mk-p04(14.12.10.)-spojna sredstva

92
Metalne konstrukcije Metalne konstrukcije Metalne konstrukcije Metalne konstrukcije 2010./2011. 2010./2011. Predavanje br. 4 / 14.12.10.

Upload: smaja1986

Post on 26-Nov-2015

51 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

fdfdfdfd

TRANSCRIPT

Page 1: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije2010./2011.2010./2011.Predavanje br. 4 / 14.12.10.

Page 2: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 22

SADRŽAJ PREDAVANJA

3. SPOJNA SREDSTVA

3.1. Mehanička spojna sredstvazavrtnjevi...

3.2. Tehnološki postupci spajanjazavarivanje...

Page 3: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 33

SPOJNA SREDSTVA

Vrste spojeva sa zavrtnjevima

1. Smičući spoj (SS) - sila se prenosi smicanjem tela zavrtnja

2. Smičući spoj sa tačnim naleganjem (SST) - sila se prenosi smicanjem tela zavrtnja

3. Zatezni spoj (ZS) - sila se prenosi zatezanjem tela zavrtnja

4. Kombinovani spoj (KS) - istovremeno smicanje i zatezanje

Page 4: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 44

SPOJNA SREDSTVARazličita naprezanja zavrtnjeva

Page 5: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 55

SPOJNA SREDSTVAPonašanje zavrtnjeva u smičućim spojevima

a) Prenošenje sile u spoju; b) Stvarni oblik dijagrama napona pritiska po omotaču rupe

Page 6: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 66

SPOJNA SREDSTVA - Naprezanja zavrtnja u smičućem spoju

Srednji element II vrši pritisak po omotaču rupe na desnom delu tela zavrtnja preko površine a-a (sl. a). Napon pritiska je promenljivog intenziteta duž zavrtnja (sl. b); Sila prelazi u elemenat I i vrši pritisak po omotaču rupe na levoj strani tela zavrtnja preko površina b-b′ (sl. a). Taj pritisak je, takođe, promenljiv po visini zavrtnja, a njegova max. vrednost je na mestu prelaza sile iz jednog u drugi element (sl. b). Iz uslova ravnoteže sledi da elementi I prihvataju istu silu kao element II, ali suprotnog smera; Naprezanja duž zavrtnja prouzrokuju pojavu transverzalnih sila koje izazivaju smicanja u telu zavrtnja (sl. c). Ove sile su najveće na mestu promene smera naprezanja, tj. na mestu prelaska sile iz jednog u drugi element, odnosno u ravni smicanja.

a b c

Page 7: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 77

SPOJNA SREDSTVAStvarni i proračunski dijagrami napona

Page 8: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 88

SPOJNA SREDSTVADeformacije kod smičućih spojeva

Manji zazor Δd = d0 - d → manje deformacije

Page 9: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 99

SPOJNA SREDSTVA

Proračun nosivosti zavrtnjeva u smičućim spojevima

Vidovi loma:

1. Lom smicanjem tela zavrtnja

2. Lom gnječenjem omotača rupe

3. Lom neto preseka

4. Lom cepanjem lima

Page 10: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 1010

SPOJNA SREDSTVAProračun nosivosti zavrtnjeva u smičućim spojevima - vidovi loma

Page 11: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 1111

SPOJNA SREDSTVANosivost zavrtnjeva u smičućim spojevima: Fv,dop = min { Fv, Fb }

Fv nosivost zavrtnja na smicanje: Fv = m * Av,1 * τdop = m * (d2 * π / 4) * τdop

(V ≡ T = Transverzalna sila)

m = sečnost zavrtnjaAv,1 = površina poprečnog

preseka tela zavrtnjaτdop = dopušteni napon smicanjad = prečnik zavrtnjaKod obrađenih zavrtnjeva umesto prečnika zavrtnja (d) treba uzeti prečnik rupe (d0)

Page 12: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 1212

SPOJNA SREDSTVANosivost zavrtnjeva na pritisak po omotaču rupe:Fb = Ab,min * σb,dop = min Σt * d * σb,dop

Ab,min = min. površina kontakta između tela zavrtnja i omotača ruped = prečnik tela zavrtnjamin Σt = min. debljina limovakoji su opterećeni u istom pravcuσb,dop = dopušteni napon pritiskapo omotaču rupe

Kod obrađenih zavrtnjevaumesto prečnika zavrtnja (d)treba uzeti prečnik rupe (d0)

(cal = calculating (engl.) = računski)

Page 13: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 1313

SPOJNA SREDSTVAOdređivanje minimalne debljine

Page 14: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 1414

SPOJNA SREDSTVADopušteni naponi za neobrađene zavrtnjeve

Page 15: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 1515

SPOJNA SREDSTVADopušteni naponi za obrađene zavrtnjeve

Dopušteni naponi nisu isti za obrađene i neobrađene zavrtnjeve, mada su izrađeni od materijala istog kvaliteta

Page 16: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 1616

SPOJNA SREDSTVANosivost zavrtnjeva na zatezanje: Ft,dop = As * σt,dopAs = površina ispitnog preseka zavrtnjaσt,dop = dopušten napon zatezanja za zavrtnjeve

As = (π / 4) * ((d2 + d3) / 2)2

d2 = srednji prečnik navojad3 = prečnik jezgra zavrtnja

Nosivost obrađenih i neobrađenih zavrtnjeva na zatezanje je ista, jer je ispitni presek isti

Page 17: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 1717

SPOJNA SREDSTVAKombinovano naprezanje zavrtnjeva

Zavrtnjevi koji su istovremeno opterećeni na smicanje i zatezanje

Kontrole nosivosti:

1.Na smicanje: V1 ≤ Fv,dop

2. Na zatezanje: Nt,1 ≤ Ft,dop

3. Na interaktivno dejstvo smicanja i zatezanja:

V1 max. smičuća sila u zavrtnjuNt,1 max. zatežuća sila u zavrtnju

Page 18: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 1818

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI

Nedostaci veza sa običnim zavrtnjevima:

1. Zazor između tela zavrtnja i rupe

2. Obični zavrtnjevi nisu pogodni za veze u dinamičkim konstrukcijama

3. Deformacije veza sa običnim zavrtnjevima su reativno velike zbog poništenja zazora i izduženja tela zavrtnja

Page 19: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 1919

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI

Karakteristike visokovrednih zavrtnjeva (VVZ):

1. (+) Visok kvalitet osnovnog materijala (fy = 640-1080 MPa)2. (+) Mogućnost prednaprezanja (PN)3. (+) Drugačije ponašanje veza sa prednapregnutim VVZ4. (+) Mogućnost primene kod dinamički opterećenih konstrukcija5. (-) Nešto sporija ugradnja

Page 20: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 2020

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI

Prednosti visokovrednih u odnosu na obične zavrtnjeve:1. (+) Veća nosivost2. (+) Manja deformabilnost veze3. (+) Manja naprezanja u osnovnom materijalu na mestu neto preseka

(prenošenje sile putem trenja)4. (+) Sprečeno je nekontrolisano odvrtanje navrtke

Nedostaci visokovrednih zavrtnjeva:1. (-) Viša cena2. (-) Posebna obrada tarnih površina3. (-) Kontrola kvaliteta na gradilištu

Page 21: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 2121

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI

Vrste spojeva sa visokovrednim zavrtnjevima:

Prednapregnuti visokovredni zavrtnjevi (PN VVZ):1. Tarni spoj (TS)2. Tarni spoj sa tačnim naleganjem (TST)3. Zatežući spoj (ZS)4. Kombinovani spoj (KS)

Neprednapregnuti VVZ:Kao kod običnih zavrtnjeva (SS, SST, ZS, KS)

Page 22: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 2222

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVIa) Tarni spoj: PN sila, koja izaziva zatezanje tela zavrtnja, preko navrtke, podloške i glave zavrtnja, vrši pritezanje elemenata u spoju; između pritisnutih površina se javljaju sile trenja koje prenose smičuću silu u spoju

b) Zatežući spoj: sile zatezanja kod PN zavrtnjeva raste tek nakon savlađivanja kontaktnog pritiska između elemenata spoja

Page 23: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 2323

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVIOblik i dimenzije visokovrednih zavrtnjeva

Page 24: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 2424

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVIOsnovne dimenzije standardnih visokovrednih zavrtnjeva

Page 25: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 2525

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVIObeležavanje visokovrednih zavrtnjeva

Page 26: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 2626

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVIMehaničke karakteristike osnovnog materijala i zavrtnjeva

Page 27: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 2727

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVIPonašanje prednapregnutih VVZ u smičućim spojevimaU zavrtnjevima se javlja zatezanje, a u kontaktnom spoju pritisakSila trenja između limova zavisi od pritiska i hrapavosti kontaktnih površiPrenos sila se ostvaruje trenjemKoncentracija napona u neto preseku je manja nego kod veza sa neprednapregnutm zavtnjevimaTok sila kod prednapregnutih zavrtnjeva:

Page 28: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 2828

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI

Proklizavanje

Kada je smičuća sila u zavrtnju manja od sile trenja koja se angažuje u spoju, nema reltivnih pomeranja između limova, a sile se prenose trenjem

Nakon dostizanja sile trenja dolazi do naglog pomeranja (proklizavanje) između elemenata (poništava se zazor)

Proklizavanjem ne dolazi do iscrpljenja nosivosti zavrtnja, već on počinje da “radi” kao običan zavrtanj na smicanje i pritisak omotača rupe

Page 29: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 2929

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVINaprezanje VVZ je složeno

1. Sila zatezanja u zavrtnju2. Sekundarni (neželjeni) uticaji od torzije usled trenja između

navrtke i navoja i između navrtke i podloške

Sila prednaprezanja: Fp = ν1 * f02 * As

f02 = tehnička granica razvlačenjaAs = površina ispitnog presekaν1 = koeficijent pritezanja (redukcije): ν1 = 0,7 (za k > 0,14)

ν1 = 0,8 (za k ≤ 0,14)

Koeficijent “k” zavisi od trenja između navrtke i navojaVrednosti definiše proizvođač (k = 0,13 - 0,17)Obavezno ispitivanje pri ugradnji

Page 30: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 3030

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI

Vrednosti sile prednaprezanja (važi za VVZ k.č 10.9)

Za k.č. 8.8 vrednosti iz tabele pomnožiti sa 0,70Za k.č. 12.9 vrednosti iz tabele pomnožiti sa 1,20

Page 31: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 3131

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI

Postupci kontrolisanog unošenja sile prednapezanja (pritezanja): merenje momenta uvrtanja (pritezanja) navrtke - najčešće momentnim ključem (sl.)

Mu = Fp * d * k

Mu = moment uvrtanjaFp = ν1 * f02 * As = sila prednaprezanjad = prečnik zavrtnjak = 0,13-0,17 (koeficijent koji zavisi od stanja površina navoja)

Page 32: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 3232

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVINosivost prednapregnutih VVZ u tarnim spojevima

1. Na proklizavanje:

m = broj tarnih ravni (kao sečnost kod običnih zavrtnjeva)Fp = ν1 * f02 * As = sila prednaprezanjaμ = koeficijent trenjaν2 = koeficijent sigurnosti na proklizavanje

2. Na pritisak po omotaču rupe:

Page 33: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 3333

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVIμ = koeficijent trenja

ν2 = koeficijent sigurnosti na proklizavanje

Page 34: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 3434

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVINosivost neprednapregnutih VVZ u smičućim spojevima(kao kod običnih zavrtnjeva)

1. Na smicanje:

m = sečnost

2. Na pritisak po omotaču rupe:

Page 35: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 3535

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVIDopušteni naponi za VVZ (τdop važi za k.č. 10.9)

Za k.č. 8.8 (12.9) τdop se određuje množenjem sa 0,7 (1,2)

Page 36: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 3636

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI

Nosivost obrađenih prednapregnutih VVZ u tarnom spoju:

Fv,dop = nosivost obrađenog zavrtnja na smicanje i pritisak po omotaču rupe

Fs,dop nosivost zavrtnja na proklizavanje

Page 37: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 3737

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI

Proračun nosivosti prednapregnutih VVZ na zatezanje

Kontrola nosivosti: Ft,dop = ν3 * FpFp = ν1 * f02 * As

Page 38: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 3838

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI

Proračun nosivosti neprednapregnutih VVZ na zatezanje - kao kod običnih zavrtnjeva

Kontrola nosivosti: Ft,dop = σt,dop * As

Page 39: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 3939

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI

Proračun nosivosti prednapregntih VVZ u kombinovanim spojevima (KS)

Neobrađeni VVZ:

Obrađeni VVZ:

Page 40: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 4040

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI

Pravila za konstruisanje veza sa zavrtnjevima:1. Veze i nastavci treba da budu simetrični2. Min. broj zavrtnjeva sa jedne strane spoja

2 (u zgradarstvu)3 (u mostogradnji)

3. Veze na preklop sa 1 zavrtnjem - samo u izuzetnim slučajevima

Smicanje, savijanje i zatezanje zavrtnja

Page 41: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 4141

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI

Min. broj i prečnik spojnih sredstava

Page 42: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 4242

SPOJNA SREDSTVA - VISOKOVREDNI ZAVRTNJEVI

Optimalan prečnik zavrtnja:

Pravilan izbor prečnika zavrtnja = uravnotežen odnos nosivosti na smicanje i pritisak po omotaču rupe

Page 43: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 4343

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Zavarivanje: tehnološki postupak spajanja istih ili sličnih metala

Na visokim temperaturama tope se osnovni i dodatni materijal, dolazi do njihovog mešanja i sjedinjavanja (fizičkog i hemijskog)

Hlađenjem ove mešavine dolazi do očvršćavanja i nastaje šav kao materijalni kontinuitet

Zavarivanjem nastaje kontinualan spoj

Page 44: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 4444

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Primena zavarivanja u građevinskim konstrukcijama

Izrada osnovnih elemenata konstrukcije (I, U, Lprofili, sandučasti profili, kružni profili...)

Izrada sklopova specifičnih konstrukcija (ortotropne ploče mostova...)

Izrada veza između elemenata konstrukcije (samostalno ili u kombinaciji sa zavrtnjevima)

Ojačanje elemenata konstrukcije (adaptacije i sanacije)

Page 45: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 4545

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEPrednosti i nedostaci zavarivanja:

1. (+) Materijalni kontinuitet (pravilan tok sila)2. (+) Manja težina konstrukcije (lakše veze, mogućnost variranja debljine)3. (+) Brža izrada u radionici (nema bušenja)4. (+) Nema slabljenja elemenata rupama za spojna sredstva5. (+) Manja deformabilnost veza, a samim tim i konstrukcije6. (+) Velike mogućnosti konstrukcijskog oblikovanja7. (+) Nepropusnost spojeva (za vodu i gasove)8. (+) Estetski aspekt

1. (-) Potrebna kvalifikovana radna snaga2. (-) Potrebna kontrola kvaliteta spojeva u radionici i na gradilištu3. (-) Osetljivost na atmosferske uslove na gradilištu (temperatura, vetar)4. (-) Veća osetljivost na dejstvo požara5. (-) Nerazvojivost veza (nisu montažno-demontažne)

Page 46: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 4646

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEOsnovni pojmovi

Osnovni materijal - materijal od koga su izrađeni elementi koji se spajaju

Dodatni materijal (elektroda ili žica) - materijal koji se pri zavarivanju topi i meša sa rastopljenim metalom osnovnog materijala

Spoj – međusobni položaj delova koji se spajaju

Šav – materijalizovano mesto spajanja (materijal između delova koji se spajaju dobijen topljenjem dodatnog i osnovnog materijala na mestu spoja)

ZUT – Zona Uticaja Toplote - zona u osnovnom materijalu neposredno uz šav koja je strukturno izmenjena usled visokih temperatura (>600 °C)

Žljeb – prostor u koji se deponuje dodatni materijal

Zavar - deo šava dobijen topljenjem dodatnog materijala u jednom prolazu

Page 47: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 4747

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Page 48: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 4848

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEa) šavovi iz jednog zavarab) šavovi iz više podužnih zavarac) šavovi izviše poprečnih zavara

Page 49: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 4949

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Osnovni principi pri projektovanju zavarenih konstrukcija

Veze i nastavci jednostavni za izvođenje

Izbegavati teške položaje zavarivanja (manja efikasnost, lošiji kvalitet)

Racionalan izbor kontrole kvaliteta zavarenih spojeva

Page 50: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 5050

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEVrste spojeva (zavise od međusobnog položaja spajanih elemenata):

Sučeoni spojevi - spajani elementi leže u istoj ravniUgaoni ili T spojevi – spajani elementi su pod uglom (≠ 180°)Preklopni spojevi - između preklopljenih elemenata koji leže u dve paralelne ravni

Vrste šavova (zavise od oblika šava):

Sučeoni šavovi sa punom penetracijomSučeoni šavovi sa delimičnom penetracijomUgaoni šavovi...

Page 51: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 5151

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Vrste šavovaSučeoni šavovi sa punom penetracijom

Page 52: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 5252

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Vrste šavovaSučeoni šavovi sa delimičnom penetracijom

Page 53: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 5353

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Vrste šavovaUgaoni šavovi

Page 54: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 5454

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Sučeoni spojeviElementi koji se spajaju leže u istoj ravni

Elementi iste debljine Elementi različite debljine

Page 55: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 5555

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Ugaoni spojeviElementi koji se spajaju su pod uglom različitim od 180°

Pravi ugaoni spojevi Kosi ugaoni spojevi

Page 56: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 5656

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Prekinuti ugaoni spojevi

Krstasti spojevi

Page 57: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 5757

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Preklopni spojevi

Direktni preklopni spojevi Preklopni spojevi sa podvezicama

Page 58: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 5858

SPOJNA SREDSTVA -ZAVARIVANJE

Funkcija žljeba kod sučeonih šavova:

da omogući pristup elektrodi po čitavoj debljini limada omogući topljenje osnovnog materijala uzoni šavada formira korito za deponovanje mešavineosnovnog i dodatnog materijalaOblik i dimenzije žljebova su propisani standardom

Page 59: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 5959

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Ugaoni šavovi

Primena: za ugaone i preklopne spojeve

Nije potreba posebna obrada ivica

Dodatni materijal se deponuje u korito koje obrazuju elementi (limovi)koji se spajaju

Mogu biti kontinualni ili isprekidani

Tok sila i proračun je drugačiji nego kod sučeonih šavova

Page 60: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 6060

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEDimenzije ugaonih šavova

Osnovne dimenzije: debljina (a) i dužina (l) šava

Min. debljina šava: amin = 3 mm

Max. debljina šava: amax= 0,7tmin

Kod šupljih profila: amax= tmin

Max. dužina šava: lmax=100a

Min. dužina šava: lmin= 6a ili 40 mm

Page 61: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 6161

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Prilikom zavarivanja značajnu ulogu ima toplota

Količina unesene toplote utiče na količinu istopljenog dodatnog i osnovnog materijala i na razvoj temperature u osnovnom materijalu

Postupci zavarivanja - prema izvoru toplotne energije dele se na:

1. Elektrotermičke2. Termohemijske3. Mehaničke4. Ostale

Page 62: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 6262

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEElektrolučno zavarivanje obloženom elektrodom - istopljeno jezgro elektrode ispunjava žljeb u osnovnom materijalu, a istopljena obloga elektrode obrazuje zaštitni sloj u vidu troske

1 - Priključak na el. mrežu2 - Izvor struje3 i 3a - Zavarivački kablovi4 - Držač elektrode5 - Obložena elektroda6 - Električni luk7 - Komad koji se zavaruje8 - Uzemljenje

Eletrični luk između topljive elektrode i osnovnog materijalaTemperatura: 3000-4000°CElektroda se topi i meša sa rastopljenim osnovnim materijalom

Page 63: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 6363

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEObeležavanješavova u tehničkojdokumentaciji

(SRPSC.T3.011/1986.)

Page 64: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 6464

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Greške u šavovimaDimenzionalne greške ili greške oblikaStrukturne greške ili greške kompaktnosti

Kontrole kvaliteta šavovaObim i vrsta kontrole šavova zavise od:

vrste i intenziteta naprezanjaod značaja spoja i značaja same konstrukcije

Treba izabrati tehno-ekonomski optimalan nivo kontrole kvaliteta

Page 65: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 6565

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEVizuelna kontrola kvaliteta (VK)Vrše je kvalifikovana licaMogu se otkriti samo dimenzionalne greškeKoriste se pomoćna sredstva – lupa, šabloni, i sl.

Radiografska kontrola kvaliteta (RK)Zavisno od gustine i debljine materijali apsorbuju različitu količinu rendgenskih ili gama zraka koji kroz njih prolaze;Kada zrak prolazi kroz poru ili prslinu šava on se manje apsorbujeRadiogram sučeonog V šavaa) bez grešaka b) sa uključcima troske i podužnim prslinama

Page 66: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 6666

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEUltrazvučna kontrola kvaliteta

Princip: brzina prostiranja ultrazvučnih talasa kroz metal je konstantna(čelik: v = 5850 m/s; Al: v = 6300 m/s)Svaki diskontinuitet (pora, uključak,...) izaziva poremećaj brzine iintenziteta talasaPrimenjuju se ultrazvučni talasi visoke frekvencije 0,5 - 15 MHz

Page 67: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 6767

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEKvalitet sučeonih šavova (SRPS U.E7.150)

“S” ili specijal (B)da su vizuelno ujednačeni, jedri, bez naprslina, bez grešaka na početku i kraju šava, da su eventualna nadvišenja i zarezi obrušeni i to u pravcu toka sila, da je koren šava dobro očišćen i ponovo zavaren; RK: 100%

I kvalitet (C)nije potrebno da se obruse eventualna nadvišenja; RK: 50%

II kvalitet (D)ne zahteva se primena radiografske kontrole

Page 68: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 6868

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEProračun šavova - proračun sučeonih šavova

Osnovne pretpostavke:Zanemaruju se koncentracije naponaZanemaruju se sopstveni (zaostali) naponiUticaji u šavovima se određuju kao u osnovnom materijaluDimenzije sučeonih šavova i osnovnog materijala su jednake (a = tmin)Dužina sučeonih šavova:

lw′ = b − 2alw′ = b (uz primenu polaznih i završnih pločica)

w = weld (engl.) = zavareni šav

Page 69: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 6969

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEOdređivanje napona u sučeonim šavovima

Normalni napon:

Smičući napon:

Uporedni napon:

Page 70: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 7070

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEDopušteni napon za sučeone šavove: σb,w,dop = k ·σdop

σb,w,dop = dopušteni napon za sučeone šavovek = koeficijent kvaliteta sučeonih šavova (k ≤ 1)(zavisi od: kvaliteta šava i osnovnog materijala i vrste naprezanja)

σdop = dopušteni napon za osnovni materijal

Page 71: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 7171

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEDokaz nosivosti sučeonih šavova

Kontrola normalnih napona:

Kontrola smičućih napona:

Kontrola uporednih napona:

bw = butt weld (engl.) = sučeoni šav

Page 72: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 7272

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Proračun ugaonih šavova - osnovne proračunske dimenzije:

Debljina šava a: visina najvećeg trougla koji se može upisati u šav

Ova visina se uvek meri upravno na stranu trougla uz lice šava

Page 73: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 7373

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJEMax. naprezanja u ugaonom šavu se javljaju u merodavnoj ravniU opštem slučaju u njoj se mogu javiti sledeće komponente napona:

σII = normalni napon koji deluje u pravcu ose šavaσ┴ = normalni napon koji deluje upravno na merodavnu ravan šavaτII = smičući napon koji deluje u pravcu ose šavaτ┴ = smičući napon koji deluje upravno na osu šava

Page 74: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 7474

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJERadi uprošćenja se merodavna ravan rotira u ravan spoja, ACC'A'Na osnovu eksperimenata, pretpostavlja se da se u ravni spoja javljaju sledeće komponente napona:n = normalni napon koji deluje upravno na ravan spojaVII = napon smicanja koji deluje u pravcu šava u ravni spojaV┴ = napon smicanja koji deluje upravno na šav u ravni spoja

Page 75: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 7575

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

Kontrola nosivosti ugaonih šavova:

Uporedni napon σu je vektorski zbir svih komponentalnih napona u šavu

Dopušteni naponi za ugaone šavove σw,dop [MPa]σw,dop = 0,5 * fu / ν

Page 76: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 7676

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE1.Proračun ugaonih šavova kod aksijalno opterećenih spojeva na preklop

1.1 Podužni (bočni) ugaoni šavovi

Page 77: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 7777

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

1.Proračun ugaonih šavova kod aksijalno opterećenih spojeva na preklop

1.2 Poprečni (čeoni) ugaoni šavovi

Page 78: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 7878

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE1.Proračun ugaonih šavova kod aksijalno opterećenih spojeva na preklop

1.3 Kosi ugaoni šavovi

θ

Page 79: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 7979

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE1.Proračun ugaonih šavova kod aksijalno opterećenih spojeva na preklop

1.4 Poprečni i podužni ugaoni šavovi (1)

Page 80: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 8080

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE1.Proračun ugaonih šavova kod aksijalno opterećenih spojeva na preklop1.5 Poprečni i podužni ugaoni šavovi (2)

Page 81: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 8181

SPOJNA SREDSTVA - ZAVARIVANJE

1.Proračun ugaonih šavova kod aksijalno opterećenih spojeva na preklop1.6 Poprečni i podužni ugaoni šavovi (3)

Page 82: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 8282

SPOJNA SREDSTVA - ZAVAR IVANJE2. Proračun ugaonih šavova kod aksijalno opterećenih elemenata u

ugaonim spojevima

Page 83: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 8383

SPOJNA SREDSTVA - ZAVAR IVANJE

3.1 Proračun ugaonih šavova kod veza opterećenih na savijanje –veza konzolnog lima vertikalnim ugaonim šavovima

Page 84: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 8484

SPOJNA SREDSTVA - ZAVAR IVANJE

3.2 Proračun ugaonih šavova kod veza opterećenih na savijanje –veza konzolnog lima horizontalnim ugaonim šavovima

Page 85: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 8585

SPOJNA SREDSTVA - ZAVAR IVANJE3.3 Veza I nosača opterećenog momentom savijanja (My) i transverzalnom silom (V) sa ugaonim šavovima

Page 86: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 8686

SPOJNA SREDSTVA - ZAVAR IVANJE

3.3 Geometrijskekarakteristike

Page 87: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 8787

SPOJNA SREDSTVA - ZAVAR IVANJE

3.4 Veza između nožice i rebra nosača

Page 88: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 8888

SPOJNA SREDSTVA - ZAVAR IVANJE

3.5 Veza između nožice i rebra kranskog nosača

Page 89: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 8989

SPOJNA SREDSTVA - ZAVAR IVANJEKonstruisanje zavarenih spojeva – preporuke

(+) Lako izvođenje: spoj pristupačan, položaj zavarivanja što jednostavniji(+) Primena uobičajenih postupaka zavarivanja(+) Izvođenje šavova sa što manjim dimenzijama(+) Pravilan izbor vrste i kvaliteta šava(+) Ravnomeran tok sila(+) Male deformacije usled zavarivanja i mali sopstveni naponi

(-) Debeli limovi i debeli šavovi(-) Nagomilavanje šavova na jednom mestu(-) Oštri prelazi i nagli diskontiniteti kod dinamički opt. konstrukcija(-) Montažni nastavci u zavarenoj izradi(-) Teški položaji zavarivanja(-) Komplikovani detalji

Page 90: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 9090

SPOJNA SREDSTVA - ZAVAR IVANJEKonstruisanje zavarenih spojeva – primeri

Page 91: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 9191

SPOJNA SREDSTVA - ZAVAR IVANJEKonstruisanje zavarenih spojeva – primeri

Page 92: MK-P04(14.12.10.)-Spojna sredstva

Metalne konstrukcijeMetalne konstrukcije 9292

SPOJNA SREDSTVA - ZAVAR IVANJE

Ne mogu se kombinovati:

1. Zakivci i obični (neobrađeni) zavrtnjevi

2. Obični zavrtnjevi i prednapregnuti VVZ

3. Obični zavrtnjevi i zavarivanje

4. Prednapregnuti VVZ i obični zavrtnjevi sa zazorom većim od 0,3 mm

5. Prednapregnuti VVZ i zavarivanje kod dinamički opterećenih konstrukcija, osim kod elemenata opterećenih na savijanje (nosača)

6. Sučeoni i ugaoni šavovi kod dinamičkog opterećenja