METALNE KONSTRUKCIJE I. UVOD Oblast primene. Neke osobine metalnih konstrukcija. Tipovi konstrukcija. Projektovanje i konstruisanje. Dokazi pri dimenzionisanju. Naziv metalne konstrukcije - potiče iz gradjevinarstva, jer se tamo podela konstrukcija vrši prema materijalu od kojeg su napravljene. Razlikuju se slede će vrste konstrukcija: - betonske konstrukcije konstrukcije - drvene konstrukcije -
metalne konstrukcije
-
spregnute konstrukcije.
Slika 1. Dve portalne dizalice u sprezi
Metalne konstrukcije naj češće podrazumevaju čelik, ali se u novije vreme sve više koristi aluminijum i njegove legure. Upotreba aluminijuma zbog njegove male težine je sve češća, posebno u aviogradnji i automobilskoj industriji. Posebno treba ista ći i postojanje potpuno novih konstrukcijskih materijala kao što su kompozitni materijali, plastične smese (polimeri) i metalne pene, koji sve više ulaze u upotrebu. Ipak prema predvidjanjima naučnika iz oblasti konstrukcija i materijala, i u narednom vremenskom periodu čelik će ostati osnovni konstrukcioni materijal. Za mašinstvo je zna čajno projektovanje slede ćih nosećih konstrukcija, kao što su: -
kranovi transporteri
-
rotacioni kopači konvejeri
-
rezervoari
- bunkeri. 1
Čelične
konstrukcije su sve tehničke konstrukcije, ili njihovi delovi, koji su pretežno napravljeni od čelika elika.. Skelet takvih konstrukcija napravljen je isklju čivo od čelika, koji prima glavna opterećenja, koje konstrukcija nosi. Upotreba čelika u tehnici mnogostruka je i raznovrsna, a primenjuje se u: arhitektonskim i inženjerskim konstrukcijama; mašinskim konstrukcijama; fabrikama alata i za konstrukcije saobraćajnih sredstava: brodova, vagona i motornih vozila . Kao ukras, spojno sredstvo ili sporedan materijal, čelik se primenjuje gotovo u svim tehni čkim konstrukcijama. Nema ni jednog tehni čkog objekta, gde makar i u najmanjoj meri, nije čelik upotrebljen kao gradjevinski materijal.
Osobine čelika omogućavaju da se u gradjevinskoj tehnici upotrebljava bilo sam: konstrukcije od č elika elika; bilo zajedno sa betonom: armirano betonske konstrukcije; bilo zajedno sa nekim drugim materijalom (na primer drvetom) čineći složene - nehomogene konstrukcije (spregnute konstrukcije).
U arhitektonskim gradjevinama čelik se upotrebljava upotrebljava za izradu: 1. Konstrukcionih delova jedne konstrukcije, koji se ili ne mogu izraditi od drugog materijala, ili bi od takvog materijala bile manje celishodne ili manje ekonomične. Na primer: nosači medjuspratnih konstrukclja, stubovi, konstrukcije erkera, balkona, slobodno vise ćih zidova, vrata, prozora, svetlarnika i slično; 2. Krovnih konstrukcija velikih raspona, izuzetno velikih optere ćenja, specijalnih oblika i sa posebnim zadatkom u konstrukciji; elič nog nog skeleta čitavih zgrada: industrijskih, saobra ćajnih, izložbenih, pa i 3. Č eli stambenih, ako se zbog velikog broja spratova, kod ovih poslednjih, predje visina koja je ekonomi čna za primenu uobi čajenog gradjevinskog materijala i uobičajeni način izrade ovih zgrada (oblakoderi). U inženjerskim konstrukcijama čelik se još više i češće primenjuje, i to za izradu: 1. Mostova (drumskih, železni čkih, pešačkih, viadukata, akvadukata, gvozdenih skela). 2. Transportnih postrojenja (prenosnica, utovarno - pretovarnih mostova, stalnih i pokretnih okretnica, dokova, pokretnih pokretnih i stalnih kranova). 3. Stubova (za signale, dalekovode, ži čane železnice i radio antene). 4. Rezervoara (za vodu, gas, ulje i sli čno; stalnih i pokretnih). nika (za prenos vode, ulja i gasova). 5. Cevi velikog preč nika kih konstrukcija (brana, ustava, sifona, dizalica za brodove, dokova, 6. Hidrotehnič kih utvrdjenja obala, za gradjenje pristaništa, kesona itd).
7. Mašina svih vrsta, u stvari svaka mašina je jedna metalna, odnosno čelična konstrukcija. To mogu biti transportna sredstva (automobili, kamioni, vozovi, avioni), industrijske mašine (strugovi, glodalice, bušilice, brusilice, rendisaljke i slično) i razna druga industrijska postrojenja.
2
Konstrukcije od čelika imaju znatna preimućstva nad drvetom, betonskim, armirano - betonskim i zidanim konstrukcijama konstrukcijama : : Njima se lako i ekonomično premošćavaju veliki rasponi i velika optere ćenja. Elegantnog su oblika i malih dimenzija. Brzo i precizno se izradjuju i montiraju. Brzina i mogućnost izrade ne zavise od atmosferskih prilika i toka ostalih gradjevinskh radova. Zauzimaju malo gradilište. Lako se popravljaju, poja čavaju, prepravljaju i prilagodjavaju najrazli čitijim oblicima i prilikama. Lako se uklanjaju, prenose sa mesta na mesto, bez ošte ćenja materijala i ponovo koriste. Izrada je srazmerno jeftina, jer se ve ćim delom izradjuju u radionici mehaničkom snagom. Mogu se montirati i postavljati i bez skela i po svakom vremenu. Lake su, pa ne preoptere ćuju temelje. Materijal čeličnih konstrukcija nikad ne gubi svoju vrednost, jer se može ponovo upotrebiti i kada se gradjevina poruši. Čelik nije zapaljiv, pa čelične konstrukcije ne mogu da prouzrokuju požar; trajnost konstrukcija je vrlo velika, naročito ako se savesno i brižljivo održavaju. Materijal se pre upotrebe može ispitati mehani čkim probama tako da se ta čno mogu znati njegove mehani čke osobine, što nije slučaj u tolikoj meri sa ostalim materijalima zbog njihove nehomogenosti (drvo) ili stalnih promena njihovih mehaničkih osobina u toku vremena (beton). Kontrola i merenje naprezanja u gotovim čeličnim konstrukcijama je sigurna, tačna i laka, što nije slu čaj sa ostalim konstrukcijama. Ove dobre strane čeličnih konstrukcija su posledica osobina čelika kao konstrukcijskog materijala: materijala: Čelik ima veliku jačinu i približno istu otpornost prema silama koje ga istežu, pritiskaju, savijaju ili smi smiču. Čelik je elasti čan i ponaša se po Hukovom (Hooke) zakonu do visokih naprezanja. Konstrukcije od čelika pod opterećenjem se malo savijaju, jer je modul elasti čnosti čelika veliki. Pri prekoračenju granice elasti čnosti materijal postaje plastičan, a u tom se stanju lokalna prednaprezanja materijala u konstrukciji izravnavaju, pa se opstanak konstrukcije ne dovodi lako u pitanje. Čelik je homogen, gotovo izotropan materijal, što dopušta dobro iskoriš ćavanje materijala (mali koeficijent sigurnosti) pri zagarantovanoj sigurnosti konstrukcije; tvrdoća, jačina i elastičnost mogu se prema potrebi pove ćavati ili smanjivati, u vrlo širokim granicama. Čelik se zapravo prvo može omekšati, da bi se lako obradio, a zatim se može u činiti tvrdjim, kako bi u konstrukciji bio otporniji: može se u činiti tvrd po površini a mek -
3
žilav u unutrašnjosti. Ja čina na kidanje prema kvalitetu i obradi čelika, kreće se od 290 do 3500 MPa, a odgovarajuće izduženje od 40 do 1 % od prvobitne dužine. Čelik
zadržava, pa čak i poboljšava, u toku vremena, svoje mehani čke osobine pod opterećenjem, ako ono ostane u dozvoljenim granicama. Čelik
se može obradjivati kako u hladnom, tako i u toplom stanju na razne na čine: livenjem, kovanjem, valjanjem, presovanjem, izvla čenjem, a može se i se ći, rendisati, strugati, bušiti, brusiti, turpijati, glačati ili zavarivati. Rukovanje pri izradi čeličnih konstrukcija je lako, jer se čelik u trgovini dobija u pogodnim i propisanim oblicima, koji se lako, medjusobno kombinuju u ve će i jače konstrukcione delove. Ovi elementi se lako nastavljaju i spajaju: zakivcima, zavrtnjima i zavarivanjem. Čelik je pri svemu ovome srazmerno i jeftin materijal. Negativne osobine čelika su: lako korodira i slabo je otporan na visoke temperature. Ovi nedostaci se mogu ublažiti ili otkloniti legiranjem, podesnom zaštitom, brižljivim i stalnim održavanjem i izradom čelika naročitog kvaliteta, koji teško ili nikako ne korodira i koji je otporan na visoke temperature. Održavanje konstrukcija od čelika je dosta skupo, što je takodje jedna j edna od njegovih loših osobina. Bilo bi pogrešno da se u negativne osobine č elika elika ubroji i njegova velika specifi č na na težina. Ona je veća nego kod bilo kog drugog konstrukcionog materijala. Medjutim, s obzirom na vrlo veliko dozvoljeno opterećenje čelika, konstrukcije od čelika su lakše od
konstrukcija koje su napravljene od bilo kog drugog konstrukcionog materijala . Težina konstrukcije zavisi od odnosa dozvoljenog optere ćenja prema zapreminskoj težini materijala. Težina konstrukcije je u toliko manja ukoliko je ovaj odnos ve ći: G=
P
γ =
σ
P
.
(1.1)
σ γ
Uporedjeno za čelik, drvo i armirani beton ovaj odnos iznosi: Za čelik: Za drvo:
ϕ c
=
ϕ d
=
σ z
= 1780
(1.2)
= 1250
(1.3)
= 290 .
(1.4)
γ c
Za armirani beton: ϕ ab =
σ z γ d σ d γ ab
što znači da, pod istim okolnostima, armirano - betonske konstrukcije imaju najve ću težinu, a konstrukcije od čelika najmanju. elika,, Uporedjeno od najlakše ka najtežoj konstrukciji, težine konstrukcija od čelika drveta i armiranog betona stoje u odnosu 1 : 1.43 1.43 : : 6.3. Homogenost materijala i postojane mehani čke osobine čelika, ponašanje čelika po Hukovom zakonu do vrlo velikih optere ćenja, s jedne strane, kao i veoma ta čna izrada konstrukcija od čelika, s druge strane, omogu ćavaju tačno proučavanje dimenzija konstrukcija
4
po teorijama statike, teorije elasti čnosti materijala i to bolje i sigurnije nego što je to slu čaj kod primene ovih teorija na konstrukcije napravljene od drugih materijala. Treba ista ći da se koeficijent sigurnosti kod čeličnih konstrukcija može znatno smajiti u korist ekonomičnosti proverom stabilnosti konstrukcije i proverom na otkaz odnosno lom.
NEIMARI INDUSTRIJE ČELIKA KROZ VEKOVE 1 "Kako bi svet izgledao danas da nije bilo neimara i velikih umova na polju metalurgije čelika i nauke uopšte nije teško zamisliti ako se vratimo četiri do pet hiljada godina unazad. Evo ukratko razvoja izrade čelika od prve peći pre 6000 godina do današnjih gigantskih kombinata: 4000 do 3000 g. pre naše ere Prema iskopinama iz faraonskih grobnica i drugih spomenika vidi se da je gvoždje u to vreme upotre bljavano u Egiptu. Dobijano je već u obliku sirovog gvoždja koje se iz rude pripravljalo u Nubiji i na Sinajskom poluostrvu. U Egiptu je sirovo gvoždje samo preradjivano u razna orudja i ukrasne predmete putem kovanja. 1000 godina pre naše ere U zemljama pribrežnim Sredozemnom moru širi se upotreba gvoždja. Feni čani su trgovinu gvoždjem i metalima proširili i na ceo onda poznati svet. 600 godina pre naše ere Stari Germani su verovatno i pre ovog vremena poznavali gvoždje. Medjutim, iz ovog doba su poznati ostaci prve pe ći pronadjene u Zigerlandu. Vreme početka naše ere Svetska Rimska Imperija neguje proizvodju čelika, koja je razvijena na njenoj (u Štajerskoj, Italiji i Španiji) i van njene teritorije (u Damasku). 780. godina naše ere U manastiru Lorh u Virtembergu sagradjena je peć za spaljivanje sirovog gvoždja iz rude i data u zakup preduzetnicima - gradjanima. gradjanima. 1200. godina naše ere Prvi put je pronadjeno vodeno kolo kao pogonska mašina za topionicu gvoždja i za duvaljke za kova čku vatru.. Okončava se vreme mašte, sujeverja i neznavatru nja. 1300. godina Prvi put je proradila žičara koja je izvlačila žicu. Prvi žičar bio je neki Konrad u današnjoj Nema čkoj. 1400. godina U Zapadnoj Francuskoj prvi Francuskoj prvi put se pretapao gvozdeni gvozdeni liv za livenje delova u kalupu. kalupu . 1450. godine Izliveni su prvi su prvi topovi u Zigerlandu. Zigerlandu. 1454. godina Prvi put je dobijeno kovno gvoždje od sirovog livenog gvoždja ponovnim pretapanjem. 1550. godina godina Majstor Hans Lobzinger izradjuje prvi valjaonički stan (mašinu za valjanje) za valjanje olova. Ova stan 1
Preuzeto iz knjige "Svemoćni čelik"
5
mašina poslužila je kao osnovna ideja za valjanje čeličnog lima. 1556. godina
Prvi put se pojavljuje jedna knjiga pod naslovom ″De re metallica″ od Georga Bauera - Agrikole.
1619. godina
Ted Dadli otpočinje opite topljenja gvozdene rude pomoću kamenog uglja uglja umesto ćumura. Pustošenje šuma za izradu ćumura u to vreme daje povod za prelaz s drvenog - retortnog uglja (ćumura) na kameni ugalj. U Saksoniji počinje prva inje prva proizvodnja kalaisanog kalaisanog gvozdenog lima, lima, tzv. ″ belog lima″.
1620. godina 1722. godina
Reomir izdaje izdaje knjigu ″L′art de convertir le fer forge″ - ″Postupak za konvertovanje kovanog gvoždja ″. Ova knjiga predstavlja osnov za dalji razvoj industrije čelika. Ovo je prvi naučni rad na polju metalurgije gvoždja.
1728. godina
Hanberi prvi put valja lim na novokonstruisanom novokonstruisanom valjaoničkom stanu. Abraham Darbi - Mladji vrši Mladji vrši prvi put topljenje gvozdene rude u visokoj pe ći pomoću koksa. koksa. Časovničar Benjamin Hentsman proizvodi prvi čelik iz lonca.
1735. godina 1740. godina 1769. godina
James Watt patentira Watt patentira svoju prvu parnu mašinu.
1773. godina
Prvi put se upotrebljava parna mašina za pokretanje mehova mehova - duvaljki (u Engleskoj). Pušten je u promet prvi promet prvi gvozdeni most na svetu svetu.. Most je izradio od livenog gvoždja Abraham Darbi - junior preko reke Severn Severn u Engleskoj, Slika Slika 2.
1779. godina
Slika 2. Prvi gvozdeni most, preko reke Severn u Engleskoj, sagradjen 1776. godine. Raspon mosta 31 m.
6
1783. godina
Sagradjena je u Engleskoj prva valjaonica s valjoničkim stanovima na parni pogon. pogon .
1783. godina
Henri Kort pronalazi Kort pronalazi proces pudlovanja i peć za pudlovanje, koji predstavljaju revolucionarni pronalazak u metalurgiji čelika. Do tada se čelik dobijao iz gvoždja u testastom stanju u malim koli činama, a od tada se čelik u tečnom stanju spravlja u velikim količinama.
1785. godina
Na evropskom kontinentu u Krezou (Francuska) počinje rad prve visoke pe ći ložene koksom. Izradjena je prva krovna konstrukcija od livenog gvoždja u Bulonju (Francuska).
1785. godina 1787. godina
Vilkinson u Engleskoj izgradjuje prvi izgradjuje prvi gvozdeni brod na svetu.
1789. godina
Grof Fon Reden u železari Malapane u Gornjoj Šleskoj proizvodi prvi put gvoždje pomoću koksa iz visoke peći.
1790. godina
Jakov Perkins, željezar iz Njuberi Porta (Masačusets) konstruiše prvu konstruiše prvu mašinu za izradu eksera. eksera. Engleski inženjer Beldon u Glajvicu postavlja prvu visoku peć s koksom koja koksom koja uspešno radi.
1796. godina 1796. godina
Izradjen je prvi gvozdeni most na kontinentu kontinentu preko reke Strigauer Vaser kod Loazan-a u Šleskoj.
1820. godina
U Engleskoj se prvi se prvi put put valjaju železni železničke šine. šine.
1820. godina
Proces pudlovanja gvoždja prvi put na kontinentu uvodi u Belgiji Englez Džon Kokeril, kasnije prvi industrijalac čelika na kontinentu.
1824. godina
Prvi put na svetu se primenjuje u Engleskoj dodatna toplota iz visoke koksne pe ći - za loženje parnog kotla. Uveden je proces pudlovanja u Nemačkoj u Raselštajnu.
1824. godina 1825. godina
Puštena je u saobra ćaj prva železnička pruga u Engleskoj, od Stektona do Darlingtona. Darlingtona .
1828. godina
Nelson u Engleskoj uvodi prvi uvodi prvi put predgrevanje vazduha za duvanje u visoku pe ć. Prvi put je izvaljan ugaoni profil profil u Raselštajnu kod Nojvida.
1830. godina 1835. godina 1836. godina 1839. godina
Izvaljana je prva železnička šina na kontinentu. Predata je u saobraćaj prva železni čka pruga u Nemačkoj, od Nirnberga do Firta. Džejms Nesmit napravio je prvi je prvi parni kovački čekić.
7
1845. godina 1848. godina
Izgradjen je prvi je prvi čelični železnički most na svetu kod Filadelfije.. Filadelfije Izgradjen je u Francuskoj prvi put I - profil. profil .
1849. godina
Uvedeno je pudlovanje čelika u Vestfaliji u Nemačkoj.
1850. godina
Jakov Majer iz Bohuma izradjuje čelični liv u peščanom kalupu.
Slika 3. Britanija most, sagradjen, 1846. - 1850., raspona 71.9+2 ×141.7+71.9 m.
1853. godina
Alfred Krup pronalazi izradu bešavnih bandaža za železničke točkove (za vagone i lokomotive).
1855. godina
Henri Basemer pronalazi ″ proces bez vatre″ za pretvaranje tečnog gvoždja u čelik bez zagrevanja.
1856. godina
Fridrih Simens pronalazi Simens pronalazi pe peć sa otvorenim ložištem i sa regenerativnim ložištem. ložištem.
1857. godina
Kauper izradjuje prvi izradjuje prvi zagrejač vazduha vazduha za za duvanje u visoku peć. Prvi put je u Ešvajlu izvaljan I - profil u Nemakoj.
1857. godina 1861. godina 1862. godina
Alfred Krup stavlja u pogon ogroman kovački čekić, čuveni ″Fric″. Alfred Krup uvodi Besemerov proces u Nemačkoj.
1864. godina
Emil i Pjer Martin tope prvi čelik sa čvrstim uloškom u Simensovoj regenerativnoj peći.
1866. godina
Prva Simens - Martinova pe ć počinje da radi u Trentonu u SAD. Alfred Krup uvodi Simens - Martinov način u Nemačkoj. U Americi se prvi put izradjuje bodljikava žica mašinskim putem.
1869. godina 1870. godina 1878. godina
Sidnej Džilkrist Tomas pronalazi po njemu nazvanu oblogu konvertora, konvertora, koja omogućava defosforizaciju
8
gvoždja. Tomasov postupak potiskuje Besemerov proces. 1879. godina
Uvodi se u Nema čkoj Tomasov na čin za dobijanje čelika iz lorenske rude.
1880. godina
Vilhelm Simens pronalazi način za pripremanje čelika elektrotermičkim putem. Izradjen je prvi parni brod u SAD, "S/S Servia Servia". ".
1880. godina
Slika 4. SS Servia
Slika 5. Fortski most. Dva raspona od po 520 m i dva od po 210 m, visina 110 m. Težina ugradjenog čelika 54160 tona, broj zakivaka 6500000. Danonoćni rad 5000 ljudi u toku 7 godina (1882. - 1890.) .
1885. godina
Braća Manesman izradjuju prve izradjuju prve čelične bešavne cevi. cevi .
1888. godina
Podignut je u Čikagu prvi ikagu prvi oblakoder na svetu svetu,, ″Dom kućnog osiguranja″.
1891. godina
Pronadjen je način za izradu kratkih cevi presovanjem.. njem Fridrik Tejlor izradjuje prvi izradjuje prvi put brzorezni čelik i i prikazuje ga na Pariskoj svetskoj izložbi. Izradjen je prvi je prvi univerzalni stan za valjanje profilisanih čeličnih nosača.
1900. godina 1902. godina 1905. godina 1920. godina
U Engleskoj se po prvi put izradjuje nerdjaju izradjuje nerdjajući čelik . Pronadjen je prvi način za izradu metalokerami čkih legura od praha. 9
1930. godina
Uvedeni su radijalni valjaonički stanovi. stanovi.
1935. godina
Prvi put se ostvaruje industrijski način valjanja platiranih limova, limova, koji imaju unutrašnji sloj od čelika, a spoljne slojeve od nekog drugog metala (na primer od bakra, bronze ili druge druge legure).
1940 godina
Pronadjen je čelik otporan na temperaturu od 800 °C za izradu lopatica gasnih turbina."
Slika 6. Most preko reke Save u Beogradu - raspon 75+261+75 m.
Specijalne osobine metalnih konstrukcija su te da one zahtevaju znatno manju mašinsku obradu rezanjem. Jedina obrada je na mestima za spajanje pojedinih elemenata: - bušenje otvora za za zakivke ili zavrtnjeve, zavrtnjeve, -
obrada ivica za spajanje zavarivanjem, sečenje i savijanje elemenata.
OSNOVNI TIPOVI KONSTRUKCIJA su: -
rešetkaste konstrukcije i
- limene konstrukcije. Na slici 7, prikazane prikazane su rešetkaste rešetkaste konstrukcije.
Slika 7. Rešetkaste konstrukcije
10
Koji će tip konstrukcije biti izabran zavisi od primene konstrukcije, vrste optere ćenja i slično. Konstrukcije treba da su najekonomi čnije u pogledu korišćenja materijala i da mogu da prenesu zahtevana optere ćenja. REŠETKASTE KONSTRUKCIJE su konstrukcije kod kojih su svi elementi izloženi pretežno aksijalnom opterećenju (pritisku ili zatezanju). LIMENE KONSTRUKCIJE su konstrukcije kod kojih je prisutno naprezanje na savijanje. Posebnu vrstu konstrukcija predstavljaju SKELETNE KONSTRUKCIJ E. To su konstrukcije od elemenata sa unapred zadatim funkcijama pri prenošenju optere ćenja. Njihove osnovne odlike su: -
mala težina, mala potrošnja materijala, ekonomična organizacija snabdevanja i proizvodnje, laka zaštita i održavanje konstrukcije, zadovoljavajući vek trajanja i opšta sigurnost.
Elementi skeletnih konstrukcija su elementi sa unapred zadatim funkcijama. To su: - REŠETKE koje čine pravolinijski elementi i čvorne veze, prikazane na slici 8, - TROUGLASTE STRUKTURE koje primaju samo aksijalne sile,
Slika 8. Tipične čvorne veze rešetki
- ČETVOROUGAONE STRUKTURE ili ramne konstrukcije koje prenose sve momente i sile, odnosno odabrane momenti i sile, a postoje i - MEŠOVITE KONSTRUKCIJE koje mogu da čine ram, rešetka, kutijasti nosa č i slično. Neke mešovite konstrukcije prikazane su na slici 9.
PROJEKTOVANJE I KONSTRUISANJE - Projekat konstrukcije treba da odgovara nameni, - Dimenzije treba da budu pravilno odabrane - da zadovolje arhitektonske uslove prostora gde će konstrukcija biti smeštena, - Izgled konstrukcije je takodje veoma važan, - Projekat mora da sadrži dovoljno podataka za konstrukcijsku razradu, a to su: -
detaljan proračun, dokumentacija mora da sadrži sve elemente za osvajanje tehnološkog procesa i realizaciju realizaciju konstrukcije, 11
- Izbor materijala zavisi od: - mogućnosti nabavke, - spoljašnjeg izgleda konstrukcije, - zahteva u vezi sa osobinama materijala. - Mora se omogućiti lak pristup mestima ugroženim od korozije,
Slika 9. Različita rešenja mešovitih konstrukcija
- Mora se obezbediti mogu ćnost oticanja vode sa mesta gde se skuplja, - Rastojanje izmedju susednih nosa ča mora da bude takvo da obezbedi pristup radi pregleda ili bojenja.
DOKAZI PRI DIMENZIONISANJU METALNIH KONSTRUKCIJA Prilikom dimenzionisanja jedne konstrukcije, neophodno neophodno je ispuniti niz zahteva ko ji se nazivaju dokazima dokazima da bi usvojeno usvojeno rešenje ostvarilo ostvarilo svoju namenu, namenu, [#].
12
Osnovni dokazi su: 1. dokaz napona 2. dokaz elastične stabilnosti 3. dokaz deformacije 4. dokaz sigurnosti veza 5. dokaz vremena prigušenja oscilovanja konstrukcije 6. dokaz napona u pogledu ja čine pri zamoru materijala 7. dokaz dinami čke stabilnosti 8. dokaz sigurnosti protiv prevrtanja. 1. Dokaz napona predstavlja najčešće osnovni kriterijum. Ovim kriterijumom se uporedjuje računsko naponsko stanje konstrukcije sa nekim dopuštenim naponom. č na na stabilnost je 2. Elasti č je pojava vezana za ponašanje elemenata elemenata konstrukcije napregnutih na pritisak. Elementi konstrukcije su stabilni ako je veli čina opterećenja tolika da izaziva njihovu deformaciju u granicama neizmenjivosti njihove uloge u konstrukciji. Gu bitkom elastične stabilnosti dolazi do pojave zna čajnih deformacija elemenata konstrukcije kao što su izvijanje ili izbo čavanje koji menjaju oblik opterećenja, jer se javljaju dopunski momenti savijanja, pa do loma konstrukcije dolazi pri optere ćenjima koja su znatno manja od onih koji zadovoljavaju kriterijum dokaza napona.
3. Ispunjavanje dokaza deformacija podrazumeva ostvarivanje potrebne krutosti konstrukcije, koja ostvaruje pouzdan rad njenih mehanizama, odnosno mašine, obezbedjuju ći željenu funkcionalnost konstrukcije. 4. Konstrukcija se stvara spajanjem elementa (limovi, valjani profili, cevi...) koji su prethodno, saglasno radioničkoj dokumentaciji, obradjeni na potrebnu meru. Dokaz sigurnosti veza podrazumeva da se veza ostvari tako da celina konstrukcije u smislu prenošenja opterećenja ne bude narušena. Zna či da je ponašanje konstrukcije svuda isto, pre i posle, kao i na mestu realizacije veze. 5. Primena dokaza vremena prigušenja oscilovanja konstrukije je svrsishodna kod vitkih nosača kada je odnos visine H nosa ča prema rastojanju L manji od 1/20 to jest, H/L<1/20. U tom slučaju može do ći do dužeg vremena oscilovanja nosa ča, a samim tim i transportovanog tereta (kod dizalica) što negativno uti če na: - smanjenje tačnosti pozicioniranja tereta, -
zamor materijala konstrukcije, zdravlje dizaličara u kabini kabini vezanoj za za glavni nosa č ili kolica.
Oscilovanje se smatra prakti čno završenim kada je minimalna amplituda 20 puta manja od po četne amplitude jednake stati čkom ugibu nosa ča. Dopuštene vrednosti vremena prigušenja oscilovanja T d za mostne dizalice (zavisno od namene) su date u Tabeli 1, [#]. 6. Noseće strukture mašina za mehanizaciju su usled eksploatacionog procesa izložene ine pri zamoru materijala promenljivim optere ćenjima. Dokaz napona u pogledu ja č ine predstavlja definisanje posebnog dopuštenog napona pri zamoru koji je funkcija "običnog" dopuštenog napona σ d - i to posebno za osnovni materijal, posebno za elemente za vezu - vijke, varove: 13
NAMENA DIZALICE
Td [s]
Transport rastopljenog metala
8÷10
Opšta namena u industriji
12÷15
Dizalica radi u pogonskoj klasi I i vreme prigušenja nema bitan značaj
20÷22
Tabela 1. Dopuštene vrednosti vremena prigušenja oscilacija dizalica σ Dd
= D ⋅ σ d
(1.5)
gde je D faktor zamora koji je definisan standardom. čke e stabilnosti se k 7. Dokaz dinami č se vrši kod konstrukcija izloženih periodi čno promenljivom opterećenju tokom vremena. Formira se dinami čki model konstrukcije pa se njegovim matematičkim opisivanjem odredjuje sopstveni frekventni spektar. (Treba da se ispuni uslov da se sopstvena frekvencija konstrukcije ne poklapa sa frekvencijom promene optere ćenja - rezonanca). Za konstrukciju su najopasnija rezonantna stanja u prva dva - tri oblika oscilovanja, jer su tada amplitude oscilovanja najveće i najbrže dovode do loma konstrukcije.
8. Dokaz sigurnosti protiv prevrtanja se vrši kod nosećih konstrukcija mobilnih mašina gde postoji mogu ćnost prevrtanja - auto-dizalica, portalnih lu čnih dizalica, gradjevinskih toranjskih dizalica i bagera. Stepen sigurnosti protiv prevrtanja je odnos: ν pre
=
M odr M pre
(1.6)
gde su: M odr odr - moment sila koje održavaju stabilnost za osu prevrtanja, M pre - moment sila koje teže da prevrnu mašinu za osu prevrtanja i koji se kre će u rasponu od 1.15 do 1.5.
TEHNIČKA DOKUMENTACIJA U tehničku dokumentaciju spadaju: un, 1. Prorač un 2. Crteži, ki opis koji treba da sadrži: namenu objekta, podatke o eksploataciji i 3. Tehnič ki transportu i uputstvo za montažu i ki uslovi koji treba da sadrže: naro čite zahteve u pogledu 4. Posebni tehnič ki materijala, plan zavarivanja, obim i na čin specijalne kontrole u toku izrade i obim i način specijalne kontrole po kona čnoj izvedbi konstrukcije.
14
