8/6/2019 A4 Spajala

1/41

Sveuilite u Splitu; Graevinsko-arhitektonski fakultet

Spajala

V. pred. uro Nieti, dipl. ing. gra.

8/6/2019 A4 Spajala

2/41

SPAJALA UVOD

Osnovna funkcija spajala je da elemente drvene konstrukcijespoje u jednu cjelinu u nosivu konstrukciju.

Pod pojmom nosivosti spajala podrazumijeva se njegovanosivost u spojnoj ravnini.

Danas se u drvenim konstrukcijama upotrebljavaju slijedee

vrste spajala :

1. avli2. Vijci3. Trnovi (metalni i drveni)4. Vijci za drvo5. Zubate (patentne) ploe6. Klasini (tesarski) modanici7. Patentni modanici8. Skobe (klamfe)9. Skobice (klamerice)10. Ljepila

Nosivost spajala danas se definira na temelju rezultataeksperimentalnih ispitivanja a moe se odrediti i raunskimputem.

Doputena nosivost spajala je manja vrijednost od dvijeeksperimentalno dobivene vrijednosti:

- 1 / 2,75 sile loma- sile koja uzrokuje meusobni pomak elemenata od

1,5 mm

8/6/2019 A4 Spajala

3/41

Dijagram P (sila pomak) za razliite vrste spajala

Za osnovne tipove spajala dijagrami P sa ucrtanim kriterijimakod odreivanja nosivosti izgledaju ovako :

Kod lijepljenih spojeva deformacije su u spojnoj ravnini takomale da se takav spoj moe smatrati apsolutno krutim.

Kod ostalih spojeva koji su izvedeni mehanikim spajalima uspojnim ravninama dolazi do poputanja koje uzrokujemeusobni pomak elemenata, to je posebno evidentno kodvijanih spojeva. Takve spojeve tretiramo kao popustljive

spojeve, kaemo i podatljive.Poradi ovako razliitih svojstava, po krutosti razliita spajalanikako se ne smiju kombinirati u spoju elemenata (ili-ili). To jedoputeno jedino kod spajala koja imaju priblino jednakaelastomehanika svojstva, primjerice avli i modanici. Usluaju kombinacije razliitih spajala u jednom spoju, nosivostspajala koje preuzima manji dio sile uvodi se u proraun sa 2/3

svoje doputene nosivosti.

8/6/2019 A4 Spajala

4/41

VIJCI

esto se upotrebljavaju u drvenim konstrukcijama, posebno kodmostova, skela i privremenih konstrukcija.

Klasini tipovi vijaka su cilindrine eline ipke koje na jednojstrani imaju glavu a na drugoj navoj sa maticom. Sastavni dio

svakog vijka su podlone ploice koje su, kod vijaka koji sekoriste za drvene konstrukcije, drugaijeg oblika i dimenzija negokod onih koji se koriste u elinim konstrukcijama ili strojarstvu.Ove podlone ploice znatno su veih dimenzija a zadatak im jeda sprijee utiskivanje glave ili matice vijka u drvo u fazi pritezanjavijka.

Dimenzije vijaka i podlonih ploica odreenu su standardima :

Vijci: M12, M16, M20, M22, M24 (M24 max doputeno)M10 moe se iznimno upotrijebiti u spojevima elemenatadebljine 6 cm

Oznaka: M metriki (milimetarski navoj)brojana vrijednost d promjer tijela vijka u mm

Podlone ploice : prema HRN

Kvaliteta materijala izrade: N 24-A2 (konstrukcioni elik 0361)Prema EN 10025 : S235 (Fe 360)

Posebni zahtjevi : Nehrajui elik

VIJAK

8/6/2019 A4 Spajala

5/41

Dimenzije vijaka

8/6/2019 A4 Spajala

6/41

Nosivost vijaka u jednoj reznoj ravnini odreuje se prema izrazu

Ndop = d a d k d [ N ]

a debljina drva (cm)d promjer vijka (cm)

d doputeni eoni napon u drvu (prema tablici)k karakteristika krutosti vijka na savijanje (prema tablici)

Preporua se izbjegavati jednorezne spojeve zbog pojave parazitnihmomenata savijanja u spoju.

Ukoliko se vijci koriste za prijenos sile pod kutem prema vlakancima,smanjuje se nosivost vijaka, zbog tokaste koncentracije, prema :

N = k Ndop pri emu je k= 1 (/360)

Otvori za ugradnju vijaka moraju se buiti strojnim alatom prilikom izvedbe(nema mogunosti predmontae), tehnolokim slijedom s promjerom manjimod promjera vijka za 0,1 do 0,2 mm. Ovim se smanjuju inicijalna poputanja.Dobro je, prije ugradnje, posebno konstrukcija na otvorenom, premazati vijaki otvor epoksidnom smolom.

Jednorezni spoj

Dvorezni i vierezni spojevi

8/6/2019 A4 Spajala

7/41

Svi vijci u trajnim konstrukcijama moraju se zatititi od korozijepocinavanjem.

Nosivi spoj sa vijcima mora biti izveden sa najmanje 2 vijka.U jednom nizu moe se ugraditi najvie 4 vijka.

Kod spojeva elik drvo (eline vezice i slino) nosivost vijaka u drvupoveava se za 25% pri emu se moraju provjeriti naponi na eoni pritisak ueliku, posebno kod tankih vezica.

U pravilu vijci se moraju ugraivati simetrino na osi elemenata (da bi seizbjegli momenti uzrokovani ekscentrinim djelovanjem) i to u sjecita redovai nizova sa minimalnim razmacima prema donjoj skici:

8/6/2019 A4 Spajala

8/41

TRNOVI

elini trnovi

Trnovi ili tapasti modanici su glatka cilindrina tijela. Materijal izrade je elik

punog ili cijevnog profila. Krajevi su konusno obraeni radi ugradnje. Daklenema navoja, matica ni podlonih ploica.

Osim elika izrauju se po posebnim zahtjevima od tvrdog drva, punogepoksiranog drva i nehrajueg elika.

U drvenim konstrukcijama upotrebljavaju se trnovi promjera 8 do 24 mm :T8 T24.

Oznaka : T trnbrojana vrijednost d promjer tijela trna u mm

Kvaliteta materijala izrade : N 24-A2 (konstrukcioni elik 0361)Prema EN 10025 : S235 (Fe 360)

Posebni zahtjevi: Nehrajui elik

8/6/2019 A4 Spajala

9/41

Nosivost trnova u jednoj reznoj ravnini odreuje se prema izrazu

Ndop = d a d k d [ N ]

a debljina drva (cm)d promjer trna (cm)d doputeni eoni napon u drvu (prema tablici)k karakteristika krutosti trna na savijanje (prema tablici)

Preporua se izbjegavati jednorezne spojeve zbog pojave parazitnihmomenata savijanja u spoju.

Ukoliko se trnovi koriste za prijenos sile pod kutem prema vlakancima,smanjuje se nosivost trna, zbog tokaste koncentracije, prema :

N = k Ndop pri emu je k= 1 (/360)

Jednorezni spoj

Dvorezni i vierezni spojevi

8/6/2019 A4 Spajala

10/41

Otvori za ugradnju trnova moraju se buiti strojnim alatom prilikom izvedbe(nema mogunosti predmontae), tehnolokim slijedom s promjerom manjimod promjera trna za 0,2 do 0,5 mm. Ovim se smanjuju inicijalna poputanja.

Dobro je, prije ugradnje, posebno konstrukcija na otvorenom, premazati trn iotvor epoksidnom smolom.

Ugradnja u otvore manjeg promjera od 0,5 mm je mogua samo uz upotrebuposebnog alata, pri emu treba osigurati izlaznu stranu drva od cijepanja.

Trnovi se mogu ugraditi tako da budu vidljivi ili tako da se upuste u drvene

elemente i prikriju drvenim epovima.

Svi trnovi u trajnim konstrukcijama moraju se zatititi od korozijepocinavanjem.

Nosivi spoj sa vijcima mora biti izveden sa najmanje 4 trna.U jednom nizu moe se ugraditi najvie 6 trnova.

Izvedba spojeva elik drvo (eline vezice i slino) pomou trnova nijemogua.

U pravilu trnovi se moraju ugraivati simetrino na osi elemenata (da bi seizbjegli momenti uzrokovani ekscentrinim djelovanjem) i to naizmjeninopomaknuto od sjecita redova i nizova za d/2 sa minimalnim razmacima

prema skici:

Prednosti prema vijcima :- vea nosivost- manja podatnost manji pomaci- jeftinija i bra izvedba

8/6/2019 A4 Spajala

11/41

Drveni trnovi

Rade se iz parene bukovine ili hrastovine I klase.

Kvaliteta materijala mora biti vrhunska, materijal mora biti bez bilo kakvegreke i potpuno suh.

Ugrauju se u prethodno izbuene rupe iji je promjer manji od promjera trnaza 1/50 do 1/20 tog promjera.

Doputeni naponi i pravila konstruiranja dani su u normama.

Upotrebljavaju se za izvedbu konstrukcija u agresivnim okruenjima.

Primjer : K. Tonkovi Kupola Brodarskog instituta u ZagrebuL = 39,0 m f = 6,5 m

8/6/2019 A4 Spajala

12/41

8/6/2019 A4 Spajala

13/41

AVLI

avli su najstarija sredstva za spajanje drvenih elemenata. Svojevremeno suse izraivali kovanjem, danas se hladno oblikuju iz eline ice (tancaju).

Razliitih su oblika poprenog presjeka (okrugli, eliptini, kvadratni), glave i

vrha, te izgleda povrine tijela stupa (glatki, navijeni, utoreni, narovaeni).

8/6/2019 A4 Spajala

14/41

Kvaliteta materijala izrade: elina ica vlane vrstoe najmanje 600 N/mm.

Ugrauju se runo ili strojno sa ili bez prethodnog buenja otvora.

Oznake za standardne glatke okrugle avle:Bez buenja zabijani avli Oznaka: d/LSa buenjem bueni avli Oznaka: Bd/L(d promjeravla u mm/ 10, L duina avla u mm)

Promjer otvora : 0,85 promjera avla (d).Obavezna je ugradnja u buenoj izvedbi kod koritenja elemenata od tvrdogdrva i avala promjera d 42 mm/10.

Promjer avla bira se prema debljini najtanjeg drva u paketu (a) da bi sesprijeilo njegovo cijepanje prema donjoj tablici.

Duina avla bira se prema debljinama elemenata paketa koji se spaja, uzuvjet da je dubina zabijanja u zadnje drvo za jednorezni spoj s 12 d a zadvorezni i vierezni s 8 d.

8/6/2019 A4 Spajala

15/41

Nosivost jednoreznog avla za meku grau i osnovno optereenje (Grupa 1.)dana je izrazom :

5000 dN1 = [ N ] d promjer u cm

1 + d

Jasno, za vierezne avle vrijedi da je Nu = n N

Nosivost buenih avala je 25% vea od nosivosti zabijanih zbog smanjenihproblema cijepanja po nizovima.

8/6/2019 A4 Spajala

16/41

Nosivost avla na upanje ne moe se uvoditi u proraun kodstalnih konstrukcija.

Nosivost u kombinaciji sa tankim limom poveava se za 25%(vidi Greim nosae).

Kako avli "razmazuju" silu na veu povrinu (male tokastekoncentracije) kod djelovanja sile pod kutem premavlakancima nema redukcije nosivosti.

Minimalni razmaci:Ugrauju se pomaknuto za d/2 od sjecita linija redova i nizova,naizmjenice.

Ako je mogue (ovisi o debljinama elemenata) ugrauju se saoba lica.

8/6/2019 A4 Spajala

17/41

VIJCI ZA DRVO

Koriste se iskljuivo za jednorezne veze kod spajanjaelemenata iz razliitih materijala; drvo-drvo, drvo-perploa idrvo-elik (elini vorni limovi za prikljuak tapova spregova,leajne eline ploe i sl.).

U drvenim konstrukcijama koriste se promjeri d 4 mm.

d promjer tijeladj promjer jezgre navoja cca 0,7 d

Ls

duljinasg duljina navoja 0,6 Ls

Kvaliteta materijala izrade: N24 (konstrukcioni elik 0361)Prema EN 10025: S235 (Fe 360)

Posebni zahtjevi: Nehrajui elik

Mesingani vijci ne upotrebljavaju se u drvenim konstrukcijama.

Antikorozivna zatita pocinavanjem.

Pravila izvedbe :- Nosivi spoj mora biti izveden sa najmanje:

2 vijka za drvo (d 10 mm)4 vijka za drvo (d < 10 mm)

- Vijci se ugrauju u prethodno buene rupe : = d na glatkom dijelu tijela vijka = 0,7 d na dijelu sa navojem

- Najmanja dubina uvrtanja vijka u zadnje drvo s = 8d- Vijak mora biti ugraen bez zabijanja (danas elektro ili

zrani alati)

8/6/2019 A4 Spajala

18/41

Ova spajala nosiva su na odrez i na upanje.

Nosivost na odrez rauna se prema izrazu :

N = 400 a d 1700 d [ N ]

a debljina prvog drva u cmd promjer glatkog dijela tijela vijka u cm

Nosivost na upanje prema lijevoj skici

Vijci za drvo su spajala ija su elastomehanika svojstva nekudizmeu svojstava avala i vijaka. U skladu s tim EC5 propisuje ostalapravila:

- za vijke za drvo promjera d < 8 mm vrijede pravila kao za avle- za vijke za drvo promjera d 8 mm vrijede pravila kao za vijke

8/6/2019 A4 Spajala

19/41

MODANICIModanici su spajala koja se ugrauju u spojne ravnine ime se spreavajupomaci meu elementima i ostvaruje spoj. Optereeni su u pravilu na pritisaki smicanje. Razliitih su oblika: prizmatini, cilindrini, ploasti, prstenasti,zupasti, kombinirani, itd

1. Materijali izrade:- drvo- metal (elik)- ostali pogodni materijali (plastine mase)

2. Po nainu ugradnje razlikuju se:- modanici koji se ugrauju u prethodno izraene otvore- modanici koji se utiskuju u elemente spoja (samo kod etinara)- modanici koji se ugrauju kombinacijom gornjih naina

Svi spojevi modanicima pritegnuti su vijcima. Prema HRN vijci za pritezanje

ne smiju biti manji od M12.

Ovisno o vrsti modanika vijci se ugrauju kroz ili izmeu modanika.

8/6/2019 A4 Spajala

20/41

TESARSKI MODANICI

Tesarski modanici u pravilu se izvode kaoprizmatini drveni modanici a priteu sevijcima koji se ugrauju izmeu modanika.

Materijal izrade : hrastovina I klase. U pravilu,smjer vlakana modanika mora biti paralelan saosima elemenata koji se spajaju. Iznimno semogu upotrijebiti za stalne konstrukcije iposebni tipovi tesarskih modanika premaskicama.

8/6/2019 A4 Spajala

21/41

Dokaz nosivosti provodi se kao dokaz eonihkontaktnih napona (osnovni materijal modanik), dokaz posminih napona u osnovnommaterijalu i modaniku, i dokaz na prevrtanje(pritezanje vijcima).

8/6/2019 A4 Spajala

22/41

Vlana nosivost vijka odreuje se preko neto presjeka na narezanom dijelu tijela vijka (jezgra).

8/6/2019 A4 Spajala

23/41

PATENTNI MODANICI

Za spajanje elemenata esto se koriste

patentirani modanici. Trite je preplavljenorazliitim tipovima sa razliitim konstrukcijskimosobinama.

Materijali izvedbe ovih modanika jesu tvrdodrvo, metali (najee elik) i plastine mase, aoblikuju se tokarenjem, lijevanjem ili preanjem.elini modanici moraju biti zatieni odkorozije pocinavanjem.

Razliiti tipovi razliito se ugrauju, na sva trinavedena naina, uz upotrebu posebnih alata.

Kod ove vrste spajala vijak se ugrauje krozmodanik.

Kod konstruiranja spojeva koristimo podatke iupute proizvoaa :

- dimenzije (promjer, visina, debljina)

- podaci za vijke- podaci o minimalnim dimenzijama drva za

odabir modanika- nosivost (II i pod kutom, pojedinana ili za

vie modanika u nizu)- minimalni razmaci ( paralelno u smjeru

sile i okomito)

8/6/2019 A4 Spajala

24/41

PATENTNI MODANICI PREMA DIN 1052

8/6/2019 A4 Spajala

25/41

8/6/2019 A4 Spajala

26/41

8/6/2019 A4 Spajala

27/41

Posebni tipovi ovakvih modanika tako su oblikovanida se mogu koristiti za spojeve drvo elik(jednostrani modanici). Kod takvih spojeva vijcisudjeluju u prijenosu sila :

drvo modanik vijak elik

ZUBATE PLOE

8/6/2019 A4 Spajala

28/41

Zubate ploe ili ploe za avlanje (patentirane)proizvode se preanjem (tancanjem) iz elinogpocinanog lima. Najee se proizvode u nekolikostandardnih veliina zubaca, u trakama razliitihdimenzija. Razliitih su oblika zubaca a nastale su izpotrebe da se dugotrajan rad pojedinanog zabijanjaavala zamjeni brzom ugradnjom ploa velikogkapaciteta nosivosti.

Postoje finese prorauna, ovisno o tipu, obliku ismjerovima zubaca kod pojedinih ploa, meutimproraun se svodi na odreivanje potrebne povrineploe (ovisno o veliini nosivosti zubaca, reduciranomrubnom dijelu i smjeru djelovanja sile prema glavnomnosivom smjeru ploe).

Specifina nosivost (najee u kN/dm) dana jenormama ili uputama proizvoaa.

Nakon utvrivanja potrebne povrine, iz traka se izrezujeta povrina u obliku, prema obliku spoja i ugrauje

preom.

Ploe mogu biti jednostrane (ugrauju se sa lica prema gornjoj skici) ili dvostrane (ugrauju se izmeuelemenata).

8/6/2019 A4 Spajala

29/41

8/6/2019 A4 Spajala

30/41

8/6/2019 A4 Spajala

31/41

8/6/2019 A4 Spajala

32/41

SKOBICE (KLAMERICE)

Izrauju se od eline ice. Uobiajene dimenzije:

8/6/2019 A4 Spajala

33/41

Koriste se za spajanje ploa na bazi drva sa elementima odpiljenog ili lameliranog drva etinara. Uobiajeno je da se naduljini lh oblau epoksidnom smolom i posebnim alatom utiskuju(upucavaju) u drvo.

Lea skobice nakon ugradnje moraju biti u razini povrinespojenog elementa ili najvie 2 mm uputena u tu ravninu.

Doputeni minimalni razmaci vrijede odredbe kao kod buenihavala.

Doputeni maksimalni razmaci:- paralelno sa vlakancima 80 d- okomito na vlakanca 40 d

Nosivost skobica:I ovdje vrijede odredbe koje se primjenjuju kod avlanih spojeva.Raunska nosivost skobica optereenih okomito na os moe seizjednaiti s nosivou dvaju avala istog promjera. Ovo vrijediako je kut izmeu vlakanaca spojnog elementa i lea skobice veiod 30. Za kut manji od 30 raunska nosivost se mora smanjitiza 30%.

8/6/2019 A4 Spajala

34/41

8/6/2019 A4 Spajala

35/41

SKOBE (KLAMFE)

Starije spajalo, koristi se uglavnom kodprivremenih graevina, provizorija i skela i to zaspajanje elemenata veih dimenzija.

Proizvode se u standardnim dimenzijamakovanjem iz okruglih ili kvadratnih elinih ipki.Nosivost prema normama.

8/6/2019 A4 Spajala

36/41

8/6/2019 A4 Spajala

37/41

8/6/2019 A4 Spajala

38/41

LJEPILA

Ljepila su kemijski spojevi koji imaju svojstvo

transformiranja iz stanja ljepljivosti u vrsto stanje imeelemente koje lijepimo ine monolitnima.

Iz dijagrama na poetku poglavlja dade se zakljuiti da sulijepljeni spojevi kruti u spojnoj ravnini pa se geometrijskekarakteristike nosaa izraenih lijepljenjem iz elemenata

(najee lamela) raunaju kao karakteristike monolitnihpresjeka.

Ljepila koja se upotrebljavaju u proizvodnji nosaainenjerskih konstrukcija moraju ispuniti slijedee uvjete :

1. Posmina vrstoa lijepljenog spoja mora biti veaod posmine vrstoe drva II sa vlakancima.2. Lijepljeni spojevi ne smiju imati pad vrstoe u

vremenu (trajna vrstoe).3. Ljepilo mora biti otporno na agresivne kemijske

utjecaje koji se mogu pojaviti tokom eksploatacije

konstrukcije.4. Ljepilo mora biti vatrootporno.

8/6/2019 A4 Spajala

39/41

U proizvodnji lameliranih nosaa, ploastih proizvoda i ostalihelemenata koji se ugrauju u inenjerske konstrukcije koristese sintetika ljepila ljepila na bazi sintetikih smola :

- rezorcinsko ljepilo- ureaformaldehidno ljepilo- fenolno ljepilo- melaminsko ljepilo- epoksidne smole

Rezorcinsko ljepilo najee se upotrebljava a podnosi najteeuvjete eksploatacije potpuno izloene atmosferskimutjecajima bez ogranienja u pogledu vlage i temperature.

Radi se o vodenoj otopini rezorcin formaldehidne smole :(C6 H4 OH)2.

Mijea se sa prakastim katalizatorom (ljepilo: katalizator - 5:1).

U tehnologiji lijepljenja koristi se za drvo vlanosti 10 15 %,kvalitetniji spojevi ostvaruju se kod niih vlanosti.

Doputeni posmini napon lijepljenih spojeva iznosi 120 N/cm.

8/6/2019 A4 Spajala

40/41

LEDENA DVORANA AARAU VICARSKA ( L = 54,00 M )

8/6/2019 A4 Spajala

41/41

Sveuilite u Splitu, Graevinsko-arhitektonski fakultet

Hvala na panji.

w w w . g r a d s t . h r