Belangrijke opmerking van een deskundige: Dit is een educatieve archieftekst, geen actuele ontwerpspecificatie, statische berekening of productie- en montage-instructies. De dimensionering en uitvoering van staalconstructies moeten voldoen aan de geldende voorschriften en normen, het project van een geautoriseerde ingenieur, de documentatie van de fabrikant, de controle van materialen en gelaste of mechanische verbindingen, evenals voorgeschreven veiligheidsmaatregelen.
Het ontwerp en de constructie van staalconstructies maakt geen deel uit van het huidige openbare aanbod van Savo Kusić. De huidige productiefocus bestaat uit houten ramen, houten-aluminium ramen en op maat gemaakte deuren.
In staalconstructies zijn er staven, balken, vaten, oppervlaktesteunen, enz. samengesteld uit geldige profielen. Verbindingen moeten individuele profielen zo met elkaar verbinden dat ze structurele delen vormen die als één geheel fungeren. Dit wordt alleen bereikt als de verbindingen de spanningen die tussen de afzonderlijke onderdelen optreden, veilig kunnen overbrengen. Wanneer er alleen druk aanwezig is in de verbinding tussen de twee delen, wordt de spanning overgedragen door direct contact tussen het verbindingsmiddel en het element. Naast vaste verbindingen zijn er ook beweegbare verbindingen die bepaalde bewegingen mogelijk maken (scharnieren, centrale pluggen, trekkers, lagers, etc.).
Klinknagels
Over klinknagels zullen alleen de basisprincipes worden gezegd, omdat ze tegenwoordig bijna niet meer worden gebruikt - ze zijn vervangen door schroeven. Dit zijn pluggen, vergelijkbaar met spijkers, die in openingen in de te verbinden delen worden geplaatst en vervolgens worden vastgeklonken. Ruwe klinknagels (fig. 1) zijn gemaakt van gewalst rond staal. Bij staalconstructies zijn de klinknagels in een felrode gloed geklonken. Bij het klinken wordt de bestaande ruwe klinknagelkop goed ondersteund met een geschikt gereedschap. Pas nadat de klinknagelhals volledig is ingeslagen, wordt de eindkop gevormd met behulp van een hamer, meestal pneumatisch aangedreven. Voor de kwaliteit van het klinken is het van groot belang dat de hals van de klinknagel de openingen volledig moet opvullen. De diameter van de klinknagel is 1mm kleiner dan de diameter van het gat, de hals van de klinknagel moet worden samengedrukt door druk of stoten voordat de eindkop vorm krijgt.
Afb. 1 - a) Ruwe klinknagel; b) Klinknagel met halfronde kop; c) Klinknagel met verzonken kop; d) Klinknagel met halfronde kop voor ketels
Spanning en sterkte van individuele klinknagels (statisch)
Afschuifverbindingen (fig. 2) vormen het belangrijkste toepassingsgebied van klinknagels in staalconstructies. Afhankelijk van het aantal door afschuiving belaste secties van de klinknagelhals worden verbindingen uit één stuk, twee stukken en meerdelige verbindingen onderscheiden (fig. 3). Met de verbinding getoond in Fig. 4 (dubbel gesneden verbinding) er is een symmetrische spanningstoestand.
Afb. 2
Afb. 3 - Eendelige en tweedelige verbinding
De druk tussen de deur en de behuizing van de gaten is afhankelijk van de dikte van de klinknagels en de afmetingen van de samengevoegde delen; hun verdeling wordt gegeven door Fig. 4a. Voor de praktische berekening is uitgegaan van een uniforme spanningsverdeling over de plaatdikte (fig. 4b). De spanningsverdeling rond de omtrek van de klinknagelhals wordt gegeven in Fig. 4c. Voor de dimensionering wordt deze berekend met een gelijkmatige verdeling over de diameter volgens afb. 4d. De gemiddelde waarde van σlm is de spanning over de gatenomhulling.
Afb. 4 - Spanningen per gatenomhulsel; a) en c) echt; b) en d) gebruikelijke berekeningsaannames
Normale berekening van klinknagels
De schuifsterkte hangt voornamelijk af van het klinknagelmateriaal. Bij het beoordelen van de testresultaten moet er rekening mee worden gehouden dat het materiaal van de klinknagels verschilt van dat waarvan de platen zijn verbonden en dat de sterkte van het klinknagelmateriaal wordt vergroot door het klinken.
De druksterkte per gatenomhulsel, als hoogste belastingswaarde, wordt niet zo duidelijk uitgedrukt als de schuifsterkte. Wanneer de afstand e vanaf het uiteinde van het vel niet te groot is, scheuren de klinknagels het; Fig. 5 toont afbeeldingen van defecten. De drukspanning langs de gatenomhulling, die nodig is voor het afknippen van de uiteinden van de platen, kan 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.
Afb. 5 - Soorten fracturen
Historische klinknagelregels
Klinknagelafstand. De klinknagelafstand e (wielbasis) is naar beneden beperkt vanwege het gemakkelijke klinknagelen, spanningspieken en vermindering van de gatweerstand. De maximale afstand tussen de klinknagels is beperkt, dus de connectoren mogen niet worden geopend vanwege roestgevaar, noch mogen de platen onder druk worden gebogen. De grootste afstand is afhankelijk van de plaatdikte t. De gebruikelijke klinknagelafstanden voor spoorbruggen en andere staalconstructies verschillen binnen bepaalde grenzen. De afstand vanaf het uiteinde is e1 en ligt in de richting van de kracht. De afstand vanaf het uiteinde e2 staat loodrecht op de richting van de krachtactie.
Klinknagelpositie. De klinknagels zijn meestal gerangschikt in regelmatige klinknagelpatronen en in rechte lijnen achter elkaar geplaatst. Voor bredere profielen zijn meer rijen klinknagels nodig (fig. 6), waarbij de tabel 1 gevolgd moet worden. Voor interne structurele klinknagels van brede trekstangen kan dit worden verhoogd om de waarden uit tabel 1.
Afb. 6
Afb. 7 - Voorbeeld van klinknagels voor geprofileerd staal
Schroeven en pluggen
Schroeven worden bijna altijd gebruikt in constructies waar het nodig is om de verbinding vast te zetten. Bouten van hoogwaardig materiaal moeten krachten door wrijving overbrengen, terwijl de schuifsterkte en drukspanningen op de plugmantel geen noemenswaardige bijdrage leveren. In staalconstructies worden schroeven met metrische schroefdraad gebruikt. De regels voor het aanbrengen van schroeven komen overeen met die voor klinknagels met dezelfde gatdiameter d. De kleinste afstand mag echter niet kleiner zijn dan e = 3,5d, bij voorkeur 4d. Andere afstanden, wortels en lineaire metingen zijn hetzelfde als voor klinknagels. De bouten moeten verder ten opzichte van elkaar verschoven zijn dan de klinknagels, vanwege de grotere behoefte aan ruimte voor de moeren- en boutsleutel.
Voor staalconstructies worden voornamelijk de volgende vormen overwogen:
Ruwe zeskantbouten: hebben een zeskantmoer en ring. Draaddiameter d = 10 tot 33 mm met gatdiameters d1 = 11 tot 34 mm. Deze schroeven worden alleen in de schroefdraad bewerkt, dus houd rekening met een opening van 0,5 tot 2 mm tussen het lichaam en het gat. Wees voorzichtig met hogere krachten, omdat verbindingen met schroeven vaak aanzienlijke vervormingen vertonen.
Afb. 8 - Schroef
Schroeven: hun afmetingen komen overeen met ruwe zeskantschroeven, maar ze hebben een nauwkeurig cilindrisch bewerkt lichaam zodat ze het gat goed vullen. Passende schroeven vervangen ruwe schroeven wanneer grotere krachten moeten worden overgebracht of wanneer bewegingen in verbindingen binnen kleine grenzen moeten blijven.
Backing platen: schroeven worden toegepast met backing platen. De dikte van de plaat is afhankelijk van de maat van de gebruikte schroef.
Markings: markeringen, gat- en schroefmaten worden gegeven in de volgende tabel:
Afb. 9 - Schroefmarkeringen
Statische spanning van individuele schroeven
Afschuifverbindingen: De spanningstoestand in boutverbindingen is vergelijkbaar met die in geklonken verbindingen. Bij het dimensioneren wordt berekend met de gemiddelde waarden van de schuifspanning τm en de druk op de behuizing van het gat σlm. Het is bekend dat de druk op de behuizing van het gat sterk toeneemt wanneer de schroefdraden het gat binnendringen, wat daarom moet worden vermeden.
De wrijvingsweerstand bij normale verbindingen met schroeven is lager dan bij geklonken fittingen, omdat bij het aandraaien van de moeren slechts relatief kleine aanhaalkrachten kunnen worden bereikt. Te strak aandraaien beschadigt de schroefdraad. Het verwijst naar de hoogwaardige schroeven die de wrijvingsweerstand in de verbindingen cruciaal maken voor hun gedrag.
De schuifsterkte van gemonteerde cilindrische pluggen is dezelfde als die van klinknagels. Met een statische scheurtest kan onder normale omstandigheden geen verschil worden vastgesteld tussen gemonteerde pluggen en klinknagels in termen van druksterkte per gatenomhulsel. Bij vermoeiingsbelasting is de proportioneel lagere wrijvingsweerstand de oorzaak van significant verschillend gedrag van verbindingen met schroeven.
Ruwe schroeven hebben een lagere weerstand bij afschuifbelaste verbindingen tot 20% vanwege de opening tussen het gat en het schroeflichaam. Om deze reden zijn de toelaatbare spanningen voor ruwe schroeven lager dan voor gemonteerde schroeven. Voor de dimensionering moet de werkelijke diameter van het lichaam worden genomen d.
Gewrichtskappen
De verbindingskappen zorgen voor een verbinding die bestand is tegen spanning en druk, waarbij de verbonden elementen kunnen worden gedraaid. Toepassing bij de verbindingen van Gerbersteunen, hangende banden van kettinghangbruggen, verbindingen van trekstangen in de vorm van verbindingen etc. Roosters met verbindingen in knopen op de verbinding, zgn. bruggen met kurken worden bijna niet meer gebouwd. Hoge wrijvingskrachten, die op de pluggen optreden, verhinderen beweging, terwijl onderlinge rotatie pas bij grotere momenten wordt bereikt.
Afb. 10 - Doppen, a) dop met schroef; b) kurk met split; c) plug van één hangbrug
De spanningstoestand in de plug lijkt grotendeels op die van geklonken verbindingen. De pluggen worden daarom gedimensioneerd volgens de gemiddelde schuifspanning τm en de gemiddelde drukspanning per gatomhulling σlm. Omdat de pluggen echter gemakkelijk moeten worden gedraaid, wordt σlm minder opgenomen. Buigspanningen in pluggen zijn meestal onbeduidend, maar kunnen aanzienlijke waarden bereiken wanneer de samengevoegde secties zeer geconcentreerd zijn.
Voor elk reëel object worden de huidige berekeningsmethoden, voorgeschreven gezamenlijke details en projectdocumentatie van een geautoriseerde deskundige gebruikt. Deze tekst wordt bewaard als historisch educatief hulpmiddel.