Σημαντική σημείωση ειδικού: Αυτό είναι ένα αρχειακό εκπαιδευτικό κείμενο, όχι μια τρέχουσα προδιαγραφή σχεδίασης, στατικός υπολογισμός ή οδηγίες κατασκευής και συναρμολόγησης. Η διαστασιολόγηση και η εκτέλεση των μεταλλικών κατασκευών πρέπει να ακολουθεί έγκυρους κανονισμούς και πρότυπα, το έργο εξουσιοδοτημένου μηχανικού, την τεκμηρίωση του κατασκευαστή, τον έλεγχο υλικών και συγκολλημένων ή μηχανικών αρμών, καθώς και προβλεπόμενα μέτρα ασφαλείας.
Ο σχεδιασμός και η κατασκευή μεταλλικών κατασκευών δεν αποτελεί μέρος της τρέχουσας δημόσιας προσφοράς της Savo Kusić. Η σημερινή εστίαση στην παραγωγή αποτελείται από ξύλινα παράθυρα, παράθυρα από ξύλο-αλουμίνιο και προσαρμοσμένες πόρτες.
Στις μεταλλικές κατασκευές υπάρχουν ράβδοι, δοκοί, δοχεία, επιφανειακά στηρίγματα κ.λπ. που αποτελούνται από έγκυρα προφίλ. Οι συνδέσεις πρέπει να συνδέουν μεμονωμένα προφίλ με τέτοιο τρόπο ώστε να σχηματίζουν δομικά μέρη που λειτουργούν ως ενιαία μονάδα. Αυτό επιτυγχάνεται μόνο εάν οι συνδέσεις μπορούν να μεταφέρουν με ασφάλεια τις τάσεις που εμφανίζονται μεταξύ των επιμέρους εξαρτημάτων. Όταν υπάρχει μόνο πίεση στη σύνδεση μεταξύ των δύο μερών, η τάση μεταφέρεται με άμεση επαφή μεταξύ του μέσου σύνδεσης και του στοιχείου. Εκτός από τις σταθερές συνδέσεις, υπάρχουν και κινητές συνδέσεις που επιτρέπουν ορισμένες κινήσεις (αρθρώσεις, κεντρικά βύσματα, εξολκείς, ρουλεμάν κ.λπ.).
Πριτσίνια
Μόνο τα βασικά θα ειπωθούν για τα πριτσίνια, γιατί σήμερα σχεδόν δεν χρησιμοποιούνται - έχουν αντικατασταθεί από βίδες. Πρόκειται για βύσματα, παρόμοια με καρφιά, που βρίσκονται στα ανοίγματα των εξαρτημάτων που πρόκειται να ενωθούν και στη συνέχεια να καρφωθούν. Τα ακατέργαστα πριτσίνια (εικ. 1) είναι κατασκευασμένα από έλασης στρογγυλού χάλυβα. Στην περίπτωση των χαλύβδινων κατασκευών, τα πριτσίνια είναι καρφωμένα σε έντονο κόκκινο χρώμα. Κατά το πριτσίνωμα, η υπάρχουσα ακατέργαστη κεφαλή πριτσινιού στηρίζεται καλά με κατάλληλο εργαλείο. Η ακραία κεφαλή διαμορφώνεται χρησιμοποιώντας ένα σφυρί, κυρίως με πνευματική κίνηση, μόνο αφού ο λαιμός του πριτσινιού έχει οδηγηθεί πλήρως. Για την ποιότητα του πριτσινίσματος, είναι πολύ σημαντικό ο λαιμός του πριτσινιού να γεμίζει πλήρως τις τρύπες. Η διάμετρος του πριτσινιού είναι 1mm μικρότερη από τη διάμετρο της οπής, ο λαιμός του πριτσινιού πρέπει να συμπιέζεται με πίεση ή διάτρηση προτού σχηματιστεί η ακραία κεφαλή.
Εικ. 1 - α) Ακατέργαστο πριτσίνι. β) Πριτσίνι με ημικυκλική κεφαλή. γ) Πριτσίνι με βυθισμένη κεφαλή. δ) Πριτσίνι με ημικυκλική κεφαλή για λέβητες
Τάση και αντοχή μεμονωμένων πριτσινιών (στατικά)
Συνδέσεις διάτμησης (εικ. 2) αποτελούν το σημαντικότερο πεδίο εφαρμογής των πριτσινιών σε μεταλλικές κατασκευές. Ανάλογα με τον αριθμό των διατμημένων τμημάτων του λαιμού του πριτσινιού, διακρίνονται οι μονοκόμματες, δύο και πολυτεμαχικές συνδέσεις (εικ. 3). Με τη σύνδεση που φαίνεται στο σχ. 4 (σύνδεση διπλής κοπής) υπάρχει συμμετρική κατάσταση τάσης.
Εικ. 2
Εικ. 3 - Σύνδεση ενός και δύο τεμαχίων
Οι πιέσεις μεταξύ της πόρτας και του περιβλήματος των οπών εξαρτώνται από το πάχος των πριτσινιών και τις διαστάσεις των ενωμένων μερών. Η κατανομή τους δίνεται από το σχ. 4a. Για τον πρακτικό υπολογισμό, υποτέθηκε μια ομοιόμορφη κατανομή της τάσης στο πάχος του φύλλου (εικ. 4b). Η κατανομή της τάσης γύρω από την περιφέρεια του λαιμού του πριτσινιού δίνεται στο σχ. 4c. Για τη διαστασιολόγηση, υπολογίζεται με ομοιόμορφη κατανομή στη διάμετρο σύμφωνα με το σχ. 4d. Η μέση τιμή του σlm είναι η τάση κατά μήκος του περιβλήματος της οπής.
Εικ. 4 - Τάσεις ανά φάκελο οπής. α) και γ) πραγματικό· β) και δ) συνήθεις υποθέσεις υπολογισμού
Κανονικός υπολογισμός πριτσινιών
Η αντοχή στη διάτμηση εξαρτάται κυρίως από το υλικό του πριτσινιού. Κατά την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της δοκιμής, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι το υλικό των πριτσινιών είναι διαφορετικό από αυτό από το οποίο συνδέονται τα φύλλα και ότι η αντοχή του υλικού του πριτσινιού αυξάνεται με το πριτσίνωμα.
Η αντοχή σε θλίψη ανά περίβλημα οπής, ως η υψηλότερη τιμή φορτίου, δεν εκφράζεται τόσο καθαρά όσο η διατμητική αντοχή. Όταν η απόσταση e από το άκρο του φύλλου δεν είναι πολύ μεγάλη, τα πριτσίνια το σκίζουν. Το Σχ. 5 δείχνει εικόνες ανάλυσης. Η τάση σύνθλιψης κατά μήκος του περιβλήματος της οπής, που απαιτείται για την κοπή των άκρων των φύλλων, μπορεί να είναι 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.
Εικ. 5 - Τύποι καταγμάτων
Historical Rivet Rules
Περιτσίνια Spacing. Η απόσταση των πριτσινιών e (μεταξόνιο) περιορίζεται προς τα κάτω λόγω του εύκολου πριτσινίσματος, των κορυφών καταπόνησης και της μείωσης της αντίστασης των οπών. Η μέγιστη απόσταση των πριτσινιών είναι περιορισμένη, επομένως οι σύνδεσμοι δεν πρέπει να ανοίγουν λόγω του κινδύνου σκουριάς, ούτε να λυγίζουν τα φύλλα υπό πίεση. Η μεγαλύτερη απόσταση εξαρτάται από το πάχος του φύλλου t. Οι συνήθεις αποστάσεις πριτσινιών για σιδηροδρομικές γέφυρες και άλλες μεταλλικές κατασκευές διαφέρουν εντός ορισμένων ορίων. Η απόσταση από το άκρο είναι e1 και είναι προς την κατεύθυνση της δύναμης. Η απόσταση από το άκρο e2 είναι κάθετη στην κατεύθυνση της δράσης της δύναμης.
Θέση πριτσινιών. Τα πριτσίνια είναι διατεταγμένα ως επί το πλείστον σε κανονικά σχέδια πριτσινιών και τοποθετούνται σε ευθείες γραμμές το ένα πίσω από το άλλο. Με φαρδύτερα τμήματα, χρειάζονται περισσότερες σειρές πριτσινιών (εικ.6), όπου πρέπει να ακολουθηθεί ο πίνακας1. Για εσωτερικά δομικά πριτσίνια ράβδων ευρείας τάσης, μπορεί να αυξηθεί έως και δύο φορές τις τιμές από τον πίνακα1.
Sl.6
Sl.7- Παράδειγμα πριτσινιών για προφίλ χάλυβα
Βίδες και βύσματα
Οι βίδες χρησιμοποιούνται σχεδόν πάντα σε κατασκευές όπου είναι απαραίτητο να ασφαλιστεί η σύνδεση. Τα μπουλόνια από υλικό υψηλής ποιότητας θα πρέπει να μεταδίδουν δυνάμεις με τριβή, ενώ η αντοχή σε διάτμηση και οι θλιπτικές τάσεις στο κέλυφος του βύσματος δεν συμβάλλουν σημαντικά. Σε μεταλλικές κατασκευές χρησιμοποιούνται βίδες με μετρικά σπειρώματα. Οι κανόνες για την εφαρμογή βιδών αντιστοιχούν σε αυτούς για τα πριτσίνια της ίδιας διαμέτρου οπής d. Ωστόσο, η μικρότερη απόσταση δεν πρέπει να είναι μικρότερη από e =3,5δ, καλύτερα4ρε. Άλλες αποστάσεις, ρίζες και γραμμικές μετρήσεις είναι οι ίδιες όπως για τα πριτσίνια. Τα μπουλόνια πρέπει να απομακρύνονται περισσότερο το ένα από το άλλο σε σχέση με τα πριτσίνια, λόγω της μεγαλύτερης ανάγκης για χώρο για τα παξιμάδια και το κλειδί των μπουλονιών.
Για τις μεταλλικές κατασκευές λαμβάνονται υπόψη κυρίως οι ακόλουθες μορφές:
Ακατέργαστα εξαγωνικά μπουλόνια: έχουν εξαγωνικό παξιμάδι και ροδέλα Διάμετρος σπειρώματος d =10να33 mmμε διαμέτρους οπών d1=11να34 mm. Αυτές οι βίδες επεξεργάζονται μόνο στα σπειρώματα, οπότε πρέπει να υπολογίσετε με διάκενο0,5να2 mmανάμεσα στο σώμα και την τρύπα. Πρέπει να δίνεται προσοχή με υψηλότερες δυνάμεις, επειδή οι βιδωτές συνδέσεις παρουσιάζουν συχνά σημαντική παραμόρφωση.
Εικ. 8 - Βίδα
Βίδες: οι διαστάσεις τους αντιστοιχούν σε ακατέργαστες εξάγωνες βίδες, αλλά έχουν ένα επεξεργασμένο σώμα με ακρίβεια κυλινδρικό ώστε να γεμίζουν καλά την τρύπα. Οι τοποθετημένες βίδες αντικαθιστούν τις ακατέργαστες όταν πρέπει να μεταδοθούν μεγαλύτερες δυνάμεις ή όταν οι κινήσεις στις συνδέσεις πρέπει να παραμείνουν εντός μικρών ορίων.
Πλάκες στήριξης: εφαρμόζονται βίδες με πλάκες στήριξης. Το πάχος της πλάκας εξαρτάται από το μέγεθος της βίδας που χρησιμοποιείται.
Markings: οι σημάνσεις, τα μεγέθη οπών και βιδών δίνονται στον ακόλουθο πίνακα:
Εικ. 9 - Σημάδια βιδών
Στατική καταπόνηση μεμονωμένων βιδών
Συνδέσεις διάτμησης: Η κατάσταση καταπόνησης στις βιδωμένες συνδέσεις είναι παρόμοια με αυτή στις συνδέσεις με πριτσίνια. Κατά τη διαστασιολόγηση, υπολογίζεται με τις μέσες τιμές της διατμητικής τάσης τm και της πίεσης στο περίβλημα της οπής σlm. Είναι γνωστό ότι η πίεση στο περίβλημα της οπής αυξάνεται πολύ όταν τα νήματα εισέρχονται στην οπή, κάτι που πρέπει επομένως να αποφευχθεί.
Η αντίσταση τριβής σε κανονικές συνδέσεις με βίδες είναι χαμηλότερη από ό,τι στα εξαρτήματα με πριτσίνια, γιατί όταν σφίγγουμε τα παξιμάδια, μπορούν να επιτευχθούν μόνο σχετικά μικρές δυνάμεις σύσφιξης. Το πολύ σφίξιμο θα καταστρέψει τα νήματα. Αναφέρεται στις βίδες υψηλής αξίας που καθιστούν την αντίσταση τριβής στις συνδέσεις καθοριστική για τη συμπεριφορά τους.
Η διατμητική αντοχή των τοποθετημένων κυλινδρικών βυσμάτων είναι ίδια με αυτή των πριτσινιών. Μια στατική δοκιμή σχίσιμο δεν μπορεί, υπό κανονικές συνθήκες, να προσδιορίσει οποιαδήποτε διαφορά μεταξύ τοποθετημένων βυσμάτων και πριτσινιών όσον αφορά τη θλιπτική αντοχή ανά περίβλημα οπής. Κατά τη διάρκεια φόρτισης κόπωσης, η αναλογικά χαμηλότερη αντίσταση τριβής είναι η αιτία της σημαντικά διαφορετικής συμπεριφοράς των συνδέσεων με βίδες.
Οι ακατέργαστες βίδες έχουν χαμηλότερη αντίσταση σε συνδέσεις με φόρτιση διάτμησης έως και 20% λόγω του κενού μεταξύ της οπής και του σώματος της βίδας. Για το λόγο αυτό, οι επιτρεπόμενες τάσεις για τις ακατέργαστες βίδες είναι χαμηλότερες από τις επιτρεπόμενες βίδες. Για τη διαστασιολόγηση, η πραγματική διάμετρος του σώματος πρέπει να ληφθεί d.
Καλύμματα αρθρώσεων
Τα καλύμματα αρμών παρέχουν μια σύνδεση ανθεκτική στην τάση και την πίεση, όπου τα συνδεδεμένα στοιχεία μπορούν να περιστραφούν. Εφαρμογή στους αρμούς στηριγμάτων Gerber, κρεμαστές ιμάντες αλυσιδωτών κρεμαστών γεφυρών, συνδέσεις τεντωμένων ράβδων σε μορφή αρμών κ.λπ. γέφυρες με φελλούς σχεδόν δεν χτίζονται πια. Οι μεγάλες δυνάμεις τριβής, που εμφανίζονται στα βύσματα, εμποδίζουν την κίνηση, ενώ η αμοιβαία περιστροφή επιτυγχάνεται μόνο με μεγαλύτερες ροπές.
Εικ. 10 - Καπάκια, α) καπάκι με βίδα. β) φελλός με σχίσιμο? γ) βύσμα μιας κρεμαστής γέφυρας
Η κατάσταση καταπόνησης στο βύσμα είναι ως επί το πλείστον όπως αυτή των συνδέσεων με πριτσίνια. Επομένως, τα βύσματα έχουν διαστάσεις σύμφωνα με τη μέση διατμητική τάση τm και τη μέση θλιπτική τάση ανά περίβλημα οπής σlm. Επειδή τα βύσματα πρέπει να περιστρέφονται εύκολα, ωστόσο, το σlm λαμβάνεται λιγότερο. Οι τάσεις κάμψης στα βύσματα είναι ως επί το πλείστον ασήμαντες, αλλά μπορούν να φτάσουν σε σημαντικές τιμές όταν τα ενωμένα τμήματα είναι πολύ συγκεντρωμένα.
Οι τρέχουσες μέθοδοι υπολογισμού, οι προδιαγεγραμμένες κοινές λεπτομέρειες και η τεκμηρίωση του έργου από εξουσιοδοτημένο εμπειρογνώμονα χρησιμοποιούνται για κάθε πραγματικό αντικείμενο. Το κείμενο αυτό διατηρείται ως ιστορική εκπαιδευτική πηγή.