МЕТАЛНЕ КОНСТРУКЦИЈЕ 1 – ГРАЂЕВИНАРСТВО НОВИ САД
2013
VEŽBE BR.5 5.PRORAČUN I KONSTRUISANJE VEZA POD UGLOM Velike su mogudnosti primene različitih tipova nastavaka i veza. Svaka konkretna konstrukcija predstavlja poseban problem koji treba rešiti. Novi propisi posveduju posebnu pažnju vezama u konstrukciji, a postoji i prilično dobar razlog tome. Sa kog kod aspekta posmatramo jednu čeličnu konstrukciju, veze njenih elemenata se namedu da budu sa pažnjom tretirane. Ako posmatramo sa aspekta izgradnje, ovo de biti mesta na kojima de biti utrošena najveda količina rada na gradilištu, i od čijeg de kvaliteta direktno zavisiti globalna stabilnost konstrukcije. Takođe, realni uslovi izvođenja veza uticade na način projektovanja istih (npr. nedemo projektovati veze u zavarenoj izradi, ako je jedini način zavarivanja, tj prilaza toj vezi, zavarivanje iznad glave). Iz jedne apstraktne, ali logički jasne tačke gledišta, veze de, kako god one bile izvedene, biti najvedi diskontinuiteti u konstrukciji. Takođe, još u fazi idejnog rešenja konstrukcije, razmatrademo krutost te konstrukcije, i spram odabranog rešenja projektovati kompletnu konstrukciju sa svim detaljima. Ali, krutost greda, stubova i ploča de zavisiti od njihovog materijala, poprečnog reseka i veza sa drugim elementima. Pretpostavljamo da de kvalitet materijala i geometrije poprečnih preseka biti zadovoljen, ali ako ne ispunimo pretpostavljenu krutost veza, naš model koji smo razmatrali, pa samim tim i proračun, nede biti ni približno tačna reprezentacija stvarnog stanja konstrukcije. Još jedna stvar je ovde od suštinskog značaja, a na ovom mestu demo je samo pomenuti, da bismo kasnije bili barem površno upoznati sa fenomenom. Naime, duktilnost veza de kod statički neodređenih kostrukcija (a takve su gotovo sve čelične i betonske konstrukcije) omoguditi preraspodelu napona, i tako povedati nosivost ili otpornost tih konstrukcija. U čeliku je znatno lakše obezbediti duktilnost veza nego u betonskim konstrukcijama, ali se osnovne preporuke moraju poštovati i o njima voditi računa pri oblikovanju svake veze u konstrukciji. Pojam duktilnosti ima više definicija, ali u ovoj uvodnoj fazi ovog fenomena, redidemo da je duktilnost odnos deformacija pri lomu i deformacija koje se javljaju kada je dostignuta granica tečenja čelika. 5.1 Veze nosača sa stubovima Iako ovo nije tema današnjih vežbi, pomenudemo ovu vrstu veza da bismo imali referentnu tačku tj da bismo imali sa čim da poredimo veze nosača pod uglom. Veze nosača sa stubovima mogu da budu zglobne ili krute. Zglobne veze se dimenzionišu tako da mogu da prenesu transverzalnu silu (V), odnosno oslonačku reakciju (R). One se najčešde izvode pomodu priključnih limova ili ugaonika i zavrtnjeva (slika levo). Priključni ugaonici se vezuju sa stubom pomodu zavrtnjeva ili ugaonih šavova, dok se priključni limovi uvek zavaruju za stub ugaonim ili 1/2V-šavovima. Krute veze se dimenzionišu i konstruišu tako da mogu da prenesu transverzalnu silu V i moment savijanja M. Moment savijanja M može da se zameni spregom sila koji čine sila zatezanja Nt i sila pritiska Nc ( Nt = −Nc = M / h ). Ove sile deluju u težištu pritisnute nožice grednog nosača i u težištu zavrtnjeva u zategnutoj zoni. Što je vedi krak sila h to su ove sile manje. Zbog toga su veze sa prepuštenom čeonom pločom povoljnije, jer je kod njih krak sila vedi u odnosu na čeone ploče bez prepusta. Na ovaj način se prenos celokupnog momenta savijanja M poverava pritisnutoj nožici i zavrtnjevima u zategnutoj zoni, pa je potrebno da se postave ukrudenja na rebru stuba, zbog lokalnog opteredenja koje u njemu izazivaju sile Nt I Nc (slika dole, I,IV I V slučaj).
МЕТАЛНЕ КОНСТРУКЦИЈЕ 1 – ГРАЂЕВИНАРСТВО НОВИ САД
2013
5.2 VEZE NOSAČA POD UGLOM Veze nosača pod uglom se veoma često javljaju u zgradarstvu (veza sekundarnog sa primarnim nosačem) i mostogradnji (veza podužnog i poprečnog nosača). One, takođe, mogu da budu zglobne ili krute. Najčešde je ugao pod kojim se vezuju elementi prav, ali su mogude i kose veze koje su skuplje i u pogledu utroška materijala i u pogledu vremena potrebnog za izradu, pa ih treba izbegavati. Način konstruktivnog oblikovanja veze dva nosača pod uglom zavisi od raspoložive konstruktivne visine konstrukcije. Ako raspoloživa visina nije ograničena, veza se ostvaruje ukrštanjem nosača, odnosno direktnim oslanjanjem jednog nosača na drugi, što je i najjednostavnije rešenje (slika dole levo). Međutim, ukoliko je konstruktivna visina ograničena, što je češdi slučaj, vezivanje se vrši tako da gornje nožice nosača leže u istoj ravni (slika dole desno). Kod izrazito malih konstruktivnih visina može se izvršiti upuštanje nosača (slika na dnu), ukoliko to dozvoljavaju funkcionalni uslovi.
!1 Opterećenje se kod sistema nosača vezanih pod uglom prenosi sa nosača nižeg na nosače višeg reda.
МЕТАЛНЕ КОНСТРУКЦИЈЕ 1 – ГРАЂЕВИНАРСТВО НОВИ САД
2013
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, iz razloga jednostavnijeg konstruktivnog oblikovanja ne javljaju idealno zglobne veze, ved su one opteredene i momentom usled ekscentričnog vezivanja, pa se može redi da poseduju izvesan, mali stepen uklještenja (elastično uklještenje). Ni krute veze ne mogu uvek da budu idealne, jer je mogude malo obrtanje preseka na mestu veze.
5.2.1 Zglobne veze U savremenim čeličnim konstrukcijama se najčešde primenjuju: − veze sa priključnim limom (i) , − veze sa priključnim ugaonicima (ii) , − veze sa čeonom pločom (iii) , − veze pomodu stolice (iv).
(i) veze sa priključnim limom Ovakav način vezivanja je vrlo jednostavan za izradu, jer se vrši samo odsecanje nosača na projektovanu dužinu i buše odgovarajude rupe. Montaža je, takođe, jednostavna jer je veza pristupačna, a ugradnja zavrtnjeva laka. Nedostatak ovakvog rešenja je što je veza osetljiva na bočno pomeranje jer nema veliki stepen torzionog uklještenja. Zbog toga se ne preporučuje primena ovakvih veza za prijem reakcija velikih inteziteta. Primena ovakvih veza je opravdana kod nosača čija je bočna stabilnost gornjeg pojasa u potpunosti obezbeđena (na primer pomodu krute armiranobetonske ploče, ili horizontalnog sprega). Kod ovakvih veza javlja se moment ekscentriciteta (Me=V⋅ e), čiji intenzitet zavisi od ekscentriciteta veze e i oslonačke reakcije nosača V.
Kada se vrši zasecanje nožice nosača, mora da se kontroliše naprezanje nosača u oslabljenom preseku na najudaljenijem mestu od oslonca (presek 1-1, slika levo). U oba slučaja, zasečeni presek 1-1 napregnut je momentom savijanja Me=V*e i transverzalnom silom V.
Veze sa priključnim limom mogu da se konstruišu i sa dve podvezice, kao što je prikazano na slici desno. Ovakva veza je statički povoljnija sa stanovišta naprezanja zavrtnjevai torzije, ali zahteva dodatne podvezice i vedi broj zavrtnjeva, a i ekscentricitet se povedava. Kod ovakvih veza usled centričnog postavljanja podvezica, izbegnut je moment torzije. Proračun je analogan prethodnom, s tim da su smičudi naponi izazvani isključivo transverzalnim silama. Osim toga, pri proračunu zavrtnjeva treba uzeti u obzir da su oni u ovakvim vezama dvosečni.
МЕТАЛНЕ КОНСТРУКЦИЈЕ 1 – ГРАЂЕВИНАРСТВО НОВИ САД
2013
(ii) veze sa priključnim ugaonicima Ovakve veze su slične vezama sa priključnim limom, s tim što ulogu priključnog lima preuzimaju dva priključna ugaonika (slika a). Vezivanje ugaonika za priključnu površinu ostvaruje se, uglavnom, zavrtnjevima, mada ima i rešenja u zavarenoj izradi. Kod veza za prijem sila vedeg inteziteta neophodno je da se postave dva ili, eventualno, tri reda zavrtnjeva na rebru priključnog nosača (slika b). 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 pomodu kojih se vrši prenošenje sila u vezi.
(iii) veze sa čeonom pločom Ovakve veze se izvode pomodu čeone ploče koja se zavaruje za rebro nosača i spaja sa priključnom površinom pomodu zavrtnjeva (slika levo). Prenošenje transverzalne sile pomodu čeone ploče ostvaruje se praktično bez ekscentriciteta, pa se izbegavaju sekundarni uticaji momenta ekscentričnosti, što predstavlja znatnu prednost u odnosu na prethodne tipove veza. Dejstvo zgloba kod ovakvih veza se ostvaruje deformacijom čeone ploče koja omogudava obrtanje veze za ugao θ. Zbog toga je poželjno da čeona ploča bude što krada i ne suviše debela, kako bi se ostvarilo obrtanje veze uz što manje sekundarne efekte, kao što su momenti uklještenja koji izazivaju sile zatezanja u zavrtnjevima. Pomodu čeonih ploča mogu vrlo efikasno da se ostvare i kose veze pod uglom. Pri konstruisanju ovakvih veza neophodno je voditi računa o položaju zavrtnjeva na oštrougaonoj strani veze, kako bi se obezbedila njihova ugradnja.
МЕТАЛНЕ КОНСТРУКЦИЈЕ 1 – ГРАЂЕВИНАРСТВО НОВИ САД
2013
(iv) veze pomodu stolice Još jedno od efikasnih rešenja za ostvarivanje zglobnih veza pod uglom, je veza pomodu stolica. Ovo rešenje je posebno pogodno za laku montažu nosača. Veza rebra sa priključnim limom ima za cilj samo da spreči skliznude ili bočno preturanje nosača. Kako reakcija nosača deluje negde na kraku ugaonika, javlja se ekscentricitet, pa dolazi do pojave torzionog momenta u podvlaci. Stoga, podvlaka mora da bude oblikovana kao torziono kruta da bi prihvatila moment torzije, ili se pak predviđaju druge konstruktivne mere da bi se sprečilo njeno uvijanje.
Primer podužno pomerljive zglobne veze ostvarene pomodu stolice.
5.2.2 Krute veze
МЕТАЛНЕ КОНСТРУКЦИЈЕ 1 – ГРАЂЕВИНАРСТВО НОВИ САД
2013
