Dôležitá odborná poznámka: Toto je archívny vzdelávací text, nie aktuálna špecifikácia návrhu, statický výpočet alebo návod na výrobu a montáž. Pri dimenzovaní a realizácii oceľových konštrukcií sa musia riadiť platnými predpismi a normami, projektom autorizovaného inžiniera, dokumentáciou výrobcu, kontrolou materiálov a zváraných alebo mechanických spojov, ako aj predpísanými bezpečnostnými opatreniami.
Projektovanie a výstavba oceľových konštrukcií nie je súčasťou aktuálnej verejnej ponuky Savo Kusić. Dnešné výrobné zameranie pozostáva z drevené okná, drevo-hliníkové okná a zakázkové dvere.
V oceľových konštrukciách sú tyče, nosníky, nádoby, povrchové podpery atď. zložené z platných profilov. Spoje musia spájať jednotlivé profily tak, aby tvorili konštrukčné diely, ktoré pôsobia ako jeden celok. To sa dosiahne len vtedy, ak spoje dokážu bezpečne prenášať napätia, ktoré vznikajú medzi jednotlivými časťami. Keď je v spojení medzi dvoma časťami iba tlak, napätie sa prenáša priamym kontaktom medzi spojovacím prostriedkom a prvkom. Okrem pevných spojení existujú aj pohyblivé spojenia, ktoré umožňujú určité pohyby (kĺby, centrálne zátky, sťahováky, ložiská atď.).
Nity
O nitoch sa povie len základ, pretože dnes sa už takmer nepoužívajú - nahradili ich skrutky. Sú to zátky podobné klincom, ktoré sa nachádzajú v otvoroch v častiach, ktoré sa majú spojiť a následne znitovať. Surové nity (obr. 1) sú vyrobené z valcovanej kruhovej ocele. V prípade oceľových konštrukcií sú nity nitované v jasnej červenej žiare. Pri nitovaní je existujúca surová hlava nitu dobre podopretá vhodným nástrojom. Koncová hlava sa tvaruje pomocou kladiva, väčšinou pneumaticky poháňaného, až po úplnom zatlačení hrdla nitu. Pre kvalitu nitovania je veľmi dôležité, aby hrdlo nitu úplne vyplnilo otvory. Priemer nitu je o 1mm menší ako priemer otvoru, krk nitu musí byť zhutnený tlakom alebo údermi skôr, ako sa koncová hlava vytvaruje.
Obr. 1 - a) Surový nit; b) Nit s polkruhovou hlavou; c) Nit so zápustnou hlavou; d) Nit s polkruhovou hlavou pre kotly
Napätie a pevnosť jednotlivých nitov (statické)
Šmykové spojenia (obr. 2) tvoria najdôležitejšiu oblasť použitia nitov v oceľových konštrukciách. Podľa počtu strihovo zaťažených častí hrdla nitu sa rozlišujú jednodielne, dvojdielne a viacdielne spoje (obr. 3). Pri zapojení znázornenom na obr. 4 (dvojité pripojenie) existuje symetrický stav napätia.
Obr. 2
Obr. 3 - Jednodielne a dvojdielne pripojenie
Tlaky medzi dverami a plášťom otvorov závisia od hrúbky nitov a rozmerov spájaných častí; ich rozdelenie je dané obr. 4a. Pre praktický výpočet sa predpokladalo rovnomerné rozloženie napätia po hrúbke plechu (obr. 4b). Rozloženie napätia po obvode hrdla nitu je uvedené na obr. 4c. Pre dimenzovanie sa počíta s rovnomerným rozložením po priemere podľa obr. 4d. Priemerná hodnota σlm je napätie cez obálku otvoru.
Obr. 4 - Napätia na obálku otvoru; a) a c) skutočné; b) a d) obvyklé predpoklady výpočtu
Normálny výpočet nitov
Pevnosť v šmyku závisí predovšetkým od materiálu nitu. Pri vyhodnocovaní výsledkov skúšok treba mať na pamäti, že materiál nitov je odlišný od materiálu, z ktorého sú plechy spájané a že pevnosť materiálu nitu sa zvyšuje nitovaním.
Pevnosť v tlaku na obal otvoru, ako najvyššia hodnota zaťaženia, nie je tak jasne vyjadrená ako pevnosť v šmyku. Keď vzdialenosť e od konca plechu nie je príliš veľká, nity ho roztrhnú; Obr. 5 ukazuje obrázky rozdelenia. Tlakové napätie pozdĺž obalu otvoru, potrebné na strihanie koncov plechov, môže byť < 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 zlomenín
Historické pravidlá nitovania
Rozostup nitov. Rozteč nitov e (rázvor) je obmedzená smerom nadol kvôli ľahkému nitovaniu, špičkám napätia a zníženiu odolnosti voči otvorom. Maximálny rozstup nitov je obmedzený, preto sa spojky nesmú otvárať kvôli riziku hrdzavenia, ani sa nesmú ohýbať plechy pod tlakom. Najväčšia vzdialenosť závisí od hrúbky plechu t. Obvyklé rozstupy nitov pre železničné mosty a iné oceľové konštrukcie sa v určitých medziach líšia. Vzdialenosť od konca je e1 a je v smere sily. Vzdialenosť od konca e2 je kolmá na smer pôsobenia sily.
Nitovacia poloha. Nity sú väčšinou usporiadané v pravidelných nitových vzoroch a umiestnené v priamych líniách za sebou. Pre širšie časti je potrebných viac radov nitov (obr. 6), pričom treba postupovať podľa tabuľky 1. Pre vnútorné konštrukčné nity širokých ťažných tyčí sa môže zvýšiť na dvojnásobok hodnôt z tabuľky 1.
Obr. 6
Obr. 7 - Príklad nitov pre profilovanú oceľ
Skrutky a zátky
Skrutky sa takmer vždy používajú v konštrukciách, kde je potrebné zabezpečiť spojenie. Skrutky vyrobené z vysokokvalitného materiálu by mali prenášať sily trením, pričom pevnosť v šmyku a tlakové napätie na plášti zástrčky sa výrazne nepodieľajú. V oceľových konštrukciách sa používajú skrutky s metrickým závitom. Pravidlá pre použitie skrutiek zodpovedajú pravidlám pre nity s rovnakým priemerom otvoru d. Najmenšia vzdialenosť však nesmie byť menšia ako e = 3,5d, najlepšie 4d. Ostatné vzdialenosti, korene a lineárne miery sú rovnaké ako pri nitoch. Skrutky musia byť od seba ďalej odsadené ako nity, kvôli väčšej potrebe miesta pre matice a kľúč na skrutky.
Pre oceľové konštrukcie sa berú do úvahy najmä tieto formy:
Surové šesťhranné skrutky: majú šesťhrannú maticu a podložku Priemer závitu d = 10 až 33 mm s priemermi otvorov d1 = 11 až 34 mm. Tieto skrutky sú opracované iba v závitoch, takže medzi telom a otvorom počítajte s medzerou 0,5 až 2 mm. Treba dávať pozor na väčšie sily, pretože spoje so skrutkami často vykazujú značné deformácie.
Obr. 8 - Skrutka
Skrutky: svojimi rozmermi zodpovedajú surovým šesťhranným skrutkám, ale majú presne valcovo opracované telo, aby dobre vypĺňali otvor. Nasadené skrutky nahrádzajú surové, keď je potrebné preniesť väčšie sily alebo keď pohyby v spojoch musia zostať v malých medziach.
Podložné dosky: skrutky sa aplikujú s opornými doskami. Hrúbka dosky závisí od veľkosti použitej skrutky.
Značky: značky, veľkosti otvorov a skrutiek sú uvedené v nasledujúcej tabuľke:
Obr. 9 - Značky po skrutkách
Statické napätie jednotlivých skrutiek
Šmykové spojenia: Stav napätia v skrutkových spojoch je podobný ako v nitovaných spojoch. Pri dimenzovaní sa počíta s priemernými hodnotami šmykového napätia τm a tlaku na plášť otvoru σlm. Je známe, že tlak na plášť otvoru sa výrazne zvyšuje, keď závity vstupujú do otvoru, čomu by ste sa preto mali vyhnúť.
Trecí odpor pri bežných spojoch so skrutkami je nižší ako pri nitovaných spojoch, pretože pri uťahovaní matíc je možné dosiahnuť len relatívne malé uťahovacie sily. Prílišné utiahnutie poškodí závity. Vzťahuje sa na skrutky vysokej hodnoty, vďaka ktorým je trecí odpor v spojoch rozhodujúci pre ich správanie.
Pevnosť v šmyku namontovaných valcových zátok je rovnaká ako u nitov. Statická skúška roztrhnutia nemôže za normálnych okolností určiť žiadny rozdiel medzi namontovanými zátkami a nitmi z hľadiska pevnosti v tlaku na obal otvoru. Pri únavovom zaťažení je úmerne nižší trecí odpor príčinou výrazne odlišného správania sa spojov so skrutkami.
Hrubé skrutky majú nižší odpor v spojoch zaťažených šmykom až do 20% kvôli medzere medzi otvorom a telom skrutky. Z tohto dôvodu sú prípustné napätia pre surové skrutky nižšie ako pre namontované. Pre dimenzovanie by sa mal brať skutočný priemer telesa d.
Krytky kĺbov
Kĺbové krytky poskytujú spojenie odolné voči ťahu a tlaku, kde je možné otáčať spájané prvky. Aplikácia na spojoch podpier Gerber, zavesených pásov reťazových závesných mostov, spojov napínaných tyčí vo forme spojov atď. Mriežky s napojením v uzloch do spoja, tzv. mosty so zátkami sa už takmer nestavajú. Veľké trecie sily, ktoré vznikajú na zástrčkách, bránia pohybu, pričom vzájomné otáčanie sa dosiahne len pri väčších momentoch.
Obr. 10 - Uzávery, a) uzáver so skrutkou; b) korok s štiepanou; c) zástrčka jedného visutého mosta
Napätie v zástrčke je väčšinou podobné ako pri nitovaných spojoch. Zátky sú preto dimenzované podľa stredného šmykového napätia τm a priemerného tlaku v tlaku na obálku otvoru σlm. Keďže sa však zástrčky musia ľahko otáčať, σlm sa odoberá menej. Namáhanie v ohybe v zástrčkách je väčšinou nevýznamné, ale môže dosiahnuť významné hodnoty, keď sú spájané časti vysoko koncentrované.
Pre každý reálny objekt sú použité súčasné metódy výpočtu, predpísané detaily spojov a projektová dokumentácia autorizovaného znalca. Tento text je zachovaný ako historický vzdelávací zdroj.