i vrata po narudžbi.
U čeličnim konstrukcijama nalaze se šipke, grede, posude, površinski oslonci itd. sastavljeni od valjanih profila. Veze moraju povezivati pojedinačne profile na način da čine strukturne dijelove koji djeluju kao jedna cjelina. To se postiže samo ako spojevi mogu sigurno prenijeti naprezanja koja nastaju između pojedinih dijelova. Kada postoji samo pritisak u spoju između dva dijela, napon se prenosi direktnim kontaktom između spojnog sredstva i elementa. Pored fiksnih priključaka, postoje i pokretni spojevi koji omogućavaju određena kretanja (zglobovi, centralni čepovi, izvlakači, ležajevi itd.).
Zakovice
O zakovicama će se reći samo osnovno, jer danas gotovo da i nisu u upotrebi - zamijenjene su zavrtnjima. To su čepovi, slični ekserima, koji se nalaze u otvorima na dijelovima koji se spajaju, a zatim zakivaju. Sirove zakovice (sl. 1) su napravljene od valjanog okruglog čelika. U slučaju čeličnih konstrukcija, zakovice su zakivane u jarko crvenom sjaju. Prilikom zakivanja, postojeća neobrađena glava zakivanja se dobro podupire odgovarajućim alatom. Krajnja glava se oblikuje pomoću čekića, uglavnom na pneumatski pogon, tek nakon što se vrat zakovice u potpunosti izbije. Za kvalitet zakivanja veoma je važno da vrat zakovice u potpunosti ispuni otvore. Prečnik zakovice je 1mm manji od prečnika rupe, vrat zakovice mora biti sabijen pritiskom ili udarcima pre nego što krajnja glava dobije oblik.
Sl. 1 - a) Sirova zakovica; b) Zakovica sa polukružnom glavom; c) Zakovica sa upuštenom glavom; d) Zakovica sa polukružnom glavom za kotlove
Naprezanje i čvrstoća pojedinačnih zakovica (statična)
Smične veze (sl. 2) čine najvažnije područje primjene zakovica u čeličnim konstrukcijama. Prema broju smično opterećenih sekcija vrata zakovice razlikuju se jednodelne, dvodelne i višedelne veze (sl. 3). Sa vezom prikazanom na sl. 4 (dvostruka veza) postoji simetrično stanje napona.
Sl.2
Sl. 3 - Jednodelni i dvodelni spoj
Pritisci između vrata i kućišta rupa zavise od debljine zakovice i dimenzija spojenih dijelova; njihova distribucija je data na sl. 4a. Za praktični proračun pretpostavljena je jednolika raspodjela napona po debljini lima (sl. 4b). Raspodjela naprezanja po obodu vrata zakovice data je na sl. 4c. Za dimenzionisanje se izračunava sa ravnomernom raspodelom po prečniku prema sl. 4d. Prosječna vrijednost σlm je napon preko omotača rupe.
Sl. 4 - Naponi po omotaču rupe; a) i c) stvarne; b) i d) uobičajene računske pretpostavke
Uobičajeni proračun zakovice
Čvrstoća na smicanje prvenstveno zavisi od materijala zakovice. Prilikom ocjenjivanja rezultata ispitivanja treba imati na umu da se materijal zakovice razlikuje od materijala od kojeg se spajaju limovi i da se zakivanjem povećava čvrstoća materijala zakovice.
Čvrstoća na pritisak po ovojnici rupe, kao najveća vrijednost opterećenja, nije tako jasno izražena kao čvrstoća na smicanje. Kada udaljenost e od kraja lima nije prevelika, zakovice ga pokidaju; Slika 5 prikazuje slike kvara. Naprezanje lomljenja duž omotača rupe, potrebno za sečenje krajeva listova, može biti za e < 2,5d prikazati obrascem σlB = σB e/d. Širina b je bez primetnog uticaja na jačinu gnječenja po omotaču rupe, σB je jačina na kidanje spojenih limova.
Sl. 5 - Vrste preloma
Historijska pravila zakovice
Prostor za zakovice. Razmak zakovica e (međuosovinsko rastojanje) je ograničen prema dolje zbog lakog zakivanja, vrhova naprezanja i smanjenja otpora rupa. Maksimalni razmak zakovica je ograničen, tako da se konektori ne smiju otvarati zbog opasnosti od rđe, niti se limovi smiju savijati pod pritiskom. Najveća udaljenost ovisi o debljini lima t. Uobičajeni razmaci zakovica za željezničke mostove i druge čelične konstrukcije razlikuju se u određenim granicama. Udaljenost od kraja je e1, i nalazi se u smjeru sile. Udaljenost od kraja e2 je okomita na smjer sile.
Položaj zakivanja. Zakovice su uglavnom raspoređene u pravilne šare zakovica i postavljene u ravnim linijama jedna iza druge. Za šire poprečne preseke potrebno je više redova zakovica (sl. 6), pri čemu treba slediti tabelu 1. Za unutrašnje strukturalne zakovice širokih zateznih šipki, može se povećati do udvostručenih vrijednosti iz tabele 1.
Sl. 6
Sl. 7 - Primjer zakovice za profilirani čelik
Vijci i čepovi
Vijci se gotovo uvijek koriste u konstrukcijama gdje je potrebno osigurati spoj. Vijci izrađeni od visokokvalitetnog materijala treba da prenose sile trenjem, dok smična čvrstoća i tlačna naprezanja na omotaču čepa ne doprinose značajno. U čeličnim konstrukcijama koriste se vijci s metričkim navojem. Pravila za postavljanje vijaka odgovaraju onima za zakovice istog promjera rupe d. Međutim, najmanja udaljenost ne smije biti manja od e = 3,5d, poželjno 4d. Ostale udaljenosti, korijeni i linearne mjere su isti kao za zakovice. Vijci moraju biti udaljeniji jedan od drugog od zakovica, zbog veće potrebe za prostorom za matice i ključ za vijke.
Za čelične konstrukcije uglavnom se razmatraju sljedeći oblici:
Neobrađeni šesterokutni vijci: imaju šesterokutnu maticu i podlošku Prečnik navoja d = 10 do 33 mm sa prečnicima rupa d1 = 11 do 34 mm. Ovi zavrtnji se obrađuju samo u navojima, tako da ostavite razmak od 0,5 do 2 mm između tela i rupe. Mora se voditi računa o većim silama, jer veze sa vijcima često pokazuju značajne deformacije.
Sl. 8 - Vijak
Protuvijci: njihove dimenzije odgovaraju sirovim šesterokutnim vijcima, ali imaju precizno cilindrično obrađeno tijelo tako da dobro ispunjavaju rupu. Ugrađeni vijci zamjenjuju sirove kada se trebaju prenijeti veće sile ili kada pomaci u spojevima moraju ostati unutar malih granica.
Podložne ploče: vijci se postavljaju sa podložnim pločama. Debljina ploče zavisi od veličine korišćenog zavrtnja.
Oznake: oznake, veličine rupa i vijaka su date u sljedećoj tabeli:
Sl. 9 - Oznake šrafova
Statički napon pojedinačnih vijaka
Spremne veze: Stanje naprezanja u vijčanim vezama je slično onom u zakovnim vezama. Prilikom dimenzioniranja izračunava se sa srednjim vrijednostima posmičnog naprezanja τm i pritiska na omotač rupe σlm. Poznato je da se pritisak na kućište rupe jako povećava kada navoji uđu u rupu, što stoga treba izbjegavati.
Otpor trenja kod normalnih spojeva sa vijcima je manji nego kod zakovanih spojeva, jer se pri zatezanju navrtki mogu postići samo relativno male sile zatezanja. Previše zategnuti će oštetiti navoje. Odnosi se na visokovrijedne zavrtnje koji čine otpor trenja u spojevima ključnim za njihovo ponašanje.
Smična čvrstoća ugrađenih cilindričnih čepova je ista kao i zakovica. Statički test kidanja ne može, u normalnim okolnostima, utvrditi bilo kakvu razliku između ugrađenih čepova i zakovica u smislu tlačne čvrstoće po ovojnici rupe. Prilikom opterećenja od zamora, proporcionalno manji otpor trenja je uzrok značajno drugačijeg ponašanja spojeva sa vijcima.
Sirovi vijci imaju manji otpor u spojevima pod opterećenjem do 20% zbog razmaka između rupe i tijela vijka. Zbog toga su dozvoljeni naponi za neobrađene vijke niže nego za ugrađene. Za dimenzionisanje treba uzeti stvarni prečnik tela d.
Zglobne kapice
Zglobne kapice pružaju vezu otpornu na napetost i pritisak gdje spojeni elementi mogu rotirati. Primjena na spojevima Gerber nosača, visećih pojaseva lančanih visećih mostova, spojeva zategnutih šipki u obliku spojeva itd. Mrežice sa spojevima u čvorovima na spoju, tzv. mostovi sa čepovima se gotovo više i ne grade. Velike sile trenja, koje se javljaju na čepovima, sprečavaju kretanje, dok se međusobna rotacija postiže samo većim momentima.
Sl. 10 - Poklopci, a) kapa sa zavrtnjem; b) pluto sa rascjepom; c) kapa jednog visećeg mosta
Stanje naprezanja u utikaču je uglavnom kao kod spojeva sa zakovicama. Čepovi se stoga dimenzioniraju u skladu sa srednjim posmičnim naprezanjem τm i prosječnim tlačnim naponom po ovojnici rupe σlm. Međutim, pošto se čepovi moraju lako okretati, σlm se uzima manje. Naponi savijanja u čepovima su uglavnom beznačajni, ali mogu dostići značajne vrijednosti kada su spojeni dijelovi visoko koncentrirani.
Za svaki stvarni objekat koriste se aktuelne metode proračuna, propisani zajednički detalji i projektna dokumentacija ovlaštenog stručnjaka. Ovaj tekst je sačuvan kao istorijski obrazovni izvor.