Celicne i Drvene Konstrukcije Full

DRŽAVNI UNIVERZITET U NOVOM PAZARU 

CELICNE I DRVENE KONSTRUKCIJE KONSTRUKCIJE Predmet:

 Student : ENES KURTANOVIć 

OSNOVNE KARAKTERISTIKE DRVETA Osnovna podela prema botanicnom poreklu drveta jeste na: - Cetinare ( smreka, jela, bor, aris ) - Liscare _ tvrdi: hrast, jasen, bukva, bagrem  _ meki: lipa, topola, jasi Sirovo drvo se korisi kod konstrikcija u vodi, dok se suvi četinari primjenjuju za zatvorene,  privremene i lamelirane konstrukcije, a suve suve liscare (najbolje hrastovina) za mostogradnju,

brodogradnju, namještaj... Proizvodi od drveta mogu biti : LLD – lepljeni lamelirano drvo LLF – lepljeni lamelirani furnir Furnirske ploce I grede  Sanducaste grede LLD nosaci Dobijaju se lepljenjem manjih komada drveta kako bih se oblikovao element potrebne visine, koristi se drvo I klase kvaliteta, bez gresaka i zdravo sa max 15% vlaznosti. Prednosti LLD nosaca: - visoke mehanicke karakteristike uz malu zapreminsku masu ( posebno kod transporta i montaze ) - industrijska izrada je laka, jednostavna i brza, ne zavisi od vremenskih uslova kontrola  proizvodnje je laka i efikasna - mogucnost izrade i koriscenja razlicitih oblika i dimenzija kao i razlicitih statickih sistema - mogucnost pokrivanja velikih raspona, laka prilagodljivost savremenim arhitektonskim  zahtevima - velika mogucnost prosirenja kao i modifikacija postojeceg stanja kao i dislokacija bez velikih troskova i teskoca - veca otpornost na razlicite hemijske uticaje Postupak izrade LLD nosaca :  faza A priprema lamela  faza B  zubcasto nastavljanje lamela  faza C lepljenje  faza D  finalna obrada  faza E   priprema lepka

 PRIPREMA LAMELA L AMELA - Oblast A

1 – Sušenje lamela dužine od 1,5 -5.0 m i max. debljine debljine oko 50 mm do 15% vlage 2 – Podužna prethodna obrada lamela (uglavnom rezanjem) 3 – Određivanje stepena čvrstoće 4 – Kontrola vlažnosti i odsjecanje krajeva lamela lamela kako bi se pripremile za izradu zupčastog spoja 5 – Razvrstavanje i slaganje lamela  ZUPČASTO NASTAVLJANJE NASTAVLJANJE LAMELA – Oblast B 6 – Izrada zupčastog spoja na krajevima lamela i nanošenje lijepka 7 – Nastavljanje lamela i držanje zupčastih spojeva pod pritiskom najmanje dvije sekunde 8 – Rezanje nastavljenih lamela na potrebnu dužinu 9 – Slaganje lamela i odležavanje min. osam sati radi očvršćavanja lijepka  LIJEPLJENJE - Oblast C

10- Konačna obrada površina lamela kao i neravnina nastalih zupčstim spajanjem (hoblanjem) 11- Nanošenje sloja lijepka prolaskom lamele ispod zavjese lijepka 12.1- Prese za formiranje pravih nosača 12.2- Prese za formiranje zakrivljenih nosača 0

(t=20 C, vlažnost 65%, min.6 sati pod presama) 13- Slaganje nosača spremnih za finalnu obradu  FINALNA OBRADA – Oblast D 14- Obrada nosača sa svih strana na projektovane mjere (hoblanjem) 15- Završetak finalne obrade bušenjem odgovarajućih rupa, otvora, nanošenje odgovarajućih boja kao i zaštita od mogućih oštećenja i prljanja.  PRIPREMA LIJEPKA - Oblast E

Prema uputama za odgovarajući lijepak.

-

Prema dimenzijama: Letve b < 80mm; d ≤ 40mm (24/24, 24/38, 28/28, 28/38, 28/48) Daske b ≥ 80mm; d ≤ 40mm (18, 24, 28, 38, 48, 60...) dužine 3 -6m ili 1-2,75m Deblje daske b > 3d; d > 40mm

Razl. grede, četvrtina oblica b ≤ h ≤ 3b; b ≥ 40mm Grede: b = 8 – 22 cm (rast 1cm) h = 8 – 30 cm ( rast 1cm) dužina > 2m b = širina; d = debljina; h = visina odnos dimenzija poprečnog presjeka grednih elemnata b ≤ h ≤ 3b; b ≥ 40mm Debljine grede ograničene su veličinom stabla. Standardna dužina je 4m, a ako su potrebne veće dimenzije bolje upotrijebiti neke od drvenih -

 proizvoda na bazi drvene gradje ( LLD, LLF .... )

b ≤ 220mm – lamela su iz jednog dijela b < 220mm – lamele se izvode iz dva dijela koja se međusobno lijepljena na bočnim površinama

VRSTE GRESAKA DRVENE GRADJE -

Greske poprecnog preseka drveta Poprecni presek nije krug vec ima elipticni oblik i ona povecava vec postojecu nehomogenost I anizotropiju drveta  Zljebovist poprecni presek, ekscentricnost srca srce drveta se ne poklapa sa tezistem preseka i dvostruko srce: a) b) c) / d)

Greske dvostrukok srceta se javljaju usled srastanja dva stable u jedno Ili na mestu gde dolazi do racvanja grana -

Greske piljene gradje  

Greške usljed skupljanja – smanjenjem vlažnosti drveta n astaju: Raspukline – zahvat aju cijeli presjek i pružaju se po dužini građe Pukotine – nastaju u razdijelnom pravcu, od periferije ka srcu drveta

Krivljenje gradje usled nepravilnog skupljanja odnosno susenja gradje, pored toga javlja se I lisicavost gradje

a)

-

b)

Ostale greske drveta Nejednaka sirina godova_ utice na mehanicka I tehnicka svojstva gradje kao I na homogenost povecava anizotropiju drveta I smanjuje cvrstocu gradje na smicanje Ovakvu vrstu gradje treba izbegavati u delovima gde se javljaju dakle opterecenja smicanja I savijanja. Kvrge_ umanjuju tehnicka svojstva a pri tome predstavljaju opasnost da dodje do pojave eventualnih infekcija i uzrokuju zakrivljenje ( nagib) vlakana Vertikalno polozena vlakna izrazito smanjuju cvrstocu, dok stranu preseka sa kvrgama treba staviti u pritisnutoj zoni, a kvrgavo drvo treba postaviti u delovima van veza I spojeva kao I delovima gde se javljaju velika opterecenja. Kvrge I cvoruge

urasla kora

srcane pukotine okruzljivost -

 SVOJSTVA DRVETA Estetska svojstva : boja, sjaj, miris, finoca, tekstura Fizicka svojstva: poroznost, vlaznost, tezina, promenjivost dimenzija, provodljivost zvuka, toplote, elektriciteta, kao I akusticna svojstva Fizicko- hemijska svojstva : trajnost drveta, zapaljivost Mehanicka svojstva : tvrdoca, cvrstoca, otpornost na habanje, zilavost, cepljivost, elasticnost kao I sama anizotropija drveta

Mehaničkim svojstvima drva uzrok je upravo njegova građa. To su svojstva drva koja se manifestuju pod uticajem spoljasnje sile (tvrdo ća, čvrstoća, elastičnost)

┴ ravan smicanja vlakana  ( poprecni presek )

Radijalni smer vlakana ( tangencioni )

II Ravan smicanja paralelna vlaknima

Vlaznost drvene gradje ima veliki uticaj na opadanje povoljnih mehanickih svojstava kao i na cvrstocu, trajnost, modul elasticnosti I modul smicanja. -  puno drvo = 15% ± 3% uslovnim sušenjem - lamelirano drvo = 20% ± 3% informativno : provera vlaznosti se vrsi prema formuli

Skupljanje i bubrenje najveće je u tangencijalnom smijeru, a malo u longitudinalnom te linearnom. Mlado drvo bubri više od starog, a suho više od prosušenog. Sušenjem drvo dolazi do nejednolike raspodjele vlažnosti (najprije se suše vanjski slojevi –  dolazi do nejednolikog stezanja i pojave raspuklina u radijalnom smijeru). Zbog razlike skupljanja u

 pojedinim smijerovima, drvo se sušenjem deformira, što je potrebno ukloniti ili umanjiti konstruktivnim mjerama. Svojsto drva da se kod promene vlage u određenim granicama menja zapreminu.

Srednje vrijednosti koef. skupljanja, bubrenja za promjene vlažnosti od 1%: ČETINJAČE  LISTAČE 

RADIJALNO 0,12% 0,20%

TANGENCIJALNO 0,24% 0,40%

LONGITUDINALNO 0,01% 0,01%

informativno : provera promene poc. dim. se vrsi prema formuli

Karakteristicne deformacije drveta

Najvažnija svojstva: 1. anizotropija (┴ ili ║ na vlakna)  2. higroskopija (skupljanje/bubrenje)

3. trajanje opterećenja od izravnog je uticaja na nosivost i deformaciju 4. uticaj vlažnosti 5. osobine vezane uz rast (razvrstavanje) 6. nehomogenost

7. vlažnost  Važna svojstva drva kao građevinskog materijala: čvrstoća, tvrdoć a, higroskopska svojstva, anizotropija ili nepravilnosti rasta.

VANJSKI UTICAJI KOJI UTJEČU NA PROMJENU MEHANIČKIH SVOJSTAVA: 1) TEMPERATURA -  povećanjem temperature smanjuje se čvrstoća -  pri većoj vlažnosti i temperaturi ispod 0°C voda u drvu prelazi u led – povećava se čvrstoća

-

 2) 3) -

na pritisak, savijanje i smicanje, ali smrznuto drvo je krtije i čvrstoća drveta za dinamička opterećenja je smanjena modul elastičnosti pri povećanoj temperaturi takođe se smanjuje, a povećava deformacija  ZAŠTITNA SREDSTVA obavezna kod drva izložena opasnosti od napada insekata te kod požara sprečavaju ili usporavaju postupak razgradnje drveta BIOLOŠKI RIZICI   gljive i insekti koji ugrožavaju drvo izazivaju trulež, omekšavaju drvo, pukotine (gljive) insekti jedu i razaraju drvo, a prodor larve može prouzročiti izrazito smanjenje presjeka

UTJECAJ OTKLONA PRAVCA SILE PREMA PRAVCU VLAKANACA - mehanička svojstva drveta zavise i o uglu otklona α  - nagib vlakana najveći utjecaj ima na čvrstoću na zatezanje - smanjenje čvrstoće posebno je izraženo za α = 0° - 30°

 zavisnost čvrstoće drva od smejra u odnosu na smijer vlakana

DIJAGRAM

ISPITIVANJA NA PRITISAK

DIJAGRAM

ISPITIVANJA NA ZATEZANJE

Granica proporcionalnosti – vrijednost do koje je dijagram vrijedi linearan odnos naprezanje i deformacija

prava linija, odnosno do koje

Pri savijanju uzorka nastaju tri karakteristična stadija: I stadij - drvo se ponaša po Hookeovom zakonu i Navierouvoj hipotezi - normalna naprezanja raspodjeljena su simetrično u odnosu na geom. os presjeka i linearna  po visini presjeka - rubna normalna naprezanja nalaze se ispod granice proporcionalnosti II stadij -  prijelazna granica prporcionalnosti, koja je kod pritiska niža nego kod zatezanja u

 pritisnutoj zoni se pojavljuju plastične deformacije koje se povećavaju prema neutralnoj osi - normalna naprezanja pritiska raspodjeljuju se krivo linijski, a neutralna os se pomiče prema  zategnutom rubu - normlana zatezna naprezanja i dalje su linearna III stadij -  prije sloma dolazi do značajnih plastičnih deformacija vlakanaca - u pritisnutoj zoni vlakanca se izbočavaju, neutralna os a se pomiče prema za tegnutom rubu,

a zatezna naprezanja se znatno povećavaju

-

lom se javlja u zategnutoj zoni neposredno nakon dostizanja granice proporcionalnosti

čvrstoća prema postupku dopuštenih naprezanja -  prema postupku graničnih stanja dopušteno naprezanje, u odnosu na vrijednost čvrstoće utvrđenih ispitivanjima, dobivamo tako da čvrstoću podijelimo sa faktorom sigurnosti -

F S = cca 2,5

ODRE ĐIVANJE VRIJEDNOSTI KONSTANTI ELASTIČNOSTI  -

Određujemo ih na temelju zakona deformacije materijala, tj. svojstva elastičnosti  prema Hookeovom zakonu:

Krivulja deformacija i naprezanjadrva izloženog silama zatezanja (t) i pritiska (c),  paralelno i okomito u odnosu na vlakna:

F t,0 – vlakna ║ sa vlakancima F t,90 – vlakna ┴ sa vlakancima

1.1.TRAJNOST

Svojstva drva da može duže ili kraće vrijeme zadržati nepromjenjena prirodna svojstva, posebno anatomsku građu, tvrdoću, čvrstoću, boju. Ono vrijeme u kojem su sva prirodna svojstva drveta nepromjenjena. PARAMETRI UTICAJA NA TRAJNOST: - unutrašnji – građa drveta, hemijski sastav, zapreminska težina, individualne osobina stabla - vanjska – vrijeme sječe, postupak sa drvetom nakon sječe, mikroorganizmi, in sekti,

vlažnost, mehaničke povrede, način upotrebe. Treba uvažiti u vremenske uticaje, posebne mjere zaštite. BIOLOŠKO – FI  ZIKALNI RIZICI i postupci za njihovo ublažavanje 1) atmosferilije – zaštita od vlage, sunca, premazi, zaklonjenost   2)  požar – sastav spriuklera, obloge od gipsa, predimenzioniranje 3) hemikalije – meka drva bolje se štite od tvrdih 4)  gljivice, termiti, ličinke, utjec aj mora Štetni uticaji ublažavaju se građevinsko – fizikalnim i konstruktivnim mjerama zaštite, hemijskom  zaštitom, obradom drvene površine, zaštitom spoja od korozije, zaštitom drva od požara, inpregnacijom. 1.2. ZAŠTITA DRVENIH ELEMENATA 1) konstrukcija nesmije biti u direktnom odnosu sa vodom i drugim nepovoljnim atmosferskim utjecajima  2) evakuacija atmosferskih utjecaja kod krovnih konstrukcija mora biti efikasna 3) nosivi elementi nesmiju biti oslonjeni na otvorene temelje koji su direktno izloženi atmosferilijama, a ako je to nemoguće izbjeći, potrebno je osigurati dovoljno provjetravanje

i odgovorajuće zaštite, a temelj treba biti na dovoljnoj visini iznad kote terena

4) krajevi nosača koji ulaze u zidove i stubove (od betona i opeke) moraju se osloniti o zid, odnosno stub, preko podmetača od tvrdog drveta ili posebno konstruisanog ležaja,

bočne površine moraju biti izložene slobodnoj cirkulaciji zraka 5) vanjsk e površine od drva potrebno je obraditi kako bi se omogućilo brzo oticanje kondenzata i kvalitetno nanošenje zaštitnih sredstava. 6) elementi izloženi povećanju temperature, naglim promjenama vlažnosti i štetnim djelovanjima gljivica i insekata, moraju se adekvatno zaštititi 7) konsruktivni elementi od LLD – a, koji su izloženi naglim promjenama vlage i temperature, trebaju biti od drva sa manjim protokom vlage i odgova rajućim ljepilom za ove uslove, te od tanjih lamela

KONSTRUKTIVNA ZAŠTITA Obuhvaća širok spektar preventivnih zašt it nih postupaka koji sprečavaju nepovoljno djelovanje i razvoj vlage u drvu i drvenim kontrukcijama ili štite od napada insekata Neke od mjera konstruktivne zaštite:

Nalijeganje grede na zid/beton:

1.3.PROTUPOŽARNA SIGURNOST DRVA

Niz mjera kojima se osiguravavamno od požara, a temelji se na kriterijima sačuvanja nosivosti, ograničenja vatre na područiju nastanka požara (kako širenje plamena ne bi zahvatilo susjedna  područija, odnosno da se materijal suprostavi punom požaru = faza „vatrnog skoka“ u kojem vatra  zahvaća sve zapaljive materijale). Materijale danas dijelimo prema ponašanju pod uticajem požarnih temperatura, a ne na zapaljive i nezapaljive. -  zapaljivost materijala ovisi o koeficijentima provodljivosti (čelik –  45; beton – 1,2; drvo – 0,12; drveni ugalj – 0,02)

-

-

drvo gori, ali tek pri ekstremnim temperaturama potpuno sagorijeva

čelik kod visokih temperatura gubi svoja mehanička svojstva i deformiše se, što dovodi do urušavanja konstrukcije beton se najprije raspuca, a zatim mrvi, što se pojačava gašenjem požara, te se zatim deformira radi smanjenja mehaničkih svojstava drvo ima iz vanredno malu provodljivost topline, koja se u požarnim uslovima višestruko smanjujezbog izolirajućeg svojstva nagorenog drva (stvaranjem sloja ugljena po površini elementa aktivira se protupožarna zaštita koja usporava nastavak sagorijevanja)  proces gorenja drva je posljedica njegovog hemijskog rastvaranja konstantnim prirastom temperature okoline,a u prosjeku nastupa pri 200°C iz drva tada izlaze zapaljeni plinovi koji pri 250°C postignu takvu koncentraciju da se drvo vanjskom akcijom zapali

između 350°C i 470°C dolazi do samozapaljivanja plinova i vrlo brzo se postiže temperature iznad 500°C (tzv. prave požarne temperatre) - iznad te granice ispuštanje plinova je znatno smanjeno, a povećava se vanjska prirodna  protupožarna zaštita -  prosječna brzina stvaranja pougljenog sloja iznosi za meko drvo (četinjače) 0,8mm/min; a -

 za tvrdo drvo (hrast, bukva) 0,6mm/min -

taj sloj je prirodno izolirajući (vrlo mala provodljivost topline), pa je u unutrašnjosti drva temperatura znatno niža nego temperatura okoliša

1.4.MJERE PROTUPOŽARNE ZAŠTITE DRVA

MJERE ZAŠTITE PRI PROJEKTIRANJU (PROPISI ZA DIMENZIONIRANJE) - svjetskim su propisima određene minimalne dimenzije poprečnih presjeka u zavisnosti od 30 – minutnog (klasa F – 30) odnosno 60 – minutnog (klasa F – 60) požara - u klasi F – 30 (F – 60) spadaju oni elementi koji nakon 30 (60) minutnog požara:  zadrže nosivost maximalnog računskog opterećenja kod kojih se ne prekorači dopuštene brzina progibanja  

 f/ t = L 2 /(9000H)  f/ t – brzina progibanja [cm/min] L – raspon [cm] H – statička visina presjeka [cm]

MJERE HEMIJSKE ZAŠTITE  - raznim hemijskim premazima može se spriječiti izbijanje požara ili usporiti njegovo širenje - ove se hemikalije nanose u obliku tankog filma na drvenu konstrukciju; većinom količina  fosforne i hlorovodinčne kiseline koje ne sagorijevaju i tako štite prirodnu protupožarnu rezervu drvene konstrukcije -

ta zaštitna sredstva mogu biti transparentne ili sive boje ona količinu dima i njegovu toksičnost smanjuju na minmum moraju biti takva da na temperaturi od 800°C ne gore, ne šire vatru niti razvijaju otrovne  plinove

OSTALI POSTUPCI ZASŠTITE  a) bojanje (četkama ili prskanjem) u više slojeva po određenom postupku b)  premazivanje zaštitnim premazima c) krečenje d)  postavljanje vatrostalnih ploča e) inpregniranjem – duboka inpregnacija u specijalnim komorama pod pritiskom (2 – 6 atm) u trajanju 2 -20 h, ili postupanje u toplim i hladnim kadama. U pogledu požara se drvena konstrukcija zaštićena inpregnacijom u potpunost i izjednačuje sa čelikom. Inpregnacijom drvo gubi na čvrstoći i do 20% i postaje tamnije

c) i d) – mana je gubitak estetskih kvaliteta drva, mala efikasna adhezija za površinu drva, mala otpornost obloge na udarce.

KONSTRUKTIVNA MJERA ZAŠTITE – povećanje potrebnog statičkog presjeka za oko 2cm. 1.5. SAVREMENI SPOJEVI U DK

Savremena rješenja detalja veza u čvorovima rešetkastiih nosača neizv odiva su bez čeličnih limova.  Za ovakve detalje nužno je da su  poprečni presjeci ispune i pojaseva rešetkastog n osača jednodijelni SISTEM VEZA SA TANKIM LIMOVIMA (<2mm) UTISNUTIM U DRVENI PRESJEK - vrlo ekonomičan sistem, pogotovo za rešetke većeg raspona i s većim unutrašnjim silama - najčešća spojna sredstva su čavli (posebni ili glatki) - debljina lima varira od 1,0 do 1,75 mm (u patentiranim sistemima Grein, VB) što ne zahtjeva

 predbušenje rupe za čavle -

Paslode patentirani sistem koristi deblje limove (2- 3mm) i čavle koj e se zabijaju u prethodno

bušene rupe, a sve veze se ostvaruju prekidom pojasnih elemnata u čvoru  proizvođač sistema daj e sve tehničke podatke o nosivosti spojeva, broju i rasporedu limova,  promjeru čavle i uslovima ugradnje

-

r azmještaj čavli uvijk je dvostran

ukupan broj čavli s jedne strane presjeka (n/2) mora prihvatiti polovicu projektne vrijednosti sile u vezi F d ,  odnosno zadovoljiti uslov:

- ukupna proračunska nosivost jednog višereznog spajala

DETALJI S ČELIČNIM LIMOVIMA (t > 2mm) S VANJSKE STRANE DRVENOG POPREČNOG PRESJEKA - nisu ekonomična ni konstrukcijski opravdana rješenja, pa se rijetko primjenjuju - veze ostvarene čavlima su jednorezne - spojno srdstvo ima dvostruko manju nosivost u odnosu na veze s jedim utisnutim limom –  potrebno je dvostruko veći broj spajala, a time i veće dimenzij e lima - limovi su izloženi vanjskim utjecajima pa im je potrebna zaštita, a s estetskog gledišta ovo  je loše rješenje jer su limovi vidljivi -  jedina prednost – lakša mogućnost izvedbe na gradilištu

1.6.TIPSKI ČELIČNI OBLICI U DK (papuče, ankeri, L-ptofili)

U savremenim DK tesarske su veze zamjenjene spojevima u kojima se koriste tipski čelični oblici

(PAPUČE) Hladno oblikovani čelični limovi debljine od 1mm do 4mm od: - nerđajućeg čelika koji ne zahtjeva dodatnu akustičnu zaštitu -  piro – pocinčani Spojna sredstva najčešće su č avli ili trnovi koji se koriste u vezama s utisnutim limovima Veza se može ostvariti: vidljivim metalnim djelovima (ČELIČNE PAPUČE) skrivenim metalnim dijelovima (INTEGRALNI tipski oblici za zajedničku vezu  

svih elemenata)

nosivost spojeva sa čeličnim papučama mora se računski dokazati uvažavajući pritom oslabljenje poprečnog presjeka spojnim sredstvom i ekscentricitet  - rupe za čavle unaprijed su raspoređene (lim je prethodno izbušen) -  primjenjuju se posebni čavli  klase III -

→ u smijeru osi Z (s avijanje oko osi Y) R 0,d  = Rd  · ns → u smijeru osi Y (savijanje oko osi Z) R 90,d  = (c· R0,d  ) H/H S ns – broj čavli za vezučeličnog limapapuče i 1 sekundarnog nosača H – visina čelične papuče H S  – visina sekundarnog nosača C – čimbenik oblika Rd  – projektna nosivost jednog čavla u jednoreznom spoju čelični lim – drvo (čavao se bez obzira na način ugradnje smatra zabijenim) KOMBINIRANO OPTEREĆENJE  NOSIVOST

Namanji osni razmak papuča: - od gornjeg ruba sekundarnog nosača  +100mm (200mm) - od kraja glavnog n osača ( +   300mm)/2

Spona sredstva mogu biti staticka ( prema proracunu ) i konstruktivna. 1.7.DOPUŠTENA NOSIVOST SPOJNIH SREDSTAVA

NOSIVOST SP. SREDSTVA – nosivost u spoju (reznoj) ravni sa kojom se ulazi u proračun - Način određivanja: teoretskikm razmatranjima na osnovu eksperimentalnih ispitivanja do sloma Ispitivanje do sloma – za dopuštenu nosivost uzima se 1/2,75 nosivosti pri slomu pod uslovom da

nije prekoračeno dop. međusobno pomicanje priključnih elemenata koji u jednoj vezi (spoju) iznosi   =

1,50mm.

Na nosivost spojnog sredstva utječe:

 preciznost izrade

vlažnost drva vrijeme trajanja opterećenja Ne preporučuje se zajednički rad različiti spojnih sredstava u jednoj vezi. Takva veza dopušta se samo kada je njihova p r opustljivost približno iste veličine tj. kada su njihova elastomehanička svojstva približno jednaka. Prilikom proračuna spojnih sredstava mora se voditi računa kako se sile iz spojnog sredstva  prenose na priključno drvo ( da li je priključno drvo opterećeno ┴ ili ║ na vlakanca) – izuzetak su č avli ( ekseri ) – mjerodavna sila se prenosi preko velikog broja spojnih srdstava, pa pravac vlakana nema uticaja na nosivost. KONSTRUKTIVNO SPOJNO SREDSTVO –

dopunjuje neko drugo spojno sredstvo ne prenosi silu

STATIČKO SPOJNO SRESTVO – prenosi određenu silu u vezi TESARSKE ILI KONSTRUKCIJSKE VEZE – po pravilu se ne računaju, tj. unaprijed im se ne zadaju određene sile ili opterećenja i izvode se iz konstrukcijskih razloga STATIČKE VEZE – konstruišu se za određen sistem moraju biti obrađene odgovarajućim statičkim proračunom

VRSTE SPOJNIH SREDSTAVA U DRVENIM KONSTRUKCIJAMA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

 ZAVRTNJI LEPAK EKSERI  ZAVRTNJI ZA DRVO BEZ NAVRTKE MOZDANICI KONEKTOR ( nazubljene ) PLOCE PIJAVICE TRNOVI DRVENE CIVIJE

*Lepak je jedino tehnolosko spojno sredstvo a sva ostala su mehanicka. 1. ZAVRTNJI: su puna cilindricna metalna tela koja poseduju telo sa navojem i glavu sestougaonog oblika, navrtku i podloznu plocicu Napomene kod konstruktivnih zavrtnjeva: a) Mogu se upotrebiti kao spojno sredstvo ako se osigura njihovo povremeno pritezanje I ako se vrsi rigorozna kontrola ugradjivanja( busenje i ugradjivanje ) b) Najmanja debljina zavrtnja u drvenim konstrukcija je M12 jedino je u izuzetnim slucajevima moguca upotreba zavrtnja M10 ako je debljina drveta <6cm c) Rupe za zavrnje se buse masinskim putem I to tako da je precnik rupe (dr) nesto manji od precnika zavrtnja (d) odnosno dr=0.9d d)  Jedna noseca veza konstruisana zavrnjima mora imati min 2 zavrnja e)  Ako sila deluje koso na pravac vlakana smanjuje se dopustena nosivost zavrtnja   , gde je k α=1-α/360°  dopN=k α xN  f)  Za veze I spojeve ostvarene metalnim trakama ( podvezicama ) dopustena nosivost  zavrtnjeva se povecava za 25%  g)  Zavrtnji u konstrukciji moraju biti zasticeni od korozije pocincavanjem h) Najveci br zavrtnjeva u jednom redu ne treba biti veci od 4 i)  Zavrtnji se rasporedjuju simetricno u odnosu na osu elemenata u protivnom u proracunu treba uvesti ekscentricitet zavrtnjeva  j) Prilikom konstruisanja veze zavrtnjima treba se drzati rastojanja datih u tabelama k)  Zavrtnji moraju imati odgovarajuce podlozne plocice *kruzne ili kvadratne podlozne plocice. Nosivost zavrtnjeva N =min {δdxaxd , kxd  2 2. LEPAK U DK Ljepilo u nosivim konstrukcijama mora:  2)  Zadržati svoju čvrstoću i nakon dugogo djelovanja sile 3) Osigurati čvrstoću spoja (ona mora biti jednako – najmanje – čvrstoći drveta na smicanje ili ┴ na smijer vlakana) 4) Biti vatrootporno 5) Biti otporno na sve organske i neorganske hemikalije 6) Stvrdnjavati se na temperaturi od 20°C - trajnost lijepljenih spojeva mora odgovarati trajnosti konstrukcije -  za vrijeme lijepljenja vlažnost elementa mora biti ≤ 12% (povećanje vlage iznad 12% smanjuje nosivost spojeva) -  ploce koje se lijepe stavljaju se pod presu ili se zabijaju čavlima VRSTE LJEPILA: urca – formaidehidno (UF) melamin – formaidehidno (MF)  fenol – formaidehidno (PF) rezorain – formaidehidno  polivinil – aldehidno (PVC)

║

3. EKSERI: su glatki celicni komadi zice sa glavom na kraju a na drugom kraju su zasiljeni. Izradjuju se od Thomass-ovog celika sa cvrstocom na kidanje od 600 do 850N/mm 2 (granica razvlacenja je visoka i = 95% od cvrstoce na zatezanje). Oni se izradjuju prema JUS standardu kod nas Neophodno je prethodno zabusivanje rupe kod precnika d>42mm, kao i kod primene suvog i tvrdog drveta Ekseri se mogu zabijati dvojako rucnim i masinskim putem ( pomocu specijalnih pneumatskih  zabijaca ). Veza ekserima se naziva i tackasta veza  Za jednu vezu ekserima neohodno je odrediti: - najpovoljniju debljinu eksera - optimalnu dubinu zabijanja - najpovoljniji raspored Debljina eksera se odredjuje prema debljini najtanjeg elementa u vezi Ispitivanja su pokazala da je najpovoljniji odnos izmedju debljine eksera I najtanjeg elementa u vezi d= a/8 do a/12 Vitkost eksera definise se odnosom  λ=a/d i iz ispitivanja je dokazano da je najpovoljnija vitkost 6< λ<11.5 , sto je veca vitkost to je manji dopusteni napon na pritisak po omotacu rupe. Za vlazno i meko drvo sa sirokim godovima biraju se deblji ekseri I obrnuto. Vazeci standardi za drvene konstrukcije preporucuju minimalnu debljinu drveta prilikom koriscenja zabijenih eksera treba da je:  Za cetinarsku gradju ( meku ) a=dx(3+8d)>=2.4cm  Za dascane nosace uz uslov da je sirina dasaka jednaka 10cm I ne vise od 14cm a=2/3dx(3+8d)>=1.8cm  Za spajanje furnirskih ploca a= 0.5dx(3+8d)>=1.0cm Kod veza izvedenih ekserima mogu se koristiti I tanki celicni limovi s tim da oni moraju biti  zasticeni od korozije I da imaju debljinu >=2mm. Kod upotrebe lima manje debljine nosivost sa ekserima treba dokazati eksperimentalnim putem. Secnost eksera zavisi od spojnih ravni u kojima esker radi na savijanje pokazuje kada je esker jednosecan, dvosecan ili visesecan. Dubina zabijanja predstavlja dubinu iz ravni koja definise secnost eksera I ona treba da je ( iz ispitivanja ): -  za punu nosivost jednosecnog eksera S>=12d gde je S dubina zabijanja u zadnje drvo koje se spaja -  za punu nosivost dvosecnog i visesecnog eksera S>=8d  Ako dubina zabijanja S nije u gornjim granicama tada se mora smanjiti dopustena nosivost eksera odnosno kod jednosecnog : 6d
N’ redukovana nosivost  S dubina zabijanja Kada je dubina zabijanja S manja od 6d odnosno 4d smatra se da ekser ne nosi vec se smatra konstruktivnim. Ukoliko je u vezi ukljucen celicni lim >2mm dubina zabijanja S mora iznositi iza spojne ravni 15d Dopustena nosivost: je sila u spojnoj ravni koju moze jedan ekser da primi prema vazecim standardima osnovna nosivost jednosecnog eksera za meku gradju I osnovna opterecenja je : N 1= 5000xd  2 /1+d (N) Osnovna nosivost eksera moze se odrediti I preko obrazca ( preko Preuss-Darmstad ) N 1=0.8d  2 x   gde je : N 1 nosivost eksera u spojnoj ravni d debljina eksera  dopusteni napon na savijanje za esker

√ 



 dopusteni napon na pritisak po motacu rupe

Nosivost visesecnih eksera proporcionalna je njegovoj secnosti Nm=mxN Racunska nosivost eksera busenih u kombinaciji sa celicnim limom povecava se za 25% Nosivost eksera ukoliko u jednom redu ima vise od 10 komada treba umanjiti za 10%, a ukoliko  je u jednom redu vise od 20 komada umanjiti za 20% Kod spajanja oble I rezane gradje nosivost eksera treba racunati sa 33% dopN=0.33xN, u tom slucaju upotreba gradje cija je vlaznost veca od dopustene nosivosti eksera treba redukovati koef . K= 0.65 odnosno dopN=0.65N. Spajanje 2 obla drveta ekserima nije dopusteno, najmanji broj eksera u jednoj vezi da bih se ona smatrala nosecom jeste 4. 4.  ZAVRTNJI ZA DRVO BEZ NAVRTKE: su cilindricna tela koji imaju jednu glavu povoljnog oblika, koja omogucuje lako zavrtanje u drvo, pri tome glava zavrtnja moze biti kruzna ili  poligonalna, isto tako moze biti prizmaticna ili polukruzna kada se nalazi na povrsini drveta ili upustena kada ima konicni oblik I delimicno se ugradjuje u drvo. Veze izvedene ovim zavrtnjima su uglavnom jednosecne. Najmanji dopusteni precnik zavrtnja je 4mm, jedan spoj se smatra nosecim ako u vezi ima najmanje:  za d<10mm 4 zavrtnja  za d>10mm 2 zavrtnja Nosivost zavrtnja za osnovno opterecenje se dobja: dopN=400xaxd ili dopN=1700xd  2 Nstv= min N Ova nosivost vazi uz sledece uslove: - Da je dubina prodiranja zavrtnja S veca ili jednaka u nosece drvo 8d - Da je prethodno izbusena rupa za deo zavrtnja sa navojem 0.7d, a na glatkom delu d. - Da je zavrtanj po celoj duzini ugradjen zavrtanjem ( zabranjuje se prethodno zabijanje  zavrtnja pa zatim uvrtanje ) - Da je najveci razmak zavrtnjeva: o U pravcu sile 4d o Od opterecene ivice II 10d i I 5d o Od neopterecene ivice II 5d i – II – -  Ako je debljina zavrtnja za drvo d>4mm Kod zavrtnjeva d<10mm nosivost zavisi od odnosa pravca sile prema pravcu vlakana, medjutim kod zavrtnja gde je d>10mm nosivost treba redukovati koef. K α = 1- α  /360 , gde je α  ugao izmedju pravca sile I pravca vlakana Takodje nosivost zavrtnjeva treba umanjiti ako u jednom redu ima vise od:  Za d<10mm, 10% ako u redu ima 10 zavrtnjeva 20% ako ima 20  Za d>10mm 10% ako u redu ima 4 zavrtnja odnosno 20% ako ima 8 Razmaci su isti kao i kod zavrtnjeva sa navrtkom i glavom.  Ako je duzina uvrtanja zavrtnja 4d
5. MOZDANICI  su elementi razlicitog oblika, konstrukcije I od razlicitog materijala ( celik, drvo ili PVC) i ugradjuju se u spojne ravni. Ugradjivanjem mozdanika sprecava se pomeranje u vezi odnosno vrsi se spajanje elemenata, pri tome mogu da rade na pritisak, savijanje ili kombinovano ( na savijanje ). Dele se :

Prema nacinu ugradjivanja : - Mozdanici koji se ugradjuju u prethodno izradjene zljebove i otvore u elementima od drveta koji se spajaju. - Mozdanici koji se utiskuju u prikljucno drvo - Mozdanici koji se ugradjuju kombinovano delimicno ugradjivanjem u prethodno  pripremljene zljebove, a delimicno utiskivanjem. Prema obliku - Prizmaticni mozdanici - Mozdanici kruznog oblika - Specijalne konstrukcije mozdanika Prema vrsti materijala - Mozdanici od drveta ( pod imenom tesarski mozdanici ), - Mozdanici od celika - Mozdanici od plasticnih masa Sve veze mozdanicima moraju biti utegnute odgovarajucim zavrtnjima. U zavisnosti od konstrukcije ovi zavrtnji mogu da prolaze kroz mozdanik ili da spajaju prikljucne elemente od drveta na delu izmedju 2 mozdanika. Ovi zavrtnji se pritezu tako da celicne podlozne plocice budu utisnute u drvo najvise 1mm,  po pravilu ovi zavrnji mogu biti manji od M12. Paralelo pipedni  mozdanici od drveta koriste se za izradu mozdanika ( tvrdo drvo) ugradjuje se tako da su im vlakna paralelna sa vlaknima elemenata koji se spajaju Kod klinastih drvenih mozdanika I mozdanika tanjirastog oblika pravac vlakana u mozdaniku ne poklapa se sa pravcom vlakana u prikljucnom drvetu. Ne preporucuje se da u jednom redu, sa jedne strane veze bude vise od 4 mozdanika. Veze izvedene tesarskim mozdanicima zahtevaju posebnu preciznu izradu, stabilnost i nosivost jednog tesarskog mozdanika zavisi od kvaliteta drveta, od dopustenih napona na celo mozdanika. Ove dopustene napone treba uzimati tabelarno  Jedan tesarski mozdanik po slici u vezi radi na smicanje II vlaknima I na pritisak II vlaknima po celu mozdanika ( utiskivanjem u vlakno moze se spreciti ubacivanjem  pocinkovanog lima ). Kosi tesarski mozdanici takodje se izradjuju od tvrdog drveta kao I prethodni ali se ugradjuju koso nagnuto prema spoljnoj ravni sto uslovljava tezi rad, I ovde se izmedju mozdanika redovno na polovini medjurastojanja ugradjuju  zavrtnji. Patentirani celicni mozdanici ( ulosci) I oni se koriste u drvenim konstrukcijama I svaki od njih poseduje posebne konstruktivne specificnosti koje su rezultirale iz teznje da se sto uspesnije prenesu odredjene sile iz jednog elementa u vezi na drugi. Neophodno je pribaviti uputstva za njihovo koriscenje kao I ateste o nosivosti. 6. KONEKTOR ( NAZUBLJENE ) PLOCE : U novije vreme u drvenim konstrukcijama javlja se I jedno novo spojno sredstvo – metalne  perforirane ploce poznate pod nazivom konektor ploce. Izradjuju se od pocinkovanog lima tako da se sa jedne strane ploce pojavljuju zubci, siljcim koji se utiskuju u drvo. U zavisnosti od broja, rasporeda, oblika I orijentacije zubaca postoje vise tipova ovih ploca, uglavnom se razlikuju prema nacinu utiskivanja zubaca. Sluze za spajanje drvenih elemenata iste debljine, Najcesce se koriste kod resetkastih veza

Izrađuju se od galvanski pocinkovanog ili nerđajućeg čeličnog lima debljine 1 do 2 mm, sa zupcima izbijenim putem štancovanja na jednoj strani. Zupci su savijeni upravno na ravan lima

Utiskuju se u čvor rešetke obostrano, putem hidrauličke  prese   ne slabi se struktura drveta   presek se računa kao neoslabljen Debljina elemenata koji se spajaju b   33mm, odnosno b   2l + 5mm (l – dužina zupca) . Za konstrukcije raspona preko 12m, b   50mm (nehoblovano drvo) i b   47mm (hoblovano drvo)

Izrađuju se od galvanski pocinkovanog ili nerđajućeg čeličnog lima debljine 1 do 2 mm, sa  zupcima izbijenim putem štancovanja na jednoj strani. Zupci su savijeni upravno na ravan lima. 7. PIJAVICE ( KLOMFE ): kao spojna sredstva koriste se uglavnom kod privremenih  gradjevina, kod skela tj. kod konstrukcija manjeg znacaja, ali I konstrukcijama sluze kao dodatno spojno sredstvo, tom prilikom sile u vezi se prenose trenjem ili na suceljak, a  pijavica sluzi samo da osigura zeljeni rad veze. Izradjuju se od celika ( glatke armature ) ┴16 duzine pijavice 30cm, takodje one mogu da prenose manje sile. Dopustena nosivost  pijavice moze se uzeti za jednosecan zavrtanj s tim da se factor ad zameni bocnom  povrsinom preseka vrha pijavice za deo zabijen u dno, a factor d  2 povrsinom preseka vrha  pijavice – sve mereno u uglu pijavice. Puna nosivost pijavice je ona koja se dobija pri potpunom zabijanju njenog siljka. U koliko postoji opasnost od cepanja drveta usled spajanja pijavicom neophodno je  prethodno izbusiti rupe za 2mm manjeg precnika od pijavice. Prema ispitivanjima Fontroberta ( MPA – Stuttgart ) na nosivost i deformaciju pijavice uticu: Cvrstoca I vlaznost drveta Krutost pijavice Duzina siljka I dubina zabijanja   

8. TRNOVI : Trnovi su puna ili šuplja cilindrična metalna tela bez navojnice.

Ugrađuju se u prethodno izbišene rupe koje su za 0,2 do 0,5 mm manje od prečnika trna  , da bih se izbeglo ostecenje drveta prilikom ugradjivanja trnova zavrsetak rupe uz vidnu  povrsinu spoja na mesu gde izlazi trn treba busiti na precnik trena. Duzina trna prema privilu treba da je veca od debljine paketa koji se spaja isto kao i kod zavrtnjeva, trnovi moraju biti na adekvatan nacin zasticeni od korozije. Kada se iz odredjenih razloga zeli da veza izvedena trnovima bude skrivena tada duzina trna moze biti manja od debljine paketa koji se spaja, deo rupe sa strane sa koje se trn zabija zatvara se cepom od drveta. Minimalni precnik trna u nekoj vezi je d= 8mm, a max d= 24mm  Jedan staticki ispravan spoj treba da ima min 4 trna, minimalna rastojanja data su tabelarno.  Za trnove ciji je precnik veci od 20mm vaze ista rastojanja, treba ih ugraditi naizmenicno kao eksere i mogu biti jednosecni, dvosecni ili visesecni. dr= 0.85d debljina rupe je za 15% manja od precnika trna Nosivost trnova se odrejduje : N 1= δdxaxd  N  2= kxd  2 merodovna je min N

Detalj konstruisanja veze sa trnovima

OSTALA SVOJSTVA DRVETA

Drvo je prirodni organski material koji je u fizickom smislu homogen, a u mehanickom ima izrazenu anizotropiju. Mehanicki elementi drvene gradje su vlakna i trahelde, a elementi koji imaju fiziolosku ulogu su drveni sudovi ( cevcice ), srzni zraci, drvni parenhim I smolnjaci. U procesu fizioloskog nastajanja drveta, u toku jedne godine obrazuju se tankozidni koncentricni cilindri – godovi ( od centra prema kori ).

Gradja drveta NEKE OSNOVNE DEFINICIJE SVOJSTAVA DRVENE GRADJE BOJA – prirodni ton boje koje oko zapaza na obradjenoj povrsini drveta TEKSTURA – izgled obradjene povrsine

 SJAJ – svojstvo da obradjena povrsina jace ili slabije odbija svetlost MIRIS – miris sveze obradjenog drveta FINOCA – karakterise je krupnija ili sitnija tekstura POROZNOST – predstavlja odnos izmedju ukupne zapremine pora prema zapremini suvog drveta % VLAZNOST – negativna osobina drveta koja izaziva skupljanje i bubrenje TEZINA – na tezinu uticu vrsta, starost, vlaznost ….. PROVODLJIVOST ZVUKA – zdravo drvo prilikom udara daje jasan I kratak zvuk dok natruhlo drvo daje mukli zvuk PROVODLJIVOST ELEKTRICITETA – suho drvo je slab provodnik elektriciteta PROVODLJIVOST TOPLOTE – drvo je slab provodnik toplote  AKUSTICNA SVOJSTVA – nezamenjiv material za postizanje akusticnih svojstava TRAJNOST DRVETA – sposobnost da moze duze ili krace vreme da zadrzi nepromenjena prirodna svojstva  ZAPALJIVOST – svojstvo da drvo lakse ili teze gori, meko drvo lakse gori od tvrdog * TVRDOCA – svojstvo da se drvo suprostavlja prodiranju nekog drugog tela u njegovu masu * OTPORNOST NA HABANJE – svojstvo drveta da se opire unistavanju povrsine ili promeni dimenzija pod dejstvom trenja *  ZILAVOST – otpor koji drvo pruza lomu izazvanog udarnom silom * CEPLJIVOST – svojstvo drveta da se lakse ili teze cepa u pravcu vlakana * ELASTICNOST – sposobnost drveta da povrati svoj prvobitni oblik i dimenzije nakon prestanka delovanja spoljasnjih sila koje su izazvale deformaciju, suho drvo je elasticnije od vlaznijeg * CVRSTOCA DRVETA – otpornost na razaranje pod dejstvom spoljasnjih sila OSTALE BITNE KARAKTERISTIKE I DIMENZIONISANJE DRVENIH KONSTRUKCIJA

Naprezanja u vlaknima II ili I

Promena cvrstoce u odnosu na polozaj vlakana

U drvenim konstrukcijama nije povoljno mesati lepak I zavrtnje zato sto bih oni doveli do  pucanja lepka I time veza ne bih bila uspesna tj. ostvarena je manja nosivost od predvidjene, moguce je mesati samo u slucaju da jedan od spojnih sredstava otkaze mogu se koristiti druga  pogodna sredstva u vezi. Granica proporcionalnosti – vrijednost do koje je dijagram  prava linija, odnosno do koje vrijedi linearan odnos naprezanje i deformacija

− 

VITKOST

 = /  – radius inercije poprečnog presjeka     = 0,289 a) kvadratni presjek i  = i  =    =     =   3,46  4  i  = i  =  64 ∙   = 4 b) kružni presjek    = 0,289ℎ c)  pravougaoni presjek i  = i  =    =        = 0,289 i  = i  =    =      x 

 x 

 x 

 y 

-

 y 

 y 

max 

min

 se računa za dva ortogonalna pravca (mjerodavna je veća vitkost) vitkost u drvenim konstrukcijama ograničena je sljedećim vrijednostima:  ≤ 150 – za nosive glavne elemente za koje se sa dovoljnom sigurnosti može odrediti dužina izvijanja l   ≤ 120 – za glavne nosive elemente kod kojih konstrukcija o nemogućuje pouzdanu tačnost proračuna vitkosti  ≤ 175 – za sekundarne elemente (one čija je stabilnost od sekundarnog značaja u vitkost 

i





odnosu na stabilnost kontrukcije kao cijeline)

VITKOST PRESJEKA NA IZVIJANJE

DUŽINA IZVIJANJA l i – dužina između dviju susjednih tačaka infleksije elastične linije štapa -  Zavisi od dužine štapa l i načina na koji se štap oslanja na svojim krajevima

budući da se u drvenim konstrukcijama ne može ostvariti potpno ukljštenje nad olsoncima, za neke slučajeve uzimaju se nešto veće dužine l i

EKEMENTI KROVNE KONSTRUKCIJE

Oplata se domenzionise na isti nacin kao I letve s tim da se opterecenje svodi na sirinu daske b=20cm ( ili na sirinu od 1m ) S obzirom da je b>d zanemaruje se savijanje oko ose y pa se oplata dimenzionise na cisto savijanje.

1. Aksijalno zategnuti elementi Kada na drvene elemente deluje aksijalna sila zatezanja mora da bude  zadovoljen sledeci uslov:

∙

 Aneto = 0,8  Abruto

 Ao = A - ∆ A = D 2π  /4 – ( 2xAt + 2x(D-2t)xd)   – b(D- 2xt)/4  At = ( D 2π  /4)x α /360

DVODIJELNI POPREČNI PRESJEK  - samo jača os inercija presjeka je materijalna os - lokala težišta sastavnih dilova presjeka ekscentrična su u odnosu na težište dvodijelnog  presjeka -

elementi se dimenzioniraju na 1,5 puta veću projektnu (proračunsku) zatežuću silu

∙, ≤ ,, ,, =  1, 5

 Aneto = Abruto – 3·  AT 

Aneto = Abruto – 3·  AT  – 2  A0

 2. Aksijalno pritisnuti elementi

 Za proračun aksijalno pritisnutih elemenata mora se uzeti u obzir  njihova vitkost koja se uzima u obzir preko koeficijenta .

3. Elementi izloženi savijanju Pravo savijanje Elementi koji su izlozeni savijanju nazivaju se gredni nosaci, ili jednostavnije nosaci.

Usled dejstva momenata savijanja M i transverzalnih sila T javice se normalni naponi i naponi smicanja prema izrazima:

Poslednji izraz može se transformisati pod uslovom da se radi o pravougaonim poprečnim  presecima nosača u sledeću jednačinu:

NAPONI ZA DATA OPTERECENJA  pritisak paralelno vlaknima σcII  pritisak upravo na vlakna σc┴  zatezanje paralelno vlaknima σtII ivični napon pri savijanju σ m smicanje paralelno vlaknima τII smicanje pri savijanju τmII  pritisak pod uglom σcα   presecanje vlakana τ┴

1.1 Opterećenja 1. grupa opterećenja – OSNOVNA • stalno opterećenje „g“ „g“  • korisno opterećenje „s“ (uključujući i sneg) „g+s“  • opterećenje vetrom kao (samostalno) „w“ „g+w“   2. grupa opterećenja – DOPUNSKA • vetar kada ne deluje kao samostalno opterećenje • opterećenje od skela i oplata za beton • opterećenje od privremenih konstrukcija • trenja na ležištima • sile kočenja „g+s+w“  • temperaturna dejstva • skupljanje i bubrenje • pritisak na ogradu • horizontalna dejstva koja nisu obuhvaćena 1. grupom 3. grupa opterećenja – NAROČITA • seizmičko dejstvo • razmicanje oslonaca • pritisak leda • požar do 30 minuta • udari vozila PRIEMERI ZADATAKA URADJENIH ( DIMENZIONISANJE AKSIJALNO NAPREGNUTIH STAPOVA )

…

OSTALE PRIMERE U SKRIPTI DK ….

CELICNE KONSTRUKCIJE

Karakteristike čeličnih konstrukcija Kao materijal za noseće konstrukcije čelik  poseduje izuzetne karakteristike u koje spadaju: - visoka mehanička svojstva, - male dimenzije i težine elemenata čeličnih konstrukcija, - industrijalizovana proizvodnja, - laka manipulacija, transport i montaža, - relativno lako fundiranje, - velika seizmička otpornost, - fleksibilnost i adaptibilnost, - mogućnost demontaže i trajna vrednost.

Nadostatci: - osjetljivost na koroziju, - požar. PROIZVODNJA GVOZDJA : Preradom rude gvozdja u visokim pecima dobija se sirovo gvozdje magnetit FeMg3O4 , hematit Fe 2O3 , siderit FeCO3 , pirit FeS  2.

Priprema rude se vrši usitnjavanjem i obogaćivanjem Topioničarski koks proizvodi se u koksarama zagrevanjem vlažnog usitnjenog uglja na 850 do 1000 °C, Prethodno pripremljena ruda, koks i dodaci uskladišteni su u  bunkerima (1, 2 i 3) Mešavina ove tri komponente u odgovarajućem odnosu transportuje se i ubacuje u gornji deo visoke peći, koji se zove grotlo (4) U gornjim delovima visoke peći (5 i 6) mešavina se suši zagrevanjem toplim vazduhom do temperature od 400 ° C Daljim zagrevanjem osušene mešavine (7, 8 i 9) do temperature od 1600 °C vrši se redukcija  gvozdenog oksida, uz izdvajanje sirovog gvožđa I ugljen dioksida Dodaci sa ostalim delovima rude I koksa obrazuju trosku (šljaku), koja pliva po rastopljenom gvožđu kao lakša i izdvaja se (10), dok sirovo gvožđe kao teže pada na dno i izlazi napolje (11), a topli gasovi se odvode kroz cev. Gasovi se  potom prečišćavaju,  ponovo zagrevaju i uduvavaju u visoku peć (13 -18). Tečno sirovo gvožđe se izliva iz peći svaka 2 d o 4 sata.

Podvrgavanjem sirovog gvožđa procesu oplemenjivanja, u smislu  podešavanja hemijskog sastava, dobija se čelik odgovarajućeg hemijskog sastava i odgovarajućih mehaničkih osobina. U drugoj fazi, gvožđe se novim postupkom oslobađa suvišnog ugljenika  i drugih nečistoća (npr. fosfora), a uz to i legira potrebnim sastojcima. Ovaj drugi proces se odvija u čeličanama, pri čemu se razlikuju: Postupci produvavanja: - produvavanje vazduhom (Tomasov postupak) - produvavanje kiseonikom (Linz-Donawitz “LD” postupak)

Postupci u plamenim pećima: - Simens-Martinov postupak - elektro- peći

Tomasov postupak se odvija u kruškastom obloženom konvertoru, koji može da se kipuje, maksimalnog kapaciteta oko 90 t, kroz čije se dno uduvava va zduh ili vazduh obogaćen kiseonikom (zbog smanjenja sadržaja azota) i  produvava kroz tečno gvožđe obogaćeno krečom. Oksidacijom ugljenika i  formiranjem šljake (od silicijuma i fosfora) oslobađa se toplota, odnosno čelik  nastaje bez dodatnog dovođenja toplote. Zbog visokog sadržaja azota ovakav čelik je krt i podložan ubrzanom procesu starenja. Kod LD (Linz-Donawitz  ) postupka se kroz vodom hlađeni žljeb uduvava tehnički čist kiseonik na sirovo gvožđe u konvertoru. Nečistoće sagor evaju  potpuno i za kratko vreme, a čelik je znatno boljeg kvaliteta od Tomasovog,  pa se može koristiti i za zavarene konstrukcije. U elektro- pećima se pomoću ugljenih elektroda formira luk, a zbog odsustva oksidirajućeg plamena gubitak legirajućih elemenat a sagorevanjem je izuzetno mali (najkvalitetniji čelici). Na kraju procesa dobijanja čelika, po bilo kom prethodno opisanom postupku, tečni čelik se iz konvertora ili peći izliva u lonac, a potom u kalupe -kokile različitog oblika, ili u postrojenje za kon tinualno livenje da bi se obezbedila mogućnost dalje prerade. Tako dobijeni osnovni oblici čeličnih polufabrikata su: ingoti, slabovi ( slab),  gredice (bloom ) i šipke ( billet).

Prerada čelika deformacijom Čelik se deformacijski može obrađivati: valjanjem,  kovanjem, presovanjem i izvlačenjem. Skoro 90% ukupne proizvodnje čelika se obrađuje valjanjem,  pri čemu valjanje može biti u vrućem ili hladnom stanju. Postupak vrućeg valjanja je najčešće primenjivan postupak za dobijanje čeličnih proizvoda koji se koriste u nosećim građevinskim konstrukcijama. Pri procesu vrućeg valjanja osnovni čelični proizvodi (blokovi ili polufabrikati)  ponovo se zagrevaju na 1200-1300 °C u peći, kako bi se čelik doveo u testasto stanje da se može valjati. Oblik polaznog komada za valjanje zavisi od   preseka gotovog proizvoda. Liveni čelični blok može biti kvadratnog preseka, kada se zove ingot i pravougaonog preseka, kada se zove brama. U većini slučajeva zagrejani blokovi se valjaju u polufabrikate, a polufabrikati dalje valjaju u  gotove proizvode. Proizvodi valjaonice se dele na polufabrikate i gotove proizvode.

U polufabrikate čelika ubrajaju se: blumovi, slabovi i gredice. Blumovi su polufabrikati poprečnog preseka od 150x150 mm do 300x300 mm, kvadratnog i pravougaonog preseka sa odnosom strana manjim od 2.

Slabovi imaju pravougaoni presek sa odnosom strana 1:3 i više (do 1900 mm širine). Gredice su polufabrikat preseka oko 40x40 mm do 150x150 mm. Vrućim valjanjem se zagrejan element propušta kroz seriju valjaka, koji se okreću u suprotnim smerovima, pri čemu je razmak valjaka uvek manji od  debljine materijala koji se valja.

Element može prolaziti kroz veliki broj valjaka (i preko 70), što zavisi od 

 početnog i završnog oblika. Ravni valjci se koriste za dobijanje limova i traka, a profilisani za dobijanje profila svih oblika.

Vrste čeličnih proizvoda Vruće valjani proizvodi:  Štapovi : Štapovi ili štapasti čelik se proizvodi u vidu: pljošteg čelika, širokog (univerzalnog)  pljošteg čelika, ugaonika, T i Z -profila, malih I i U-profila visine do 80 mm, okruglog, kvadratnog i šestougaonog čelika. Vruće valjani proizvodi: Limovi: Limovi se valjaju između ravnih valjaka na takav način da se obrađuju u oba pravca i nemaju ravne ivice, pa se kasnije moraju obrezivati. Po debljini se razlikuju:

− fini limovi, debljine do 3 mm, − srednji limovi, debljne od 3 do 4,75 mm I − grubi limovi, debljine  preko 4,75 mm.

Vruće valjani proizvodi: Profilisani nosači : Profilisani nosači se valjaju u dva osnovna oblika,kao I i U -profili. I-profili su osnovni konstrukcioni element za izradu grednih i okvirnih nosača i stubova. Asortiman  profilisanih nosača prikazan je u tabeli. Svaka serija  profila predstavljena je sa najmanjom i najvećom dimenzijom. Ovi profili se isporučuju u dužinama od 8 do 15 m. Vruće valjani proizvodi:  Šuplji profili: Pod pojmom šuplji profili podrazumevaju se šuplji konstrukcioni elementi čiji  poprečni presek ima oblik kružnog, kvadratnog ili pravougaonog prstena. Šuplji profili prema načinu izrade mogu biti bešavni i šavni. Hladno oblikovani proizvodi: Hladno oblikovanje, odnosno valjanje, podrazumeva smanjenje debljine ili preoblikovanje

savijanjem nezagrejanog materijala. Ovim postupkom se dobijaju znatno ravnije i finije površine, uz bitno povećanje mehaničkih karakteristika. Hladno oblikovani proizvodi se dobijaj u deformacijom čelika u hladnom stanju na dva načina: − valjanjem iz ravne trake koja prolazi kroz seriju valjaka, − previjanjem ravne trake na presi u posebnom alatu. Ostali proizvodi: automatski zavareni profile sacasti profile uzad i kablovi istegnuti metal resetkasta gazista     

radni dijagram celika

Karakteristike čelika Fizička svojstva čelika su: - boja, - specifična težina, - temperatura topljenja, - elektroprovodljivost, - magnetna svojstva, - provodljivost toplote, - specifična toplota i - koeficijent toplotnog širenja.

Tehnološka svojstva čelika su: - zavarljivost, - plastičnost, - kovnost, - istegljivost, - otpornost na habanje, - livnost, - obradljivost itd.

Mehanička svojstva čelika su: - čvrstoća, - elastičnost, - duktilnost, - tvrdoća, - žilavost itd. RESETKASTI NOSACI Osnovne podele resetkastih nosaci : Prema broju pojaseva : - dvopojasne i visepojasne Prema prostornom obliku : - ravanski i prostorni resetkasti nosaci ( linijski i povrsinski ) Prema intenzitetu opterecenja : - laki resetkasti nosaci - srednje teski resetkasti nosaci - teski resetkasti nosaci

Prema nacinu oblikovanja cvorova resetkaste nosace delimo : - resetkasti nosaci bez cvornih limova - sa cvornim limom o u jednoj ravni ( jednozidni resetkasti nosaci ) u dve ravni ( dvozidni resetkasti nosaci ) o

Oblik resetkastog nosaca zavisi od oblika pojasnih stapova : resetkasti nosaci sa paralelnim pojasom resetkasti nosaci sa gornjim pojasom u nagibu resetkasti nosaci sa parabolicnim pojasom ( pojasevima )

Tokom postupka dobijanja čelika ugljenik nepotpuno sagoreva u rastopljenoj masi obrazujući sa kiseonikom ugljen monoksid (CO) u vidu gasnih mehurova Nakon hlađenja, usled prisustva gasnih mehurova, dobija se čelik šupljikave   strukture, sklon segregaciji ugljenika, ubrzanom starenju, koncentraciji pojedinih primesa ( napr. fosfora), tzv.

neumireni čelik  Dodavanjem ovakvom čeliku elemenata afinih prema kiseoniku (silicijum, mangan, titan, aluminijum) sprečava se stvaranje gasnih mehurova u rastopljenoj m asi. Ovako dobijen čelik je bez bez mehurića, sa ravnomerno raspoređenim primesama po celoj masi, tzv. umiren čelik  Tečni čelik se iz konvrtora ili peći izliva u lonac a potom u kalupe- kokile različitog oblika radi dalje prerade. Tako dobijeni osnovni oblici čeličnih polufabrikata su:

ignoti, slabovi, gredice i šipke.

Najopasnija greška pri vrućem valjanju je dvoplatnost što podrazumeva razdvajanje materijala u slogovima kod limova ili profila, profila, koje se pruža uglavnom po sredini debljine materijala.

Pojavom dvoplatnosti konstrukcija je posebno posebno ugrožena ako  su elementi napregnuti na zatezanje u pavcu debljine. Kod postupka hladnog valjanja čelik se oblikuje valjanjem na sobnoj temperaturi bez zagrevanja.

Veće debljine limova proizvode se u presama, dok se se tanji limovi obrađuju u hladnim hladnim valjaonicama na seriji valjaka. Kovanje  predstavlja plastičnu obradu u vrućem stanju pri kojoj se čelik oblikuje udarom. Tehnologija presovanja  je slična kovanju, a razlika je samo u karakteru delovanja sile putem koje

se vrši oblikovanje elemenata. Postupak izvlačenja uglavnom se koristi za proizvodnju okruglih profila pr ofila m anjeg prečnika kao što su žice i sl. PO NAMENI

– Konstrukcioni čelik  , - Primenjuje se za gređevinske konstrukcije, u brodogradnji i sl.

Najvažnije karakteristike su: granica razvlačenja  , modul elastičnosti, žilavost i sl. -

 Alatni čelik,

- Primenjuje se za izradu alata.

Najvažnije su njegove tehnološke osobine: otpornost na habanje, sposobnost sečenja,  postojanost na visoke temperature i sl. PO KVALITETU - obični čelik  kvelitetni čelik  - visokokvakitetni čelik (samo za žice i kablove ) - čelici visoke jačine  (za specijalne namene) PO DEZOKSIDACIJI imaju greške u vidu mehurića , ne koriste se za - Neumireni čelici, ( imaju  zavarene konstrukcije ) koriste se za zavarene statički opterećene   konstrukcije) - Poluumireni čelici , , ( koriste Umireni čelici (koriste se za sve zavarene konstrukcije) Specijelno umireni čelici (koriste se za jače dinamički opterećene konstruikcije) PO HEMIJSKOM SASTAVU nelegirani …) legirani ( silicijum, hrom, bakar, nikal …) - niskolegirani niskolegirani (<5%) (<5%) ukupno - visokolegirani (>5%) ukupno

PREMA NAČINU OBRADE   zvlačenje...) - Mehanička obrada ( valjanje, kovanje, presovanje, i zvlačenje...) - Termička obrada  (  žarenje, normalizacija, kalenje, otpuštanje...) OSNOVNE DEFINICIJE POJMOVA - Specifična težina čelika izražava se u kg/m 3 - Temperaturom topljenja topljenja nazivamo temperaturu temperaturu u oC pri kojoj zagrejani čelik   prelazi iz čvrstog u tečno stanje . Specifičnom toplotom nazivamo onu količinu  toplote koja je potrebna da se 1 kg čelika zagreje za 1 oC - Toplota topljenja topljenja je ona količina toplote koja je potrebna da se 1 kg čelika prevede iz čvrstog u tečno stanje i izražava se u džulima  (J). - Provodljivost toplote  je sposobnost čelika  da provede provede toplotu i definisana definisana je koeficijentom može proći u jedinici vremena toplotne provodljivosti, koji pokazuje koja količina toplote može proći kroz metal dižine 1 m i preseka 1 cm 2. Pod toplotnim širenjem  se podrazumeva promena promena dimenzija pri zagrevanju zagrevanju za 1 oC. Čvrstoća  predstavlja otpornost čelika na razaranje  pod dejstvom spoljašnjih sila. U zavisnosti od karaktera delovanja spoljašnjih sila  razlikujemo čvstoču na zatezanje, čvrstoću na pritisak  , čvrstoću na savijanje , čvrstoću na uvijanje   i td. -Elastičnost čelika je sposobnost čelika da povrati svoj prvobitni oblik i dimenzije nakon  prestanka delovanja spoljnih sila koje su izazvale deformacije. -Duktilnost  je sposobnost čelika da pre loma doživi značajne plastične deformacije. -Tvrdoćom čelika se naziva otpor koji pruža čelik pri utiskivanju tvrdog materijala u njega. udarnom silom. - Žilavost čelika je otpor koji čelik pruža  lomu izazvanom udarnom  Zavarljivost  je osobina čelika da se može spajati tehnološkim postupkom  zavarivanja Plastičnost  je sposobnost čelika da se trajno deformiše pod uticajem

spoljašnjih sila bez razaranja Kovnost je sposobnost čelika da se plastično  oblikuje. Istegljivost je sposobnost čelika da se može razvlačiti u žice. Livnost je osobina čelika da u rastopljenom stanju može da se lije Otpornost na habanje je sposobnost čelika da se opire habanju odnosno uništavanju  površine ili promeni dimenzija pod dejstvom dejstvom trenja trenja Mehaničke karakteristike čelika su najznačajnije od svih osobina za nosivost čeličnih konstrukcija, a to su:

Granica razvlačenja  ( f  y  ),  predstavlja graničnu vrednost za dimenzionisanje  bilo po metodi dopuštenih napona bilo po graničnim stanjima  ( EC3) Čvrstoća na zatezanje (f u ), predstavlja najveći napon na uzorku pri ispitivanju ispitivanju na  zatezanje.

Procentualno izduženje   (d), je pokazatelj deformabilnosti čelika za vreme njegove obrade  pri dostizanju napona u oblasti  plastičnosti. Ostale karakteristike čelika su:  Žilavost (j) Modul elastičnosti  (E) Modul klizanja (G) Tangentni modul (E t t )  Modul elastičnosti ili Jungov modul ( Young) ( E = s/e ), Predstavlja  zavisnost između normalnog napona napona i dilatacije u oblasti elastičnosti u kojoj uglavnom ostaju naprezanja nosćih konstrukcija ) Modul klizanja je konstanta materijala koja određuje zavisnost između smičućeg napona i promene ugla. Glavne mehaničke karakteristike čelika određuju se ispitivanjem na standardnim epruvetama.

Vrednosti osnovnih karakteristika  zajedničke za sve čelike su :  g = 7850 (kg/m3) - zapreminska masa E = 21000 (kN/cm 2 ) - modul elastičnosti G = E/[2(1+n)] = 8100 (kN/cm 2 ) - modul klizanja n = 0.3 - Poasonov koeficijent at  =  = 1.2 x 10-5  ( 1/ oC) - koeficijent termičkog širenja

Na slici su prikazana dva osnovna oblika dijagrama napon-dilatacija za konstrukcione

čelike. Osnovna razlika između ovih dijagrama je u tome što je na dijagramu 1 jasno izražena  granica razvlačenja ( f  y ), a kod dijagrama 2 nije.  Ako granica razvlačenja nije oštro istaknuta uvodi se se pojam konvencionalne granice razvlačenja koja predstavlja napon pri kome nakon rasterećenja ostaje 0.2% nepovratne deformacije. Ova granica razvlačenja se uobičajeno zove ( f 02 02 ) VRSTE KONSTRUKCIONIH ČELIKA Čelik je legura gvožđa i ugljenika čiji se sadržaj kreće od 0.1 do 1.7%  Ako je ugljenik jedini legirajući element ,čelik se naziva ugljenični uglj enični  Ako su dodati i drugi elementi čelik se naziva legirani UGLJENIČNI ČELIK  Ugljenični čelik, u zavisnosti zavisnosti od procenta ugljenika može biti: - niskougljenični  (C<0.25%) - srednjeugljenični (0.25%
Pri proizvodnji čelika za odgovorne konstrukcije koje se u eksploataciji nalaze na niskim temperaturama neophodno je vezati gasove (N  2 , O 2 , H) iz rastopljenog čelika . Ovo se izvodi dodavanjem dezoksidenata ( Mn, Si, Al) koji se za za njih vezuju.  Zavisno od količine dodatih elemenata , a samim tim i stepena absorbcije gasova razlikujemo: - umirene čelike i - specijalno umirene čelike. gasovi stvaraju mehuriće oko kojih se koncentrišu štetne Kod neumirnih čelika zarobljeni gasovi  primesa (sumpor, fosfor i sl). Posledice prisustva ovih nečistoća su mala otpornost na tzv. krti lom Poboljšanje upotrebnih osobina čelika ostvaruje se : -legiranjem pogodnim hemijskim elementima -toplotnom obradom

-hladnim oblikovanjem

Nepoželjni prateći elementi koji mogu zaostati u čeliku tokom proizvodnje  su: S, P, N, O, H Elementi Si i Mn koji se takođe mogu naći u čeliku ubrajaju se u legirajuće elemente. Sumpor se sa gvožđem sjedinjuje u sulfid gvožđa sa izraženom tendencijom segragacije, čime se smanjuje žilavost. Fosfor ima tendenciju segragacije čime se smanjuje  žilavost i dolazi do pojave krupnozrne strukture strukture.

Udeo fosfora u čeliku ne treba da pređe 0.05%  Azot dovodi do stvaranja tvrdih nitrata koji podižu tvrdoću čelika , ali stvaraju opasnost od krtog loma. Kiseonik dovodi do stvaranja različitih oksida, što se odražava na smanjenje žilavosti i povećanje otpornosti na krti lom. LEGIRANI ČELICI  se dele prema procentualnom učešću pojedinih legirajućih elemenata na: -niskolegirane sa sadržajem legirajućih elemenata do 2.5% -srednjelegirane sa sadržajem legirajućih elemenata do 10% -visokolegirane kod kojih je sadržaj legirajućih elemenata veći od 10% Najčešći legirajući elementi koji se dodaju čeliku su : - mangan (Mn) - silicijum (Si) - hrom (Cr) - nikal (Ni) Mangan se koristi za dezoksidaciju čelika. U količini iznad 0.8% mangan je legirajući element

(povećanje mehaničkih karakteristika čelika) Silicijum se koristi za dezoksidaciju čelika. Iznad 0.6% smatra se legirajućim elementom ( za  poboljšanje mehaničkih i fizičko hemijskih svojstava čelika). Hrom se sa ugljenikom spaja u karbide koji su tvrdi i postojani. Poboljšava čeliku mehanička svojstva, a sa njim se postižu posebna  fizičko- hemijska svojstva (magnetni, nerđajući , vatrootporni hrom -čelici i sl.). Nikal  povoljno utiče na mehanička svojstva čelika tako što samanjuje krtost čeli ka na niskim temperaturama. Veoma je skup tako da se izuzetno koristi.

Oznake čelika prema JUS -u C.B0.002 Na primer čelik Č 0361 Č XXXX (X) X(X)- X(X) 1. Slovni simbol (Č ili ČL)

kojim se označava čelik ili čelični liv   2. Osnovna oznaka – sastoji se iz četiri ili pet brojčanih simbola  za

oznaku vrste čelika. 3. Dopunska oznaka – sastoji se iz

 jednog ili više brojčanih ili slovnih simbola kojima se, po potrebi,

označava namena odnosno stanje čelika 4. Ostale dopunske oznake – sastoje se iz jednog, Dva ili više brojčanih ili slovnih simbola i njihovih Kombinacija kojima se, po potrebi, označavaju druge karakteristike čelika. 1. Oznaka materijala je slovni simbol

Č – za čelik  ČL- za čelični liv 

 2. Osnovna oznaka čelika sastoji se iz arapskih brojeva koji označavaju osobine čelika ili  pripadnost nekoj grupi. Struktura osnovne oznake data  je za čelike: - sa utvrđenim mehaničkim osobinama - sa utvrđenim hemijskim sastavom i mehaničkim osobinama

Grupa čelika sa utvrđenim mahaničkim osobinama Ovoj grupi  pripadaju ugljenični čelici sa utvrđenim mehaničkim osobinama i delimično utvrđenim ili neutvrđenim hemijskim sastavom (napr. Č 0361) Simbol na prvom mestu osnovne oznake za ovu grupu čelika je 0 koji označava pripadnost čelika  grupi sa utvrđenim mehaničkim osobinama Č0361 Simbol na drugom mestu npr. (broj 3 ) po pravilu označava nazivnu odnosno minimalnu  zateznu čvrstoću koja je utvrđena  za čelik u toplo valjanom ili normalizovanom stanju.  Značenje simbola na drugom mestu dato je u tabeli 1.11 : Tabela 1.11 .. Brojčani simboli na drugom mestu osnovne oznake za ugljenične čelike sa utvrđenim meh. osobinama

Č0361 Simboli na trećem i četvrtom mestu (brojevi 61 ) označavaju pripadnost čelika određenoj  podgrupi, a njihovo značenje  prikazano je u tabeli 1.12. TERMIČKA OBRADA ČELIKA Cilj: Poboljšanje mehaničkih karakteristika čelika (promena kristalne strukture) Najpoznatiji postupci termičke obrade su: - kalenje (zagrevanje iznad 906 oC, a potom brzo hlađenje ) - otpuštanje ( radi smanjenja zaostalih napona u valjanim ili zavarenim elementima, Otpuštanje može biti: - nisko: zagrevanje na 200 do 300oC, - srednje: zagrevanje do 500oC, - visoko: zagrevanje do 600oC. -  poboljšanje (kombinacija kalenja i visokog otpuštanja ) -  žarenje ( zagrevanje + sporo hlađenje ) - normalizacija ( zagrevanje do 906 oC i kontrolisano hlađenje )

FIZIČKO – HEMIJSKE KARAKTERISTIKE ČELIKA Mikrostruktura čelika je zrnasta, kristalna struktura, sačinjena od prostorno  pravilno raspoređenih atoma. Kristalna rešetka konstrukcionih čelika je kubna i može biti prostorno ili površinski centrisan

PROIZVODI OD ČELIKA I. VRUĆE VALJANI PROIZVODI  Ova kategorija proizvoda je najviše zastupljena u nosećim čeličnim konstrukcijama. Oni mogu da se grupišu u četiri osnovne familije prizvoda -štapovi -limovi - profilisani nosači -šuplji profili.  A. ŠTAPOVI 

Štapovi se proizvode u vidu:  pljošteg čelika, širokog pljošteg čelika, ugaonika, T profila, Z profila,

okruglog , kvadratnog i pravougaonog čelika B. LIMOVI Limovi se valjaju ravnim valjcima u oba pravca Po debljini se razlikuju: -fini limovi debljine do 3 mm -srednji limovi debljine 3 do 4.75 mm -grubi limovi, debljine preko 4.75 mm Po obradi površine  se razlikuju:

ravni, rebrasti, bradavičasti, i preforirani. Ravni limovi dobijaju se valjanjem u dimenzijama : - širina do 4.6 m - dužina do 10 m - debljina do 60 ( 100) mm

Uobičajene debljine koje se koriste u nosećim konstrukcijama iznose 6 do 50 mm. Rebrasti limovi se dobijaju propuštanjem ravnih limova kroz  valjke posebnih profilacija

C . PROFILISANI NOSAČI: Valjaju se u dva osnovna oblika i to kao I profili i U profili

I profili su osnovni konstrukcioni elementi za gredne i okvirne nosače kao i za stubove . Isporuka u dužinama 8 -15 m.

D. ŠUPLJI PROFILI  Šuplji profili su konstrukcioni elementi čiji poprečni presek ima oblik kružnog, kvadratnog ili  pravougaonog prstena. Prema načinu izrade dele se na - šavne - bešavne

Tabela 5: Šuplji toplovaljani profili

II. HLADNO OBLIKOVANI PROIZVODI Hladno oblikovanje ,odnosno valjanje je smanjenje debljine ili preoblikovanje savijanjem nezagrejanog materijala . Razlikuju se dva načina hladnog oblikovanja: - valjanjem iz ravne trake koja prolazi kroz seriju valjaka - previjanjem ravne trake u presi na posebnom alatu.

Hladnim oblikovanjem postiže se povećanje mehananičkih osobina čelika uz smanjenje duktilnosti. Hladno oblikovani proizvodi se izvode kao: - otvoreni profili - šuplji profili - profilisani limovi - ravni limovi - trake III OSTALI PROIZVODI

Ovde su svrtani: automatski zavareni nosači, saćasti nosači, istegnuti metal, užad i kablovi, rešetkasta gazišta

 Automatski zavareni nosači

Saćasti nosači

Užad i kablovi

MATERIJAL ZA SPAJANJE

 Za spajanje elemenata u čeličnim konstrukcijama koriste se -  zavrtnjevi( obični, visokovredni) -  zvrtnjevi sa ekspandirajućom čaurom - samorezni zavrtnjevi -  pop nitne

 Stepen sigurnosti  određuje se u odnosu na tzv. granična stanja čeličnog materijala  pri kojima konstrukcija gubi podobnost daljeg korišćenja. Granična stanja  se vezuju za problem sloma, odnosno, po pravilu, za nastajanje granice razvlačenja, a to su  granični naponi čeličnog materijala, ili ređe za pojavu graničnih deformacija

Nastavljanje i povezivanje elemenata čeličnih konstrukcija može se ostvariti: - mehaničkim spojnim sredstvima  ( zakivci, zavrtnjevi, itd.), - tehnološkim postupcima  ( zavarivanjem )

U zavisnosti od mesta izvođenja, postoje dve vrste nastavaka: - radionički nastavci - montažni nastavci Radionički nastavci izvode se u radionici najčešće zavarivanjem, a ređe zakivcima ili zavrtnjevima. Montažni nastavci se izvode na gradilištu. Pomoću njih se međusobno povezuju radionički segmenti (podsklopovi i sklopovi), tako da obrazuju jedinstvenu celinu.

Danas se montažni nastavci izvode skoro isključivo zavratnjevima (retko zavarivanjam) Razlog: -veća brzina montaže - kvalitetna veza -obezbeđenje projektovane geometrije

 ZAKIVCI

Danas se zakivci veoma retko primenjuju i to samo za rekonstrukciju postojećih objekata spojenih  zakivcima.

a) zakivak sa polukružnom glavom, b) zakivak sa poluupuštenom glavom, c) zakivak sa upuštenom glavom.

OBIČNI ZAVRTNJEVI   Zavrtnjevi predstavljaju savremeno mehaničko spojno sredstvo pri izradi montažnih nastavaka u zgradarstvu i mostogradnji Primena zavrtnjeva u zgradarstvu i mostogradnji

 Zavrtnjevi se izrađuju u fabrici mašinskim putem, a na montaži se vrši samo njihova ugradnja. Prednosti zavrtnjeva: Ugradnja zavrtnjeva je jednostavna i izvodi je relativno mali broj radnika. Vremenske prilike ne utiču na kvalitet izvedene veze.

OBLICI I VRESTE OBIČNIH ZAVRTNJEVA  Jedan kompletan zavrtanj sastoji se iz sledećih delova, prema slici: - šestougaone glave (a) - cilindričnog tela koje se završava navojem (b) - šestougaone navrtke sa otvorom i sa unutrašnjim navojem (c) -  podložne pločice najčešće kružnog oblika sa otvorom u sredini (d)

Nazivnu meru zavrtnja definiše debljina tala zavrtnja van navoja  pa je oznaka zavrtnja Md .

Na primer M20 označava zavtanj čiji prečnik tela van navoja iznosi d=20 mm . Dimenzije svih delova zavrtnja su standardizovane prema standarduJUS M.B1.068. Oblik navrtki određen je prema standardu : JUS M.B1 601/65

Oblik podložnih ploćica određen je prema standardu:  JUS M.B2.015  Za građevinske konstrukcije se najčešće upotrebljavaju zavrtnjevi čije se dimenzije sastavnih delova date u sledećoj tabeli ( sa oznakama prema predhodnoj slici ). U čeličnim konstrukcijama upotrebljavaju se zavrtnjevi sa metričkim  navojem. Tako  pomenuta o znaka za zavrtanj Md označava zavrtanj sa metričkim navojem  (napr. M20). ( Ranije su bili u upotrebi zavrtnjevi sa Vintvortovim ili colovnim navojem) Najvažniji deo zavrtnja je telo zavrtnja koje prenosi silu putem smicanja i pritiska po omotaču rupe. Ni je dopušteno da se u spoju upotrebi zavtranj čiji navoj ulazi u paket koji se spaja.

 Zbog toga se u građevinskim konstrukcijama primenjuje podložna pločica debljine 8 mm, za  zavrtnjeve čija se dužina menja na po 5 mm, tako da navoj ostane izvan ravni sm icanja. Prema tačnosti izrade tela zavrtnja , postoje dve vrste zavrtnjeva: obrađeni zavrtnjevi ( ili upasovani , ili zavrtnjevi sa tačnim naleganjem), kod kojih obradom na strugu postiže razlika između prečnika rupe i tela zavrtnja d 0 – d = 0.3 mm) neobrađeni zavrtnjevi ( ili neupasovani ili zavrtnjevi bez tačnog naleganja) kod kojih je razlika između prečnika rupe i tela zavrtnja d 0 – d = 1 mm Na primeru zavrtnja M20 ilustrovana je razlika između obrađenih i neobrađenih zavrtnjeva nominalni prečnik d = 20 mm - Obrađeni zavrtanj M 20:  prečnik tela zvrtnja d = 21 mm ( za proračun)  prečnik rupe d 0 = 21 mm nominalni prečnik d = 20 mm - Neobrađeni zavrtanj M 20 :  prečnik tela zvrtnja d = 20 mm  prečnik rupe d 0 = 21 mm KLASE ČVRSTOĆE ZAVRTNJEVA  Zavrtnjevi se izrađuju od čelika koji su svrstani u određene klase čvrstoće, prema JUS -u M.B1.023 . Klase čvrstoće označavaju se sa dva broja, koji su odvojeni tačkom. Obični zavrtnjevi se uglavnom izrađuju u sledećim klasama čvrstoće: 4.6, 4.8, 5.6, 5.8,  6.8. Prvi broj u oznaci klase čvrstoće predstavlja stoti deo nazivne vrednosti čvrstoće na zatezanje u MPa,  f  u / 100 Drugi broj označava desetorostruki odnos nazivne granice razvlačenja i čvrstoće na zatezanje

Tako na primer oznaka za zavrtanj klase 5.6 dobijena je na sledeći način. 10  f   y / f  u

RAD VEZA SA ZAVRTNJEVIMA Kod veza sa zavrtnjevima ostvaruje se diskontinualno spajanje elemenata konstrukcije preko

određenog broja tačaka. U takvim vezama sila se iz jednog elementa prenosi u drugi putem zavrtnjeva: a) raspored sila na zavrtnju b) dijagram pritiska po omotacu rupe c) dijagram smicucih napona

Ravnoteža sila u elementima veze uspostavlja se naprezanjem zavrtnjeva na pritisak po omotaču rupe.

Naprezanja na pritisak po omotaču rupe upravna na osu zavrtnja i suprotnih smerova u ravni spoja (smicanja) izazivaju smicanje tela zavrtnja. U proračunu zavrtnjeva se usvaja konstantan raspored napona po omotaču rupe kao i konstantan napon smicanja tela zavrtnja u ravni smicanja. Na taj način se značajno pojednostavljuje proračun, bez bitnih posledica na njegovu tačnost,  a samim tim i pouzdanost nosivosti veze.

Na mestu veze, u preseku koji je oslabljen rupama dolazi do pojave koncentracije napona u blizini

rupe, koji neposredno uz ivicu rupe mogu da dostignu vrednost na granici razvlačenja čelika.

Međutim zbog plastififikacije veze dolazi do preraspodele naprezanja u spoju i do postepenog ublažavanja koncentracije napona, tako da pri punoj plastifikaciji poprečnog preseka, stvarni dijagram odgovara proračunskom, Sa povećanjem broja zavrtnjeva u pravcu sile, n e va ži više ravnomerna raspodela sila po pojedinim  zavrtnjevima.

 Zbog toga važeći standardi ograničavaju broj zavrtnjeva u redu u pravcu sile na najviše šest.

max 6 kom

max 6 kom

PRORAČUN NOSIVOSTI ZAVRTNJEVA Postoje tri osnovna slučaja naprezanja kojima mogu biti izloženi zavrtnjevi u vezama elemenata čelične konstrukcije: - smicanje -  zatezanje - kombinovano naprezanje Prema funkciji koju imaju u vezi zavrtnjevi mogu biti:

-

statički, ako su nemenjeni za prenošenje sila u vezama

konstruktivni, kada imaju samo funkciju spajanja elemenata u smislu formiranja poprečnog  preseka i sl. Prema načinu naprezanja zavrtnjeva u spojevima  i sami spojevi mogu da se podele na: - smičuće spojeve kod kojih se sila prenosi smicanjem tela neobrađenog zavrtnja i  pritiskom

 po omotaču rupe . -  zatežuće spojeve kod kojih se sila prenosi sa jednog elementa na drugi zatezanjem  zavrtnjeva u pravcu njihove podužne ose.

kombinovane spojeve - kod kojih su zavrtnjevi istovremeno napregnuti na smicanje i zatezanje

Pri proračunu nosivosti zavrtnjeva uvode se određene pretpostavke koje znatno pojednostavljuju  proračun: - svi zavrtnjevi u vezi podj ednako učestvuju u prenošenju sile, pod uslovom da u vezi ima najviše šest zavrtnjeva u istom redu u pravcu delovanja sile. -usled smičuće sile u telu zavrtnja se javlja konstantan napon smicanja - pritisak po omotaču rupe je konstantan po površini projekcije kontaktne površine zavrtnja i veznih limova na ravan upravnu na pravac sile -zanemaruje se savijanje i zatezanje zavrtnje va u smičućim spojevima.

NOSIVOST ZAVRTNJEVA NA SMICANJE Kod veze zavrtnjevima prelazak sile iz jednog elementa u drugi je diskontinualan i ostvaruje se smicanjem tela zavrtnja u ravni spoja.

Nosivost na smicanje određuje se po formuli: 2

 F v  m

d 

 

4

 do p

 gde je : m – sečnost zavrtnja d – prečnik tela zavrtnja  do pdopušteni napon smicanja za zavrtnje prema Tabelama 2.8 odnosno 2.9  Zavisno od broja ravni smicanja zavtenjevi mogu biti: -  jednosečni (m =1) - dvosečni (m =2) - višesečni (m > 2)

NOSIVOST ZAVRTNJEVA NA PRITISAK PO OMOTAČU RUPE  U proračun se uvodi konstantan napon pritiska po omotaču rupe ( zbog plastifikacije čelika) Površina preko koje se prenosi pritisak jednaka je zbiru kontaktnih površina svih limova koji su napregnuti u istom pravcu. Nosivost zavrtnja iznosi:  F   min b  gde je

min

 t 

 t d  

b ,dop

minimalna debljina svih limova koji  prenose silu u istom pravcu

d - prečnik tela zavrtnja  b ,do p- dopušteni pritisak po omotaču rupe

min

min





t 1 t   min t 2

za jednosečne zavrtnjeve

t 1  t 3 t   min za dvosečne zavrtnjeve t  2

NOSIVOST ZAVRTNJEVA NA ZATEZANJE

Nosivost zavrtnja na zatezanje određuje se u preseku na mestu navoja ( jer je ovaj presek manji nago u telu zavrtnja) , koji se naziva ispitni presek Površine ispitnog preseka  A s za pojedine zavrtnjeve date su u tabeli 2 10:

Nosivost zavrtnja na zatezanje određuje se po obrascu:  F t   A s  t ,dop

 gde je:

 A s

 t , do p

povrsina ispitnog preseka - dopušteni napon na zatezanje

 ZAVARIVANJE  Definicija:

 Zavarivanje je tehnološki postupak za spajanje istih ili sličnih metala koje se ostvaruje uz pomoć visoke temperature koja izaziva topljenje dodatnog i osnovnog materijala na mestu spoja.

Rastopi osnovnog i dodatnog materijala (elektrode ili žice za zavarivanje) se međusobno mešaju i dolazi do nijhovog fizičkog i hemijskog sjedinjavanja. Nakon hlađenja d olazi do očvršćavanja, čime se stvara šav, kao fizički kontinuitet materijala.

OSNOVNI POJMOVI Osnovni materijal je materijal od koga su izrađeni elementi (delovi) koji se spajaju zavarivanjem. Dodatni materijal je materijal (načešće žica za zavarivanje ili elektroda) koji se, pri zavarivanju,

topi i meša sa rastopljenim metalom osnovnog materijala, a nakon hlađenja i očvršćavanja, formira šav. Spoj određuje međusobni položaj delova koji se spajaju. Šav  je materijalizovano mesto spajanja, odnosno materijal dobijen topljenjem dodatnog i osnovnog materijala na mestu spoja.  Zona uticaja toplote (ZUT) je zona u osnovnom materijalu neposredno uz šav u kojoj je, usled visokih temperatura (preko 600 oC) došlo do struktur nih promena.

 Žljeb je prostor predviđen za deponovanje dodatnog materijala prilikom zavarivanja. Kod sučeonih šavova žljeb se formira obaranjem ivica elemenata koji se spajaju Kod ugaonih šavova žljeb formiraju ivice elemenata koji se spajaju.

 zljeb kod suceonih savova

Elementi zavarivanja

 Zavar je deo šava dobijen topljenjem dodatnog materijala u jednom prolazu.

Šavovi se izvode sa jednim ili više zavara  Zavar koji se prvo izvodi naziva se koreni zavar. Ostali zavari mogu da se izvode paralelno sa osom

 žljeba, (slika b) ili upravno na osu žljeba (slika c).

Postupak izrade šavova: a) iz jednog zavara; b) iz više zavara  Zavarljivost je sposobnost materijala da može da se zavari. Osnovne prednosti koje nudi zavarivanje u odnosu na mehanička spojna sredstva su: - materijalni kontinuitet kojim se omogućava pravilan tok sila iz  jednog u drugi element veze, - redukcija ukupne težine konstrukcije, zbog smanjenj a težine veza i nastavaka, - izbegavanje slabljenja elemenata rupama za spojna sredstva (npr kod zavrtnjva),

Kao najvažniji nedostaci zavarivanja mogu se navesti: - potreba za kvalifikovanom radnom snagom, - neophodan proces kontrole kvaliteta u radionici i na gradilištu, - posebni zahtevi u pogledu klimatskih uslova prilikom zavarivanja

 Položen šav

na gradilištu, Radi izbegavanja grešaka koje mogu nastati pri zavarivanju treba se držati sledećih principa: - veze i nastavci moraju da budu što jednostavniji sa stanovišta izvođenja,  položaj veza i nastavaka, ukoliko je moguće, treba da budu izvan

Šav iznad glave

 zona maksimalnih uticaja - izbegavati teške položaje zavarivanj a (npr.iznad glave),. -Klimatski uslovi koji vladaju na lokaciji na kojoj se vrši zavarivanje su od velikog značaja za

kvalitet izvođenja zavarivačkih radova Donja granica temperature za normalno zavarivanje čelika kvaliteta Č0361 iznosi 0 oC, a za Č0561 + 5 oC Vrste spojeva

U zavisnosti od međusobnog položaja elemenata koji se zavaruju, razlikuju se sledeće vrste spojeva: - sučeoni spojevi, - ugaoni ili T – spojevi - preklopni spojevi.

Sučeoni spojevi su spojevi kod kojih elementi koji se spajaju leže u istoj ravni. Mogu da se koriste za spajanje elemenata iste

(slika a), ili različite debljine (slika b ). Sučeoni s pojevi elemenata: a) iste debljine; b) različite debljine

Ugaoni spojevi se izvode između elemenata koji međusobno zaklapaju određeni ugao, različit od 180o(najčešće 90o )

Ugaoni spojevi sa sučeonim i ugaonim šavovima: a) pravi, b) kosi

Krstasti spojevi predstavljaju poseban vid ugaonih spojeva kod kojih elementi koji se spajaju obrazuju krst Ovakvi spojevi su nepovoljni, jer zbog nagomilavanja šavova na jednom mestu dolazi do koncentracije napona. Zbog toga se krstasti spojevi izbegavaju kod limova tanjih od 7 mm.

Krstasti spojevi: a) sa ugaonim šavovima; b) sa sučeonim šavovima; c) sa umetnutim kvadratnim ili okruglim čeličnim profilom

Preklopni spojevi su spojevi između preklopljenih elemenata koji leže u dve paralelne ravni. Postoje dve vrste preklopnih spojeva: direktni preklopni spojevi i  preklopni spojevi sa podvezicama. Preklopni spojevi: a) i b) direktni i preklopni spojevi; c) preklopni spojevi sa podvezicama  

SUČEONI ŠAVOVI Sučeoni šavovi se izvode u prethodno pripremljenim žljebovima, na jednom ili oba elementa koji se spajaju. Oblik žljeba zavisi od debljine elemenata koji se zavaruju.

U zavisnosti od oblika žljeba razlikuju se sledeće vrste sučeonih šavova: I-šavovi koji se izvode između elemenata debljine 1 -5 mm bez obrade ivica za žljeb. V-šavovi koji se izvode kod limova debljine 5-15 mm.  X-šavovi koji se izvode kod sučeonih spojeva limova veće debljine (12 -35 mm). K-šavovi se izvode kod ugaonih spojeva limova debljine > 10 mm (uglavnom 15-30 mm). U-šavovi koji mogu da se primenjuju za zavariv anje limova veće debljine (>25 mm ) umesto V šavova;  J-šavovi ili 1/2U-šavovi koji se primenjuju za zavarivanje limova veće debljine (>15 mm), uglavnom kod ugaonih spojeva.

Vrste sučeonih šavova a) I- šav, b) V -šav, c ,d) 1/2V-šav, b) e) X-šav , f) K -šav,  g) U-šav, h) J -šav 

UGAONI ŠAVOVI  Ugaoni šavovi se izvode kod ugaonih spojeva i spojeva na preklop. Dimenzija koja određuje nosivost šava je debljina šava (a) koja je  jednaka visini najvećeg jednakokrakog trougla koji može da se upiše  u poprečni presek šava (slika b)

Ugaoni šavovi mogu da budu kontinualni i isprekidani . Ugaoni šavovi: a) osnovni elementi ugaonog šava; b) određivanje debljine ugaonog šava

DODATNI MATERIJALI ZA ZAVARIVANJE Elektrode U zavisnosti od oblika i strukture, elektrode mogu da budu: - obložene , - neobložene (gole), -  punjene, - u vidu elektrodne žice .  Ako dodatni materijal ima samo funkciju topljenja i  popunjavanja žljeba pri visokim temperaturama nastalim usled već uspostavljenog električnog luka ili plamena, on se naziva  prema svom obliku: žica, šipka, štap , prah i td.

Elektrodne žice Elktrodne žice su kontinualne elektrode namenjene za Poluautomatske i automatske postupke zavarivanja. One mogu biti: punjene ili pune

GREŠKE U ŠAVOVIMA Greške u šavovima mogu da se svrstaju u dve grupe: dimenzionalne greške ili greške oblika i strukturne greške ili greške kompaktnosti. Posledice grešaka: kod dimenzionih grašaka: smanjena nosivost šava zbog smanjenja bruto površine, poprečnog preseka šava i pojava ekcentričnog naprezanja u spoju, usled neravnomerene debljine šava - kod grešaka kompaktnosti  dolazi do formiranja prslina (usled koncentaracije napona). Posebno su osetljive dina mički opterećene konstrukcije i

konstrukcije koje su izložene dejstvu niskih temperatura. Dimenzionalne greške šavova su vidljive golim okom i mogu da se otkriju jednostavnim priručnim  pomagalima i da se otklone.

KONTROLA KVALITETA ZAVARENIH SPOJEVA Obim i vrsta kontrole kvaliteta šavova zavisi od intenziteta i vrste naprezanja šava, kao i od

 značaja tog šava za celu konstrukciju. Najznačajnije su sledeće metode kontrole bez razaranja: -vizuelna kontrola, -radiografska kontrola, -magnetska ili elektromagnetska kontrola, -penetracijska kontrola.

KVALITET SUČEONIH ŠAVOVA Prema JUS-u U.E7.150, u zavisnosti od kvaliteta izrade i stepena izvršene kontrole , definisana su tri stepena kvaliteta sučeinih šavova : Specijalni ili S – kvalitet, ( JUS –ISO 5817 B kvalitet) I – kvalitet i ( JUS –ISO 5817 C kvalitet) II – kvalitet ( JUS –ISO 5817 D kvalitet) Šavovi S – kvaliteta moraju da zadovolje sledeće uslove: da su vizuelno ujednačenog kvaliteta, jedri, bez naprslina, da nemaju grešaka na počtku i na kraju šava , da su eventualna nadvišenja i zarezi obrušeni i to u pravcu toka sila , da je koren šava dobro oćišćen i ponovo zavaren , da je radiografska kontrola izvršena na čitavoj dužini šava  (100%). Šavovi I – kvaliteta treba da zadovolje uslove kao i šavovi S – kvaliteta, s tim što kod njih nije  potrebno da se obruse eventualna nadvišenja , a dokaz kvaliteta se ostvaruje radiografskom kontrolom na 50% dužine šava. Šavovii II-kvaliteta treba da zadovolje uslove I- kvaliteta , ali se od njih ne zahteva primena radiografske kontrole.

Najveće naprezanje u šavu javlja se u ravni pod uglom  približno 45 0 u odnosu na ravan spoja. Ta ravan se naziva merodavna ravan spoja.

PRORAČUN ZAVARENIH SPOJEVA Nosivostu zavarenih spojeva može da se sprovede ili po teoriji graničnih stanja ili po teoriji dopuštenih napona (kod nas je sada u upotrebi).  N 

 M  x 

 M  y

 A

W  x 

W  y

normalni napon

V  S  x   I  x  a

napon smicanja

PRORAČUN I KONSTRUISANJE MONTAŽNIH NASTAVAKA AKSIJALNO  ZATEGNUTIH ŠTAPOVA Proračun montažnog nastavka obuhvata: - Određivanje dimenzija štapa Određivanje dimenzija podvezica Određivanje broja i dimenzija spojnih sredstava

PRORAČUN I KONSTRUISANJE MONTAŽNIH NASTAVAKA  AKSIJALNO ZATEGNUTIH ŠTAPOVA  ZAVRTNJEVIMA Proračun montažnog nastavka može da se sprovede na dva načina: - prema zadatoj sili zatezanja ( N t   ) i - prema površini poprečnog preseka - statički pokriven nastavak  Slabljenje osnovnog preseka:  Ako usvojeni osnovni presek posle slabljenja rupama ne zadovoljava onda se: Kod nosača sastavljenih zavarivanjam presek se ojačave na mestu veze

Kod valjanih nosača usvaja se veći presek  ( u startu tereba usvojiti veću površinu preseka za 20 -30%) -

Proračun prema aksijalnoj sili zatezanja Provodi se u sledeća tri koraka: 1. kontrola napona u oslabljenom štapu i, ukoliko je potrebno, ojačanje štapa na mestu nastavka,

 2. proračun podvezica i 3. proračun broja zavrtnjeva. Proračun nastavka štapa I  poprečnog preseka mora da se sprovede posebno za nožice a posebno  za r ebro poprečnog preseka. Raspodela aksijalne sile na nožice i rebro se vrši srazmerno njihovim površinama (prema slici) pa  je:  A - sila u nožici  N t , f     N t  f    A - sila u rebru  A  N t ,w   N t  w   N t   2 N t , f    A  A f   Povrsina jedne nozice i rebra  Aw Proračun nastavka nožice 1 Određivanje prečnika spojnog sredstva: -  Prema empirijskom obrascu: max

d  

 0.2 cm

5 t min

gde je : t min



minimalna debljina elemenata u u spoju (podvezice)

Kako debljina podvezice nije poznata ona se pretpostalja prema:

t min

t  f  

u slučaju jednostranih podvezica t  f    0.6 t  f   u slučaju obostranih povezica - debljina nožice

Kontrola napona u oslabljenom preseku nozice:  N t , f     N 



 A f  ,net 

  do p

Ukoliko predhodni uslov nije zadovoljen sledi: - ojačanje nožice - kod profila obrazovanih zavarivanjem ili izbor većeg profila – kod valjanih nosača

Ojačanje se vrši se na dva načina: -  povećanjem debljine nožice ili -  povećanjem širine nožice Određivanje nosivost zavrtnjeva poznato je od ranije :  F v  m

d 2   4

 F b  min

min

 do p

 t .d  

b ,dop



min

t 1 t   min t 2



t 1  t 3 t   min t 2

za jednosečne zavrtnjeve za dvosečne zavrtnjeve

PRORAČUN I KONSTRUISANJE MONTAŽNIH NASTAVAKA A KSIJALNO PRITISNUTIH  ŠTAPOVA , OSTVARENIH ZAVRTNJEVIMA Kod montažnih nastavaka aksijalno pritisnutog štapa normalni naponi određuju na osnovu bruto poprečnih  preseka.  Zbog toga i nema potreba za ojačavanjem pritisnutog štapa u zoni nastavka, Kontrola napona u podvezicama treba da se sprovede na osnovu bruto poprečnog preseka.  Zbog problema izvijanja kod pritisnutih elemenata poprečni presek, uglavnom, nije potpuno iskorišćen, pa se veoma retko projektuju statički pokriveni nastavci pritisnutih elemena ta. Kako se proračun napona kod pritisnutih elemenata zasniva na bruto poprečnom preseku, otpada potreba za kontrolom napona na mestu slabljenja i ojačanjem štapa na mestu nastavka. Proračun sadrži samo dva koraka: 1.  proračun podvezica i  2.  proračun broja zavrtnjeva. PRORAČUN I KONSTRUISANJE VEZA POD UGLOM U zgradarstvu se ovakve veze javljaju: -

između podvlaka i sekundarnih nosača između ovih nosača i stubova u mostogradnji: -između poprečnih i podužnih nosača -između poprečnih i glavnih nosača

Načini konstruktivnog oblikovanja veze dva nosača pod uglom: -ako raspoloživa visina nije ograničena, veza se ostvaruje ukrštanjem nosača, ili direktnim oslanjanjem jednog nosača na drugi (slika a). - ako je konstruktivna visina ograničena tada gornje no žice nosača leže u istoj ravni (slika b). - kod izrazito malih konstruktivnih visina može se izvršiti upuštanje nosača (slika c),

a)

b)

c)

d)

Sa statičkog aspekta veze pod uglom mogu da budu: -

krute (prenose moment savijanja i transverzalnu silu), Ili  Zglobne (prenose samo transverzalnu silu).

U praksi se, međutim, ne javljaju idealno zglobne veze, već su one opterećene i momentom usled ekscentričnog vezivanja, pa se može reći da poseduju izvestan, mali stepen uklještenja (elastično uklještenje). Krute veze takođe ne mogu uvek da budu idealne, jer je moguće malo obrtanje  preseka na mestu veze.

Veze pod uglom se ostvaruju pomoću zavrtnjeva i zavarivanjem.

 ZGLOBNE VEZE

U savremenim čeličnim konstrukcijama se najčešće primenjuju: veze sa priključnim limom (a), veze sa priključnim ugaonicima (b), veze sa čeonom pločom (c),

VEZA SA PRIKLJUČNIM LIMOM   Zglobna veza sa priključnim limom Glavni nedostatak ove veze taj što se javlja moment ekscentriciteta, čiji intenzitet zavisi od ekscentriciteta veze i oslonačke reakcije nosača V . Smanjenje ekscentriciteta može da se postigne na dva načina: 1.  zasecanjem jedne ili obe nožice nosača koji se vezuju (slika a),  2. upuštanjem nosača koji se vezuje (slika b) a.

Kada se vrši zasecanje nožice nosača, mora da se kontroliše naprezanje nosača u oslabljenom preseku (presek 1-1).

Veze pod uglom mogu da se ostvare sa znatno manjim ekscentricitetom i bez

 zasecanja nožica, ako se nosač upusti slika (a) ili ako se vezuje za stub, slika (b).

Veza priključnog lima Veza priključnog lima u ravni spoja je opterećena transverzalom silom V  i momentom savijanja  M e Moment savijanja dat je izrazom:  M e  V  . e

Veza priključnog lima se ostvaruje najčešće ugaonim šavom koji obrazuje zatvoreni  poprečni presek oko priključnog lima. Geometrijske karakteristike i naprezanja ugaonog šava usled V i M e prikazane na sledećoj slici b. VEZA SA PRIKLJUČNIM UGAONICIMA

Ovakve veze su slične vezama sa priključnim limom, s tim što ulogu priključnog lima preuzimaju dva priključna ugaonika Vezivanje ugaonika za priključnu površinu ostvaruje se, uglavnom, zavrtnjevima, mada ima i rešen ja u zavarenoj izradi.

Razlikuju se dve serije zavrtnjeva (slika a ).

 Zavrtnjevi za vezu rebra nosača sa priključnim ugaonikom nazivaju se zavrtnjevi  ‚‚serije 1‚‚ , a zavrtnjevi kojima se ostvaruje veza ugaonika sa priključnom površinom,  zavrtnjevi ‚‚serije 2‚‚. Proračun veze mora da obuhvati kontrolu svih elemenata pomoću kojih se vrši  prenošenje sila u vezi. Komponete sila nu najopterećenijem zavrtnju date su izrazima (sa oznakama na slici):

c. VEZA SA ČEONOM PLOČOM 

Ovakve veze se izvode pomoću čeone ploče koja se zavaruje za rebro nosača i spaja se priključnom površinom pomoću zavrtnjeva Veza je povoljna zbog malog ekscentriciteta

Mehanizam prenošenja transverzalne sile je sledeći: - reakcija se iz rebra nosača unosi u čeonu ploču

 pomoću obostranih ugaonih šavova, - iz čeone ploče pomoću zavrtnjeva prenosi na  priključnu površinu. PRORAČ UN NOSE ČI  H ELEMENATA Č ELI Č NIH KONSTRUKCIJA

-

-

-

1 AKSIJALNO ZATEGNUT Š TAP  Zategnuti štapovi su takvi konstruktivni elementi čije su poprečne dimenzije  male u odnosu na dužinu i koji su pretežno napregnuti aksijalnim silama zatezanja.  Aksijalno zategnuti štapovi se javljaju kao : -  pojasni štapovi rešetki - štapovi ispune - krovni spregovi i sl. U čeličnim konstrukcijama , aksijalno zategnuti štapovi se mogu, u zavisnosti od svoje primene, oblikovati na razne načine , kako je prikazano na slici: U zavisnosti od toga da li se napadna linija sile poklapa sa težišnom osom štapa razlikuju se dva slučaja . Centrično zategnuti štapovi   kod kojih se napadna linija sile poklapa sa težišnom osom štapa , slika a) Ekscentrično zategnuti štapovi koji su opterećeni,  pored aksijalne sile zatezanja, i momentom savijanja. Moment savijanja se može javiti kao posledica  : - Ekscentrične veze štapa na krajevima, slika b),

 zakrivljenosti štapa, slika c), dejstva poprečnog opterećenja , slika d) dejstva koncentrisanog momenta, slika e)

DIMENZIONISANJE AKSIJALNO ZATEGNUTOG ŠTAPA Napon u neto površini poprečnog preseka treba da je manji ili jednak od vrednosti dopuštenog napona za izabrani čelični materijal i odgovarajući slučaj  opterećenja, odnosno:  N  t 

 Aneto

do p

Neto površina poprečnog preseka je minimalna površina poprečnog preseka koja se  javlja duž štapa.

U slučaju složenih preseka, to jest štapova sastavljenih iz više delova, neto površina  predstavlja zbir neto površina pojedinih delova  Zategnuti štap izložen statičkom opterećenju ne zahteva dokaz stabilnosti. Međutim,

uobičajeno je da se pri proračunu aksijalno zategnutih štapova pored kontrole napona izvrši i kontrola vitkosti sa greničnom vrednošću od    300

 gde je: l i  i 

 



l i i

-vitkost štapa

- efektivna dužina izvijanja - poluprečnik inercije preseka za posmatranu osu

PRORAČUN EKSCENTRIČNO ZATEGNUTIH ŠTAPOVA Štapovi koji su, pored normalne sile zatezanja napregnuti i momentom savijanja M oko jedne ili obe  glavne ose inercije x-x ili y-y  , u njima se javlja složeno naponsko stanje, tj. ekscentrično  zatezanje. Ekscentričnost se javlja usled: - nepoklapanja težišne ose štapa sa pravcem delovanja sile, -  zakrivljenosti ose štapa, - savijanja štapa pod dejstvom poprečnog opterećenja, momenta uklještenja na krajevima štapa, ekscentričnosti veze. Dimenzionisanje ekscentrično zategnutog štapa vrši se prema sledećem izrazu.  N t 

 M  x 

 M  y

 A

Wx 

W  y

do p

Direktno dimenzionisanje štapa je su teško sprovesti, tako da se dimenzionisanje svodi na kontrolu napona za unapred usvojeni presek  .

PRORAČUN PRITISNUTIH ŠTAPOVA  Za razliku od aksijalno zategnutih štapova, kod aksijalno pritisnutih štapova, u najvećem broju slučajeva, granična nosivost nije uslovljena kriterijumom nosivosti već kriterijumom stabilnosti. Usled gubitka stabilnosti, dolazi do iscrpljenja nosivosti  poprečnog preseka

 pritisnutog štapa pre dostizanja granične nosivosti. Treba razlikovati:

 problem globalne stabilnosti štapa i  problem lokalne stabilnosti pojedinih delova poprečnog preseka kao što su bočno izvijanje i izbočavanje. Poprečni preseci aksijalno pritisnutih štapova mogu se izvoditi od jednog ili više međusobno povezanih delova, tako da je podela na : - jednodelne poprečne preseke -višedelne poprečne preseke. Kao jednodelni poprečni preseci koriste se: - Valjani li zavareni profili otvorenog poprečnog preseka, slika a) Štapovi od šupljih profila: cevi ili sandučasti preseci dobijeni zavarivanjem -

valjanih profila ili limova, slika b) -

Različiti oblici višedelnih poprečnih preseka, formirani najčešće od valjanih  profila, slika c)

LINEARNA TEORIJA ELASTIČNOG IZVIJANJA Problem izvijanja aksijalno pritisnutog štapa prvi je rešio Ojler (Euler) još 1744  godine. On je razmatrao izvijanje idealnog aksijalno pritisnutog štapa. Osnovne pretpostavke na kojima se zasniva Ojlerova teorija elastičnog izvijanja su: - štap je idealno prav ( nema geometrijskih imperfekcija) -

štap je zglobno oslonjen na oba kraja,

-

 poprečni presek je konstantan i jednodelan, -sprečene su torzione deformacije, -materijal je homogen, izotropa n i linearno elastičan

Da bi se odredila vrednost kritičnog opterećenja mora se posmatrati deformisano stanje štapa. Konačan izraz za Ojlerovu silu (bez prikazivanja postupka izvođenja)  glasi :

 N cr 

2

 N  E 

 EI  2

l 

Izvijanje zglobno oslonjenog štapa je osnovni slučaj izvijanja. Moguće je, međutim odrediti kritičnu silu i za štapove sa drugačijim uslovima oslanjanja uvođenjem pojma dužine izvijanja l i Kritični napon izvijanja može se odrediti kada je poznata kritična sila:  cr  

 N cr   A



 

2

 EI 

l i2  A

   2

 E  2

 i

Na osnovu predhodne jednačine može se zaključiti da kritični napon izvijanja zavisi samo od vitkosti elementa, jer je u linearno elastičnoj oblasti modul elastičnosti Kritični napon se manja u funkciji vitkosti po zakonu hiperbole ( Ojlerova hiperbola) Provera nosivostii centrično pritisnutih štapova sa jednodelnim  poprečnim presekom  proizvoljnih geometrijskih karakteristika i načina  izrade sprovodi se prema obrascima:   N 



 N C   A

  i ,do p   

 v  

 gde je: N c - računska normalna sila za odgovarajući slučaj opterećenja,  A - površina poprečnog preseka štapa,  i , do p- dopušteni normalni napon izvijanja  v nazivna vrednost granice razvlačenja upotrebljenog konstrukcionog čelika K - bezdimenzionalni koeficijent izvijanja, jednak količniku kritičnog normalnog napona izvijanja i nazivne vrednosti granice razvalačenja V - koeficijent sigurnosti zavisan od slučaja opterećenja . Bezdimenzionalni koeficijent zavisi od relativne vitkosti , od oblika  poprečnog preseka štapa i od stepena ekvivalentnih geometrijskih nesavršenosti. U zavisnosti od oblika  poprečnog preseka štapa i stepena ekvivalentnih  geometrijskih nesavršenosti ,  pritisnuti štapovi  pripadaju jednoj od krivih izvijanja A o , A, B, C i D Osnovne krive izvijanja su krive A, B, i C Krivoj izvijanja A Pripadaju preseci u čijim se ivičnim vlaknima za izvijanje upravno na posmatranu osu javljaju sopstveni naponi zatezanja i/ili mali sopstveni naponi pritiska. Krivoj izvijanja C  pripadaju  preseci u čijim se ivičnim vlaknima javljaju sopstveni naponi pritiska. Krivoj izvijanja B Pripadaju preseci između ova dva ekstrema  .  Za izvijanje upravno na glavne ose preseka, pojedini preseci mogu pripadati različitim krivama  izvijanja. U tom slučaju proveru nosivosti  pritisnutog štapa  na izvijanje treba izvršiti u odnosu na obe glavne ose. Relativna vitkost   predstavlja odnos efektivne vitkosti   i vitkosti pri granici razvlačenja ,  v ili  v,r       E   E  l i       ;  v ,r      v        , , ili  v  v , r   v  v , r  i

 Za samostalne pritisnute štapove , za koje je provera nosivosti na izvijanje izvršena  prema odredbama ovog standarda, maksimalna efektivna vitkost nije ograničena. Međutim , za pritisnute štapove u konstrukcijama, uzimajući u obzir opštu stabilnost konstrukcije, a posebno njenu osetljivst na sekundarne uticaje, efektivna vitkost  pritisnutog štapa ne sme da prekorači sledeć e vrednosti: 250 - za spregove i sekundarne elemente - za glavne noseće elemnte 200  za pritisnute štapove kod oslonaca i za noseće  elemente u 150 konstrukcijama izloženim zamoru . DIMENZIONISANJE EKSCENTRIČNO PRITISNUTIH ŠTAPOVA U realnim konstrukcijama često se javljaju elementi koji su  jednovremeno opterećeni aksijalnom silom i momentom savijanja. Moment savijanja može biti posledica delovanja proizvoljnog poprečnog opterećenja ili koncentrisanih momenata na krajevima štapa .  Za poprečne preseke ekscentrično pritisnutih štapova  koriste se valjani i zavareni  profili otvorenog ili zatvorenog preseka. Kod ekscentrično pritisnutih elemenata provera naprezanja može se  N c  M  x  M  y obaviti prema sledećem obrascu :  



 A



W  x



W  y

  do p

Međutim , kod pritisnutih elemenata, kao što je već naglašeno , osim kontrole naprezanja neophodno je sprovesti i kontrolu stabilnosti na zajedničko – interaktivno dejstvo aksijalne sile pritiska i momenta sajanja. Provera stabilnosti ekscentrično pritisnutog štapa vrši se iterativnim postupkom –  pretpostavlja se poprečni presek  pa se dokazuje njegova stabilnost.

NOSAČI  Definicija: Elementi konstrukcije kod kojih naprezanje na savijanje predstavlja dominantan vid naprezanja nazivaju se nosačima . Savijanje nosača nastaje kao  posledica delovanja spoljašnjih momenata, poprečnog opterećenja, kosog savijanja i sl. Prema načinu izrade  gredni nosači se dele na: - pune nosače i -

rešetkaste nosače Kod punih nosača pojasevi su spojeni vertikalnim rebrom, a kod rašetkastih nosača  pojasevi su spojeni štapovima ispune – vertikalama i dijagonalama. Iako imaju istu ulogu u prenošenju opterećenja , puni i rešetkasti nosači   se bitno razlikuju kako po načinu naprezanja , tako i po konstrukcijskom oblikovanju. Dok se prijem momenata savijanja kod rešetkastih  i punih nosača   ostvaruje na sličan način , preko pojasnih štapova (lamela), postoje znatne razlike u prijemu transverzalnih sila. Naime, kod rešetkastih nosača prijem smičićih sila ostvaruje se aksijalnim naprezanjem štapova ispune, dok se kod punih nosača  transverzalne sile prenose  preko rabra nosača u kome se javljaju smičući  naponi.

 Rešetkasti nosač 

 Puni nosač u postkritičnoj fazi

Rešetkasti nosači sastoje se od međusobno povezanih pojasnih štapova  i štapova ispune koji formiraju trougaonu strukturu. Svi štapovi rašetkastog nosača su aksijano napregnuti, tako da se dimenzionišu  prema pravilima koja važe  za aksijalno zategnute odnosno  pritisnute štapove. Dijagrami normalnih napona u štapovima rešetkastih nosača  su konstantni za razliku od punih nosača kod kojih se , shodno Bernulijevoj hipotezi ravnih preseka, javlja linearna promena dijagrama normalnih napona  po visini nosača , prema slici:

Puni nosači , zbog linearne raspodele napona po visini preseka, nemaju maksimalno iskorišćenje preseka. Pri elastičnom radu nosača , maksimalni naponi se javljaju samo u krajnjim vlaknima, što znači da je presek samo delimično iskorišćen. Kod rešetkastih nosača koji su napregnuti isključivo aksijalnim silama , dijagram normalnih napona je konstantan  po presecima štapova , što podrazumeva bolje iskorišćenje materijala, a samim tim i manji utrošak čelika u odnosu na pune nosače . Dali će se u nekoj konstrukciji primeniti puni ili rešetkasti nosači  zavisi od mnogo  faktora kao što su: - raspon nosača intenzitet opterećenja -

odnos cene rada i materijala

 predviđena antikoroziona zaštita  i sl. Generalno, puni nosači su teži od rešetkastih , ali su znatno jednostavniji za izradu, montažu i održavanje , pa u zavisnosti od cene rada i materijala, često mogu da budu ekonomičniji od rešetkastih nosača .  Zbog lakše izrade , transporta i montaže , puni nosači mogu biti ekonomičniji od rešetkastih i kada je njihova težina vaća za 10 do 20%. Puni nosači poseduju odgovarajuću rezervu u nosivosti, a time i veći stepen sigurnosti, zbog mogućnosti  plastifikacije poprečnog preseka. Međutim,  za veće raspone i veća opterećenja , kod punih nosača  dolazi do povećanja težine , što ih čini neekonomičnim , pa se u takvim slučajevima preporučuje  primena rešetkastih nosača. U pogledu raspona,  granica ekonomičnosti između punih i rešetkastih nosača u svetu kreće se u opsegu 20 do 30 m, u zavisnosti od zahtevane geometrije, statičkog sistema i intenziteta opterećenja.  Za raspone preko 30 m svakako su ekonomičniji rešetkasti nosači . Osim punih i rešetkastih nosača  postoj e i određeni oblici nosača koji čine prelaz  izmeđupunih i rešetkastih nosača , kao što su nosači sa oslabljenim rebrima , saćasti nosači i sl., prema slici:

PUNI NOSAČI  Danas se kao puni nosači uglavnom koriste standardni valjani profil i ili profili obrazovani spajanjem ravnig čeličnih limovapomoću ugaonika i zakivaka ili profili obrazovani zavarivanjem ravnih limova -  puni limeni nosači, prema slici..

a) valjani profil, b) limeni nosač u zakovanoj izradi c) limeni nosač u zavarenoj izradi

Statički sistemi U pogledu statičkih sistema najčešće se primenjuju gredni nosači ( proste grede, kontinualni nosači, a ređe Gerberovi nosači). Takođe se dosta često  primenjuju okvirni i lučni nosači, slika;

Puni nosači izrađeni od valjanih profila

Puni nosači izrađeni od valjanih profila imaju  veliku primenu u zgradarstvu gde su rasponi ralativno mali, a opterećenja mirna i umerenog intenziteta. Prednost valjanih nosača  u odnosu na pune limene nosače ogleda se, pre svega u malom učešću rada  pri radioničkoj izradi. Međutim , ovi nosači imaju znatno veću težinu od ekvivalentnih limenih nosača , čije se dimenzije mogu tako uskladiti da se  postigne optimalno iskorišćenje preseka . Danas se valjani profili proizvode u veoma širokom asortimanu , i to kao I profili sa uskim ili širokim nožicama ( I, IPE. HEA, HEB, HEM ),  zatim U profili , kao i ravnokraki i raznokraki L profili,  prema slici:

Puni limeni nosači Puni limeni nosači koriste se u slučajevima kada rasponi i opterećenja premaše mogućnosti valjanih nosača , ali u svim drugim slučajevima  kada je njihova primena ekonomski opravdana. Ovi nosači imaju niz prednosti u odnosu na valjane profile, a to su pre svega: - manja težina za istu nosivost,

- sloboda u izboru oblika i dimenzija, - savlađivanje većih raspona i opterećenja, -

mogućnost izrade nosača promenljive visine, - mogućnost  optimizacije  poprečnog preseka i sl. Puni limeni nosači imaju nešto veću jediničnu cenu  od valjanih, što je posledica veće cene rada na izradi nosača , ali ipak u najvećem broju slučajeva  predstavljaju najekonomičnije rešenje. Oblici punih limenih nosača koji se najčešće primenjuju  prikazani su na slici. Puni limeni nosači najčešće imaju jedno rebro (  jednozidni nosači ), a ređe dva rebra ( dvozidni nosači ).

KONTROLA DEFORMACIJA

Da bi nosači uspešno mogli da odgovore svim projektnim zahtevima, tj. da obezbede nesmetanu eksploataciju objekta, što je njihov osnovni cilj  , potrebno je da deformacije budu manje od dopuštenih. Vrednosti dopuštenih napona najčešće su date u sledećem obliku:  f do p

l  m

m -  parameter koji definiše strogost kriterijuma za ugib.

Prema Pravilniku o tehničkim normativima za za noseće čelične konstrukcije dopušteni ugibi imaju sledeće vrednosti: l / 200 - Za rožnjače , nosače u zidovima i nosače u  podestima l / 300 Za nosače u zgradarstvu ( generalno) Za nosače međuspratnih tavanica l / 500 -

-

Međutim, izrada rešetkastih nosača zahteva veći broj radnih operacija , tako da je  jedinična cena izrade rešetkastih nosača veća nego kod punih nosača. Kod rešetkastih nosača se prijem momenata savijanja obavlja pre ko pojasnih štapova, dok smičuće sile prihvataju preko štapova ispune. Posebna pogodnost rešetkastih nosača je u tome što je omogućeno provođenje instalacija između štapova ispune, tako da se ne zahteva dodatni prostor za prolaz instalacija.

Rešetkasti nosači se primenjuju kako u zgradarstvu tako i u mostogradnji. U  zgradarstvi se koriste kao: - rožnjače, -krovni nosači, -međuspratne podvlake, -kranske staze, -spregovi i sl.

Rešetkasti krovni nosači primenjuju se kod objekata raznovrsne namene kao što su industrijski objekti, sportske i kongresne dvorane, izložbeni paviljoni itd.

Podela rešetkastih nosača može se izvršiti prema više kriterijuma: -

- prema broju pojasva  prema geometriji krova

 prema intenzitetu opterećenja  prema načinu oblikovanja čvorova Prema broju pojaseva rešetkasti nosači se mogu podeliti na - dvopojasne

-

v išepojasne

Dvopojsni rešetkasti nosači  satoje se od gornjeg i donjeg pojasa koji su međusobno  povezani štapovim ispune. Višepojasni rešetkasti nosači imaju više od dva pojasa. Najčšće se sastoje od tri ili četiri pojasa. Tropojasni rešetkasti nosači su sa trougaonim presekom, što zapravo znači da je  gornji ili donji pojas udvojen .

Prema geometriji krova rešetkasti nosači se mogu podeliti na ravanske i  prostorne.

Kod ravanskih rešetkastih nosača sistemne linije svih štapova leže u istoj ravni. Kod prostornih nosača sistemne linije štapova ne leže u jednoj ravni, već formiraju  prostornu strukturu.

Sa satatičkog satanovišta prostorni rešetkasti nosač i mogu se podeliti na linijske i  površinske nosače. Linijski prostorni rešetkasti nosači imaju jasno izražen pravac prenošenja opterećenja. Površinski prostorni rešetkasti nosači  predstavljaju diskretizaciju  ploča, odnosno ljuski i u globalnom smislu ponašaju se slično površinskim nosačima. Momenti savijanja koji se kod ovakvih nosača javlj aju u dva pravca, prihvataju se mrežom aksijano napregnutih pojasnih štapova, dok se smičuće sile prihvataju štapovima ispune .

Prema načinu oblikovanja čvorova odnosno prema ostvarivanju veza između  pojasnih štapova rešetkasti nosači se dele na: -r ešetkaste nosače bez čvornih limova -rešetkasti nosači sa čvornim limovima. Rešetkasti nosači bez čvornih limova su nosači kod kojih se veza štapova ispune za  pojasne štapove ostvaruju direktnim zavarivanjem(ređe zavrtnjevima). Bez čvornih limova se najčešće izrađuju laki rešetkasti nosači, ali srednji nosači  formirani od hladno oblikovanih profila zatvorenog ( kružnog ili kvadratnog) poprečnog  preseka, slika

Rešetkasti nosači sa čvornim limovima su nosači kod kojih se veze štapova ispune za  pojasne štapove ostvaruje pomoću posebno oblikovanih limova koji se nazivaju čvorni limovi, pri čemu se veza ostvaruje zavarivanjem ili zavrtnjevima. Nosači kod kojih se veza u čvoru ostvaruje sa jednim čvornim limom nosači se nazivaju jednozidni rešetkasti nosači , slika b)  Ako vaza u čvoru ostvaruje sa dva čvorna lima onda se takvi nosači nazivaju dvozidni rešetkasti nosači , slika c)

OSNOVNA PRAVILA ZA KONSTRUISANJE REŠETKASTIH NOSAČA Pri projektovanju rešetkastih nosača treba poštovati sledeća pravila: Spoljašnje opterećenje treba da se unosi u rešetkasti nosač po pravilu u čvorovima . Međutim, kod nekih tipova rešetkastih nosača, kao što su na primer rožnjače, podni i kranski nosači, ovo pravilo ne može da se ispoštuje. Opterećenje se un osi direktno savijanjem pojasnih štapova, pa su usled ovog lokalnog savijanja pojasnih štapovi izloženi istovremenom dejstvu aksijalne sile i momenta savijanja. -Dužina pritisnutih štapova treba da bude što manja.

Na ovaj način se povećava otpornost pritisnutih štapova na izvijanje, jer je, kao što je  poznato, kritična sila elastičnog izvijanja obrnuto proporcionalna kvadratu dužine. -Uglovi pod kojima se sustiču štapovi i rešetkastih nosača treba da budu veći od 3 0o. ( da bi se izbegli veliki čvorni limovi) -Kod rešetkastih nosača sa prostom dijagonalnom ispunom najpovoljnije je da dijagonale sa pojasnim štapovima zaklapaju ugao od 60 o , slika. -U slučaju rešetkastih nosača sa vertikalama i dijagonalama, ugao od 45o  predstavlja optimalno rešenje. - Štapovi rešetkastih nosača treba da budu pravi između čvorova. ( kod krivih štapova javljaju se dodatni lokalni momenti) -Montažne nastavke pojasnih štapova treba predvideti neposredno uz čvorove, sa strane manje napreg nutog štapa. Na ovaj način montažni nastavci su oslobođeni eventualnih sekundarnih uticaja Rasponi rešetkastih nosača  sa paralelnim pojsevima variraju od minimalnih, koji se kreću od 10 do 18 m za rožnjače i međuspratne nosače, do maksimalnih, koji u poj edinim slučajevima premašuju 100 m (npr. mostovski nosači). Dispozicija štapova ispune zavisi od niza faktora kao što su: raspon nosača, visina nosača, položaj i karakter opterećenja itd. Dijagonale rešetkastih nosača sa paralelnim pojasevima treba da pad aju prema sredini, simetrično sa obe strane (slika a) gore) Na taj način su sve dijagonale zategnute što je veoma racionalno sa stanovišta utroška materijala. Međutim, najracionalnija je primena proste rešetkaste ispune, koja je sastavljena isključivo od  dijagonala (slika c). Iako je u ovom slučaju svaka druga dijagonala pritisnuta ukupna težina rešetkastog nosača je manja jer su izostavljene vertikale. Rešetkastim nosačima sa prostom trougaonom ispunom često se dodaju vertikale (slika d), kako bi se smanjila dužina izvijanja pritisnutog pojasa u ravni rešetkastog nosača i omogućilo uvođenje opterećenja preko gušće mreže čvorova . Rešetkasta ukrućenja – spregovi se gotovo isključivo izvode kao nosači sa  paralelnim pojasevima.

Najčešće se kao spregovi koriste rešetkasti nosači sa rombičnom ispunom, K -ispunom ili sa ukrštenim dijagonalama. Spregovi sa ukrštenim dijagonalama (slika d) se primenjuju kod pretežno mirnog opterećenja.

Trougaoni rešetkasti nosači  se primenjuju kod strmih krovova sa nagibom od 2045%. Visine trougaonih rešetkastih nosača su nešto veće i kreću se od četvrtine do šestine raspona (

).

Ovako velika visina u sredini nosača je neophodna kako bi se izbegli ošt ri uglovi (manji od 30o ) između štapova. Maksimalni raspon trougaonih rešetkastih nosača (slika a,b, u nastavku) uslovljen je transportom.

Izostavljanjem oslonačnih vertikala i podizanjem olonaca do nivoa gornjeg pojasa (slika b), obezbeđuje se stabilnost nosača na preturanje. Naime, težište rešetkastog nosača se u tom slučaju nalazi ispod zamišljene linije koja spaja oslonce, pa se ona nalazi u stanju stabilne ravnoteže. Zbog toga se ovakvi rešetkasti nosači nazivaju autostabilni nosači. Kod lakih krovnih pokrivača, usled «sišućeg» dejstva vetra, može da dođe do alternatinog naprezanja, koje prouzrokuje pritisak u štapovima donjeg pojasa. U tom slučaju neophodno je mestimično bočno pridržavanje donjeg pojasa . Bočno pridržavanje donjeg pojasa krovnih nosača često se obezbeđuje primenom rožnjača sa kosnicima . U tom slučaju, da bi se omogućilo vezivanje kosnika, vertikale rešetkastih krovnih nosača treba da leže u istoj ravni kao i rožnjače, odnosno da se štapovima gornjeg pojasa  zaklapaju ugao od 90o , jer su rožnjače uglavnom upravne na krovnu ravan.

kosnik 

rožnjača

 Jedan od načina za obezbeđenje prirodnog osvetljenja u halama je primena svetlarnika.

Na slici je prikazano nekoliko karakterističnih primera krovnih nosača kod krovova sa svetlarnicima.

Oblici poprečnih preseka rešetkastih nosača Kao štapovi rešetkastih nosača koriste se svi standardni valjani profili, kako otvorenog tako i zatvorenog poprečnog preseka kao i poprečni preseci obrazovani  zavarivanjem.

Izbor poprečnog preseka zavisi od intenziteta naprezanja, načina konstrukcijskog oblikovanja veza u čvorovima, položaja štapa u konstrukciji (pojasni ili štap ispune) i  predviđene funkcije rešetkastog nosača. Valjani profili se primenjuju kao s amostalni, jednodelni štapovi ili kao sastavni elementi višedelnih poprečnih preseka.

Usled krutosti veze, može se smatrati da su krajevi štapova ispune elastično uklješteni, pa je dužina izvijanja u ravni nosača manja od sistemne dužine (

 )

Dužina izvijanja dijagonale izvan ravni jednaka je sistemnoj dužini . Izvijanje pritisnutog pojasa izvan ravni rešetkastog nosača  zavisi od rastojanja tačaka bočnog pridržavanja, pa je, ako je obezbeđeno pridržavanje u svakom čvoru, dužina izvijanja za izvijanje izvan ravni, kao i za izvijanje u ravni, jednaka sistemnoj dužini. Međutim, ako pritisnuti pojas nije bočno pridržan, dužina izvijanja je jednaka dužini celog pritisnutog pojasa, što je neracionalno. Stoga uvek treba težiti da se dužina izvijanja pritisnutog pojasa izvan ravni nosača,  primenom različitih konstrukcionih mera (npr. spregova), smanji na razumnu meru. Ukoliko je raspon nosača veći od transportne duž ine, potrebno je predvideti montažne nastavke. Oni se po pravilu izvode pomoću zavrtnjeva, a lociraju se blizu čvora na strani slabije napregnutog štapa

Slika

Montažni nastavci pojasnih štapova

Čvor rešetkast og nosač a sa čvornim limom Veze štapova ispune sa zavrtnjevima

Čvor rešetkast og nosač a sa čvornim limom Veze štapova ispune zavarivanjem

 Spregovi i ukrućenja Noseća konstrukcija hale, koja zatvara radni prostor, mora da obezbedi i  prostornu stabilizaciju objekta. Ovo se postiže prostornim sadejstvom svih konstruktivnih elemenata uz  korišćenje različitih sistema spregova i ukrućenja. Osnovna funkcija postavljanja spregova i ukrućenja je: 1. Da obezbede stalan oblik konstrukcije u tok u montaže i eksploatacije,  2. Da obezbede stabilnost pritisnutih elemenata konstrukcije,

3. Da prime i prenesu sva horizontalna opterećenja (vetar, seizmičke sile, sile bočnih udara i kočenja dizalica), Noseća konstrukcija mora biti stabilna i u svakoj pojedinačnojravni stabilizacije kao što su: ravan krova, ravan glavnih nosača, ravan kalkana, ravan podužnih zidova.

Principi stabilizaconih ravni

Elementi za ostvaranje stabilizacije a) uklješteni stubovi u jednom smeru  b) uklješteni stubovi u dva smera c) zidna platna d) kruta jezgra e) spregovi f) portalna ukrućenja g) ramovi

Poprečni krovni spregovi  Poprečni krovni spreg dijagonalama povezuje gornje pojaseve susednih glavnih nosača sa rožnjačama koje na njima leže (vertikale sprega) u jedan u krovnoj ravni položen rešetkasti nosač sa paralelnim pojasevima Dijagonalna ispuna može biti različito raspoređena (prosta trougaona ispuna, sa ukrštenim dijagonalama, K-ispuna itd.), može ići kroz jedno ili više polja , zavisno od rasporeda krovnih elemenata.

• • • • •

Uloge poprečnih krovnih spregova Prostorno povezuju susedne glavne nosače tako da konstrukcija može da primi sile upravne na ravan glavnog nosača, Smanjuju dužinu izvijanja pritisnutih pojasnih štapova izvan ravni glavnog nosača, Obezbedjuju pravilan geometrijski oblik i omogućavaju lakšu montažu noseće čelične konstrukcije, Primaju deo sile vetra na kalkanski zid. Da bi ovaj spreg ispunio svoju funkciju on mora na svojim krajevima biti oslonjen na fiksne tačke, odnosno on se mora vezati za vertikalni spreg u podužnom zidu ili, što je ređe, samo  za glavne stubove.

Poprečni krovni spreg se uvek postavlja u poljima od kojih će  početi montaža, tako da montaža dalje konstrukcije uvek počinje od prostorno krutog dela konstrukcije Dužina izvijanja l k   pritisnutog pojasa glavnog nosača bitno zavisi od vrste ispune

sprega, što je prikazano na slici

a) ukrštene dijagonale preko dva polja b) ukrštene dijagonale preko tri polja c) K-ispuna, d) trougaona ispuna

Podužni krovni spregovi  Podužni krovni spregovi prihvataju horizontalne reakcije stubova u podužnojfasadi Ovi spregovi prenose reakcije međustubova na glavne stubove ili od stubova u  podužnoj fasadi na vertikalnespregove u kalkanskim fas adama

Vertikalni spregovi u podužnim zidovima Funkcija ovih spregova je: stabilizacija noseće konstrukcijehale upodužnom pravcu -

 prenošenje uticaja od vetra sa kalkanske fasade preko krovnog srega u kalkanu do temelja

a) ukrštene dijagonale –jedno polje  b) ukrštene dijagonale –dva polja c), d) Spregovi prilagođni fasadnim riglama ili otvorima a) vertikalni spreg u sredini podužnog zida  b) vertikalni speg u krajnjim poljima

e)

okvirno ukrućenje

Vertikalni spregovi u kalkanskim zidovima Vertikalni spregovi u kalkanskim zidovima imaju funkciju: -

održavanja geometrije konstrukcije kalkanskog zida  prijem uticaja od vetra od kovnog sprega u podužnim fasadama

DISPOZICIJA HALE

DODATNO ….. Krive izvijanja •Krive izvijanja predstavljaju modifikaciju teorijskih krivih izvijanja (Ojler-Engeser); •One definišu vezu izmedu relativne vitkosti i koeficijenta izvijanja (bezdimenzionalne veličine); •One treba da uvedu u proračun nesavršenosti realnih  štapova kao što su: geometrijske imperfekcije, sopstveni naponi, varijacije modula elastičnosti i granice razvlačenja, ekscentricitet naprezanja... •Zbog složenosti problema uvedena je familija evropskih krivih izvijanja ( A0, A, B, C i D) koje su definisane teorij sko-eksperimentalnim putem; •Sve nesavršenosti se uvode u proračun preko ekvivalentne geometrijske imperfekcije - w o

Merodavna vrednost bezdimenzionalnog koeficijenta izvijanja Potrebno je proveriti izvijanje oko obe glavne ose inercije! U opštemslučajumogu da se razlikuju sledeći parametri: poluprečnik inercije (iy, iz), dužine izvijanja (liy , liz) i relevantna kriva izvijanja (Ao, A, B, C i D).

КРОВОВИ НА ВЕШАЉКЕ  КАРАКТЕРИСТИКЕ  • користе се за веће распоне и до 15м, када нема средњег ослонца • нема међуспратне конструкције за дрвене таванице, јер се везачи директно каче на тавањаче ПОДЕЛА 1. једноструке- просте 2. двојне 3. троструке 4. вишеструке ТРИ УСЛОВА ЗА КОНСТРУИСАЊЕ ВЕШАЉКЕ  1. ОСОВИНЕ РАСПИЊАЧЕ, СТУБА И КОСНИКА СЕ СЕКУ У ЈЕДНОЈ ТАЧЦИ   2. ДА СЕ ОСЕ КОСНИКА И ЗАТЕГЕ СЕКУ У 1/3 ПРЕСЕКА ЗИДА 3. УГАО α мин 30°, ИЗМЕЂУ КОСНИКА И ЗАТЕГЕ  ВЕШАЊЕ ТАВАЊАЧА ЗА КРОВНЕ НОСАЧЕ  1. са ОКАГАЧОМ –НАДВЛАКОМ  хориз.греда која иде изнад затеге, управно на кровне везаче, а поред стубаца, повезује се завртњима. 2. са ПОДВЛАКОМ  хориз.греда која иде испод затеге, управно на кровни везач, испод стубова. 3. директним налегањем  ТАВАЊАЧЕ на ЗАТЕГУ  4. са ЛИМЕНИМ ПАПУЧАМА

K R O V O V I N A V E [ A LJ K E Kod krovova na raspinja~e i krovova na ro`nja~e (sa pravim i kosim stolicama), optere}enje od krova se  prenosi na unutra{nje ili spolja{nje nose}e zidove ili druge nose}e elemente. Kada se radi o drvenoj me|uspratnoj konstrukciji sa tavanja~ama od punog drveta, maksimalni raspon je 6.00m. Primena tavanja~a od punog drveta za vece raspone nije ekonomi~na, jer bi u tom slu~aju one bile veoma velikih dimenzija. Velike raspone je mogu}e premostiti nosa~ima od lepljenog lameliranog drveta i drugim savremenim industriski proizvedenim nosa~ima. Kada je me|uspratna konstrukcija armirano betonska, optere}enje od krovnih nosa~a preuzmaju nose}i elementi konstrukcije (podu`ni ili popre~ni nose}i zidovi ili grede). Konstrukcija krova na ve{aljke izvodi se iznad drvene me|uspratne konstrukcije raspona od 6.00. do 12.00m. kada nema srednjh zidova koji bi p oslu`ili kao oslonci. Odre|enim na~inom formiranja krovnih nosa~a, tavanja~e se mogu ve{ati za krovne nosa~e pa je tako konstrukcija takvog krova dobila naziv -krov na ve{aljke. Konstrukcije na ve{aljke se izvode kada su rasponi nose}ih zidova veliki, kada nema srednjih zidova koji bi primili optere}enje od krovnih nosa~a ili kada to nije povoljno za me|uspratnu konstrukciju. Ove konstrukcije su se izvodile kod zgrada sa drvenom tavanicom velikih raspona, kod betonskih konstrukcija, kada je trebalo izbe}i optere}enje me|uspratne konstrukcije I iznad prostora bez me|uspratne konstrukcije. Danas se ove konstrukcije ne izvode jer se primenjuju savremene konstrukcije drugih tipova, ali je va`no poznavati ih, da bi se  pravilno pristupilo rekonstrukciji krovnih konstrukcija starih objekata. Ve{aljka mo`e biti prosta (ili  jednostruka), dvojna (ili dvostruka), trostruka I vi{estruka. Prosta ve{aljka se sastoji od osnovice krovnog nosa~a koja se kod ovog tipa krova naziva zatega, od jednog stupca i dva kosnika. Prosta ve{aljka ima samo jedan stubac i izvodi se kod krovova koji imaju samo slemenja~u. Teret od krova koji pada na slemenja~u (Q1) prenosi se na stubac koji je u ~voru I ~vrsto vezan za kosnike. Kosnici sa osnovicom krovnog nosa~a (zategom) ~ine nepomerljivi trougao. Ako je potrebno da se skrati raspon tavanja~a potkrovne drvene tavanice, onda }e se one pogodnom vezom ve{ati za stubac, i optere}enje Q2 preneti u ~vor I odakle se ukupno optere}enje Q ravnomerno prenosi preko kosnika na spoljne zidove ( na svaki zid po 1/2 sile Q). Usled horizontalne komponente H, sile Q/2, osnovica krovnog nosa~a napregnuta je na zatezanje, pa se zato naziva zatega. Dvojna ve{aljka se sastoji iz  zatege, dva stupca, raspinja~e izme|u stubaca I dva kosvika. Trostruke i vi{estruke ve{aljke se retko sre}u jer su glomazne konstrukcije, pa se za potrebe konstruisanja tako velikih krovnih konstrukcija  pribegavalo izvo|enju re{etkastih krovnih nosa~a. Danas se vi{e ne izvode.

1 vencanica 2 slemenjaca 3 roznjaca 4 stubac

5 klesta 6 kosnik 7 rog 8 podvlaka

9 nadvlaka 10 raspinjaca 11 zatega

Prilikom konstruisanja ve{aljke potrebno je zadovoljiti tri glavna uslova: 1. da se osovine greda koje se susti~u u jednom ~voru moraju se}i u  jednoj ta~ki,  2. da se osovine kosnika i zatege seku iznad zida na osloncu 3. nagib kosnika i zatege ne sme biti manji od 300. Prvi uslov se mora zadovoljiti da bi se sile koje se susti~u u toj ta~ki prenele na odre|eno mesto. Ako se on ne bi po{tovao do{lo bi do ekcentriciteta i  poreme}aja ravnote`e {to bi ugrozilo opstanak konstrukcije. Drugi uslov je va`an jer uti~e na naprezanje koje se razvija u zidu koji prima optere}enje od krova i tako uti~e na ukupnu stabilnost. Najbolje je ako se osovina zatege i osovina kosnika seku u jezgru zida (njegovoj srednjoj tre}ini),  jer je tako zid ravnomerno napregnut na pritisak. Da bi se skratio raspon tavanja~a drvene me|uspratne konstrukcije, one se kod krovova na ve{aljke moraju ve{ati za krovne nosa~e na nekoliko na~ina: 1. pomo}u okaga~e ( nadvlake)  2. pomo}u podvlake 3. pomo}u direktnog naleganja na tavanja~a na zatege 4. pomo}u limenih papu~a. Okaga~a ili nadvlaka je horizontalna greda koja je postavljena iznad zatege (i  za nju je povezana) upravno na krovne nosa~e, a pored stubaca. Sve tavanja~e koje se oslanjaju na spoljne zidove prika~ene su za nadvlaku i tako im se skra}uje raspon. Podvlaka je horizontalna greda koja se postavlja ispod zatege, na mestima  gde je ova povezana sa stupcem, i ima istu funkciju kao i nadvlaka. U ovom slu~aju podvlaka nije u ravni sa zategama i tavanja~ama pa se vidi na plafonu.

detalj 1

detalj 2

Krovni nosa č proste ili jednostruke ve šaljke, sastoji se od zatege, jednog stupca i dva kosnika. Osovina kosnika i osovina zatege moraju se se ći u jednoj tački iznad oslonca (uslov br. 2). Najbolje je da ta ta čka pada u jezgro zida (varijanta 1) ili da ga tangira (detalj 1). Ugao koji kosnik formira u odnosu na zategu ne sme biti manji od 30 0 (uslov br. 3).

Osovina kosnika i osovina stupca moraju se se ći u jednoj tački (uslov br. 1), koja se nalazi pribli žno na 20 do 25cm ispod slemenja če.

Kod direktnog naleganja tavanja~a na zatege, zatege se vide na plafonu jer nisu u ravni sa tavanja~ama. Postavljanjem tavanja~a u limene papu~e koje se oslanjaju na zatege posti`e se da tavanja~e i zatega le`e u istoj ravni, i ravan plafon. Kako su ove tavanice ~esto znatne te`ine, te`i se da svi njeni elementi budu {to lak{i, ukoliko tavanski prostor nije predvi|en za kori{}enje. Zato se kod rekonstrukcije ovih krovova, ako se `eli njihovo pretvaranje u potkrovni prostor koji se koristi, mora ovo uzeti u obzir i konstrukcija oja~ati.

Konstrukcija krova na ve{aljke nad armirano betonskom tavanicom velikog raspona izvodi se kada nije po`eljno optere}ivati me|uspratnu konstrukciju. U tom slu~aju zatega se ne mora postavljati po celoj du`ini raspona, ve} se kosnici u~epljuju u drvene jastuke koji su pri~vr{}eni za betonsku konstrukciju.

U tom slu~aju, zate`u}a sila se preko jastuka prenosi na me|uspratnu konstrukciju. Stubac je u~epljen u drveni jastuk koji je pri~vr{}en za betonsku tavanicu. U svom donjem delu on nosi samo silu od vertikalne komponente sile koja se od ro`nja~e prenosi preko pajanti.

Vešaljka se mo že konstruisati i kod manjeg nagiba krova od 30 o ali se u tom slučaju (da bi se zadovoljio uslov da kosnici sa zategom stoje pod uglom od 30o) izvodi krov sa nazidkom.

Bezdimenzioni koeficijent granicne linije izvijanja η=δ t II d/ δ md Karakterise osnovne osobine materijala usled nastalih opterecenja, zavisi od izbora materijala. Usled ekscenticiteta javljaju se nezeljena dejstva i posledice narusavanja preseka tako da se ovim koeficijentom impelementira to dejstvo δ t II  = Nt/A + M/W x η

VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI (opš te, oblik i dimenzije) Visokovredni zavrtnjevi

•Osnovni problem kod veza sa obi č nim zavrtnjevima je zazor izmeđ u tela zavrtnja i rupe. •Obič ni zavrtnjevi nisu pogodni za veze u dinami č kim konstrukcijama. • Deformacije veza sa obič nim zavrtnjevima su reativno velike zbog poni š tenja zazora i izdu ž enja tela zavrtnja.  Karakteristike visokovrednih zavrtnjeva •Visok kvaliet osnovnog materijala (granica razvlač enja od 640 do 1080 MPa); • Mogućnost prednaprezanja; • Drugač ije pona š anje veza sa prednapregnutim visokovrednim zavrtnjevima; • Mogućnost primene kod dinami č ki opterećenih konstrukcija. • Ne š to sporija ugradnja.  Prednosti visokovrednih u odnosu na obi č ne zavrtnjeve •Veća nosivost, • Manja deformabilnost veze, • Manja naprezanja u osnovnom materijalu na mestu neto preseka (preno š enje sile putem trenja), •Spreč eno je nekontrolisano odvrtanje navrtke.  Nedostatci •ne š to veća cena, • posebna obrada tarnih povr  š ina, •kontrola kvaliteta na gradil  š tu,

Oznaka dimenzije M12,M16,M20,M22,M24 M27,M30.

Klase cvrstoce visokovrednih zavrtnjeva

20. PONA Š   ANJE VEZA SA PREDNAPREGNUTIM VISOKOVREDNIM  ZAVRTNJEVIMA (smičući spojevi)

 Pona š anje prednapregnutih visokovrednih zavrtnjeva u smi č ućim spojevima • Prednaprezanjem se u zavrtnjevima javlja sila zatezanja, a u kontaktnom spoju napon  pritiska; •Sila trenja izmeđ u limova zavisi od napona pritiska i hrapavosti (trenja) kontktnih povr  š i; • Preno š enje sila se ostvaruje trenjem; • Koncentracija napona u neto preseku je manja nego kod veza sa neprednapregnutm  zavtnjevima; Tok sila kod prednapregnutih zavrtnjeva:

 Proklizavanje: • Kada je sila u zavrtnju manja od sile trenja koja se anga ž uje u spoju, nema reltivnih pomeranja izmeđ u limova, a sile se prenose trenjem; • Nakon dostizanja sile trenja dolazi do naglog pomeranja (proklizavanje) izmeđ u elemenata (poni š tava se zazor); • Proklizavanjem ne dolazi do iscrpljenja nosivosti zavrtnja, već on poč inje da “radi”kao obič an  zavrtanj na smicanje i pritisak omotač a rupe. •Granič no stanje nosivosti prednapregnutih visokovrednih zavrtnjeva se dosti ž e smicanjem tela  zavrtnja ili gnječ enjem omotač a rupe • Proklizavanjem dolazi do znač ajnih deformacija koje je po ž eljno izbeći (koncentracije napona,  zamor materijala); • Proklizavanje se mo ž e tretirati kao granič no stanje upotrebljivosti;

PRORAČUN NOSIVOSTI VISOKOVREDNIH ZAVRTNJEVA U SMIČUĆIM SPOJEVIMA  Potrebno je proveriti: •nosivost na proklizavanje, pri grani č nom stanju upotrebljivosti; •nosivost na smicanje i pritisak po omota č u rupe, pri granič nom stanju nosivosti;  Prema na š im propisima ne dozvoljava se proklizavanje pri eksploatacionom optere ćenju (koncept dopu š tenih napona)!  Nosivost prednapregnutih zavrtnjeva na proklizavanje Fs,dop: m - broj tarnih ravni (kao sečnost kod običnih zavrtnjeva), Fp - sila prednaprezanja, μ - koeficijent trenja,  ν2 - koeficijent sigurnosti.

 Neophodne kontrole nosivosti kod prednapregnutih visokovrednih zavrtnjeva u tarnim spojevima:

V1 - maksimalna sila u jednom zavrtnju, Fs,dop - nosivost na proklizavanje, Fb,dop - nosivost na pritisak po omota ču rupe.  Neophodne kontrole nosivosti kod neprednapregnutih visokovrednih zavrtnjeva u smi čućim spojevima::

V1 - maksimalna sila u jednom zavrtnju, Fv,dop - nosivost zavrtnja na smicanje, Fb,dop - nosivost na pritisak po omota ču rupe.  Nosivost obrađenih prednapregnutih zavrtnjeva u tarnom spoju Fvs,dop::

Fv,dop - nosivost obrađenog zavrtnja na smicanje i pritisak po omotaču rupe; Fs,dop - nosivost zavrtnja na proklizavanje;

PRORAČUN NOSIVOSTI VISOKOVREDNIH ZAVRTNJEVA NA ZATEZANJE

Kontrola nosivosti: Nt,1< Ft,dop Nt,1 - sila zatezanja u posmatranom zavrtnju. Proračun nosivosti neprednapregnutihVVZ na zatezanje:

PRORAČUN NOSIVOSTI PREDNAPREGNUTIH VISOKOVREDNIH ZAVRTNJEVA U KOMBINOVANIMSPOJEVIMA Proračun nosivosti prednapregntih visokovrednih zavrtnjevma u kombinovanim spojevima Neobrađeni VVZ: