Důležitá poznámka pro odborníka: Toto je archivní vzdělávací text, nikoli aktuální specifikace návrhu, statický výpočet nebo výrobní a montážní pokyny. Dimenzování a provádění ocelových konstrukcí se musí řídit platnými předpisy a normami, projektem autorizovaného inženýra, dokumentací výrobce, kontrolou materiálů a svarových nebo mechanických spojů a také předepsanými bezpečnostními opatřeními.
Návrh a výstavba ocelových konstrukcí není součástí aktuální veřejné nabídky Savo Kusić. Dnešní výrobní zaměření se skládá z dřevěných oken, dřevěno-hliníkových oken a zakázkových dveří.
V ocelových konstrukcích jsou tyče, nosníky, nádoby, povrchové podpěry atd. složené z platných profilů. Spoje musí spojovat jednotlivé profily tak, aby tvořily konstrukční díly, které působí jako jeden celek. Toho je dosaženo pouze tehdy, pokud spoje dokážou bezpečně přenášet napětí, která vznikají mezi jednotlivými díly. Když je ve spojení mezi dvěma částmi pouze tlak, napětí se přenáší přímým kontaktem mezi spojovacím prostředkem a prvkem. Kromě pevných spojů existují také pohyblivé spoje, které umožňují určité pohyby (klouby, centrální zátky, stahováky, ložiska atd.).
Nýty
O nýtech bude řečeno jen to základní, protože se dnes téměř nepoužívají - nahradily je šrouby. Jsou to zátky, podobné hřebíkům, které se nacházejí v otvorech v dílech, které se mají spojovat a následně nýtovat. Surové nýty (obr. 1) jsou vyrobeny z válcované kruhové oceli. U ocelových konstrukcí jsou nýty nýtovány v jasně červeném lesku. Při nýtování se stávající surová hlava nýtu dobře podepře vhodným nástrojem. Koncová hlava se tvaruje pomocí kladiva, většinou pneumaticky poháněného, až po úplném zaražení hrdla nýtu. Pro kvalitu nýtování je velmi důležité, aby hrdlo nýtu zcela vyplňovalo otvory. Průměr nýtu je o 1mm menší než průměr otvoru, krk nýtu musí být zhutněn tlakem nebo razníky, než se koncová hlava vytvaruje.
Obr. 1 - a) Surový nýt; b) Nýt s půlkruhovou hlavou; c) Nýt se zápustnou hlavou; d) Nýt s půlkulatou hlavou pro kotle
Napětí a pevnost jednotlivých nýtů (statické)
Smykové spoje (obr. 2) tvoří nejdůležitější oblast použití nýtů v ocelových konstrukcích. Podle počtu smykem namáhaných úseků hrdla nýtu se rozlišují jednodílné, dvoudílné a vícedílné spoje (obr. 3). S připojením znázorněným na Obr. 4 (dvojité připojení) existuje symetrický stav napětí.
Obr. 2
Obr. 3 - Jednodílné a dvoudílné připojení
Tlaky mezi dveřmi a pláštěm otvorů závisí na tloušťce nýtů a rozměrech spojovaných dílů; jejich rozložení je dáno Obr. 4a. Pro praktický výpočet se předpokládalo rovnoměrné rozložení napětí po tloušťce plechu (obr. 4b). Rozložení napětí po obvodu hrdla nýtu je uvedeno na Obr. 4c. Pro dimenzování se počítá s rovnoměrným rozložením po průměru podle obr. 4d. Průměrná hodnota σlm je napětí na obálce otvoru.
Obr. 4 - Napětí na obálku otvoru; a) ac) skutečné; b) ad) obvyklé předpoklady výpočtu
Normální výpočet nýtů
Pevnost ve smyku závisí především na materiálu nýtu. Při vyhodnocování výsledků zkoušek je třeba mít na paměti, že materiál nýtů je odlišný od materiálu, ze kterého jsou plechy spojeny a že pevnost materiálu nýtu se zvyšuje nýtováním.
Pevnost v tlaku na obálku otvoru jako nejvyšší hodnota zatížení není tak jasně vyjádřena jako pevnost ve smyku. Když vzdálenost e od konce plechu není příliš velká, nýty jej roztrhnou; Obr. 5 ukazuje obrázky poruch. Tlakové napětí podél obálky otvoru, potřebné pro střihání konců plechů, může být 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.
Obr. 5 - Typy zlomenin
Historická pravidla nýtů
Rozteč nýtů. Rozteč nýtů e (rozvor) je omezena směrem dolů kvůli snadnému nýtování, špičkám napětí a snížení odporu v otvoru. Maximální rozteč nýtů je omezená, proto se spojky nesmí otevírat kvůli riziku prorezivění, ani se nesmí plechy ohýbat pod tlakem. Největší vzdálenost závisí na tloušťce plechu t. Obvyklé rozteče nýtů pro železniční mosty a jiné ocelové konstrukce se v určitých mezích liší. Vzdálenost od konce je e1 a je ve směru síly. Vzdálenost od konce e2 je kolmá ke směru působení síly.
Pozice nýtování. Nýty jsou většinou uspořádány do pravidelných nýtovacích vzorů a umístěny v přímých liniích za sebou. Pro širší sekce je zapotřebí více řad nýtů (obr. 6), přičemž je třeba postupovat podle tabulky 1. U vnitřních konstrukčních nýtů širokých tažných vzpěr lze zvýšit na dvojnásobek hodnot z tabulky 1.
Obr. 6
Obr. 7 - Příklad nýtů pro profilovanou ocel
Šrouby a zátky
Šrouby se téměř vždy používají v konstrukcích, kde je nutné zajistit spoj. Šrouby vyrobené z vysoce kvalitního materiálu by měly přenášet síly třením, přičemž pevnost ve smyku a tlaková napětí na plášti zátky se významně nepodílejí. V ocelových konstrukcích se používají šrouby s metrickým závitem. Pravidla pro použití šroubů odpovídají pravidlům pro nýty se stejným průměrem otvoru d. Nejmenší vzdálenost však nesmí být menší než e = 3,5d, nejlépe 4d. Ostatní vzdálenosti, kořeny a lineární míry jsou stejné jako u nýtů. Šrouby musí být od sebe dále odsazeny než nýty, kvůli větší potřebě místa pro matice a šroubový klíč.
U ocelových konstrukcí jsou uvažovány především tyto formy:
Surové šestihranné šrouby: mají šestihrannou matici a podložku Průměr závitu d = 10 až 33 mm s průměry díry d1 = 11 až 34 mm. Tyto šrouby jsou obrobeny pouze v závitech, takže počítejte s mezerou 0,5 až 2 mm mezi tělem a otvorem. Je třeba dávat pozor na vyšší síly, protože spoje se šrouby často vykazují značné deformace.
Obr. 8 - Šroub
Screws: svými rozměry odpovídají surovým šestihranným šroubům, ale mají přesně válcové opracované tělo, aby dobře vyplňovaly otvor. Nasazené šrouby nahrazují neopracované šrouby, když je třeba přenést větší síly nebo když pohyby ve spojích musí zůstat v malých mezích.
Backing plates: šrouby se aplikují s nosnými deskami. Tloušťka dlahy závisí na velikosti použitého šroubu.
Značení: označení, velikosti otvorů a šroubů jsou uvedeny v následující tabulce:
Obr. 9 - Stopy po šroubech
Statické napětí jednotlivých šroubů
Smykové spoje: Stav napětí u šroubových spojů je podobný jako u nýtovaných spojů. Při dimenzování se počítá s průměrnými hodnotami smykového napětí τm a tlaku na plášť otvoru σlm. Je známo, že tlak na pouzdro otvoru se značně zvyšuje, když závity vstupují do otvoru, čemuž je proto třeba se vyhnout.
Třecí odpor u běžných spojů se šrouby je nižší než u nýtovaných tvarovek, protože při utahování matic lze dosáhnout pouze relativně malých utahovacích sil. Přílišné utažení poškodí závity. Týká se vysoce hodnotných šroubů, které činí třecí odpor ve spojích zásadní pro jejich chování.
Pevnost ve smyku nasazených válcových zátek je stejná jako u nýtů. Statická zkouška roztržení nemůže za normálních okolností určit žádný rozdíl mezi nasazenými zátkami a nýty, pokud jde o pevnost v tlaku na obal otvoru. Při únavovém zatížení je úměrně nižší třecí odpor příčinou výrazně odlišného chování spojů se šrouby.
Hrubé šrouby mají nižší odpor ve smykových spojích až do 20% kvůli mezeře mezi otvorem a tělem šroubu. Z tohoto důvodu jsou přípustná napětí pro surové šrouby nižší než pro šrouby sesazené. Pro dimenzování je třeba vzít skutečný průměr tělesa d.
Kloubové krytky
Kloubové krytky poskytují spojení odolné vůči tahu a tlaku, kde lze připojované prvky otáčet. Aplikace na spoje podpěr Gerber, zavěšené pásy řetězových závěsných mostů, spoje napnutých tyčí ve formě spojů atd. Mřížky s napojením v uzlech do spoje, tkzv. mosty s korky se už skoro nestaví. Velké třecí síly, které na zástrčkách vznikají, zabraňují pohybu, přičemž vzájemné rotace je dosaženo pouze s většími momenty.
Obr. 10 - Uzávěry, a) uzávěr se šroubem; b) korek s rozštěpem; c) zástrčka jednoho visutého mostu
Napětí v zástrčce je většinou jako u nýtovaných spojů. Hmoždinky jsou proto dimenzovány podle středního smykového napětí τm a průměrného napětí v tlaku na obálku otvoru σlm. Protože se však zástrčky musí snadno otáčet, σlm se bere méně. Ohybová napětí v zástrčkách jsou většinou nevýznamná, ale mohou dosáhnout významných hodnot, když jsou spojované sekce vysoce koncentrované.
Pro každý reálný objekt jsou použity aktuální výpočtové metody, předepsané detaily spojů a projektová dokumentace autorizovaného odborníka. Tento text je zachován jako historický vzdělávací zdroj.