Laboratorium
Konstrukcje metalowe
Ćwiczenie 4
Badania nośności połączenia zakładkowego
na nity
Wykonali:
Jacek Michalak
Arkadiusz Piwowar
Krzysztof Zbiciak
ProwadzÄ…cy:
dr inż. Edyta Pięciorak
Ocena:
& & & & &
S P I S T R E Åš C I
1. Wprowadzenie
1.1. Połączenia na łączniki mechaniczne
1.2. Zasady obliczania nośności połączeń zakładkowych na łączniki mechaniczne
2. Cel i zakres ćwiczenia
3. Przebieg ćwiczenia
4. Charakterystyka połączenia zakładkowego, które zostało poddane badaniu
5. Wyniki pomiarów, opis zaobserwowanego zniszczenia połączenia
6. Nośność obliczona analitycznie, a nośności doświadczalne
7. Wnioski z przeprowadzonych badań
1. W P R O W A D Z E N I E
1.1. Połączenia na łączniki mechaniczne
Wśród połączeń elementów popularny segment stanowią połączenia na łączniki
mechaniczne. Połączenia takie są bardzo popularne ze względu na wiele zalet, którymi się
odznaczają. Są nie tylko banalne w wykonaniu, ale także mają zastosowanie w łączeniu ze
sobą elementów z różnych materiałów.
Konstrukcje na łączniki mechaniczne dzielą się na te rozbieralne, do których możemy zaliczyć
połączenia na: śruby, sworznie, wkręty, a także na nierozbieralne gdzie znajdują
zastosowanie m.in. nity oraz gwoz
dzie i kołki wstrzeliwane. Każdy z różnego rodzaju
łączników ma swoje odpowiednie zastosowanie w łączeniu elementów.
Aby ułatwić, a czasem nawet umożliwić zastosowanie odpowiadającego łącznika do
właściwego połączenia , na śrubach np. stosuje się oznaczenia. Przykład taki widać poniżej.
Objaśnienie:
B- klasa dokładności śruby.
5.8  współczynniki określające odpowiednio setną część wytrzymałości na rozciąganie stali
gotowych śrub, oraz dziesiętną stosunek granicy plastyczności stali do jej wytrzymałości
na rozciÄ…ganie.
Rozróżnia się następujące klasy dokładności śrub:
A- klasa dokładna
B- klasa średniodokładna
C- klasa zgrubna
Wyróżnić można klasy wytrzymałości śrub:
śruby zwykłe: 4.6 ; 4.8 ; 5.6 ; 5.8 ; 6.8
śruby wysokiej wytrzymałości: 8.8 ; 10.9
Same połączenia śrubowe z uwagi na sposób wzajemnego usytuowania oraz wytężenia
łączników dzieli się na :
·ð ZakÅ‚adkowe(nakÅ‚adkowe)
·ð DoczoÅ‚owe
Ponad to połączenia śrubowe dzielimy na :
A- Połączenie typu dociskowego (połączenia zakładkowe)
B- Połączenie cierne w stanie granicznym użytkowalności (połączenia zakładkowe)
C- Połączenie cierne w stanie granicznym nośności (połączenia zakładkowe)
D- Połączenie niesprężane (połączenia doczołowe)
E- Połączenie sprężane (połączenia doczołowe)
Bardzo ważnym aspektem w połączeniach na łączniki mechaniczne jest odpowiednie ich
rozmieszczenie. Jest to rozpatrywane w aspekcie:
·ð Technologii wykonania zÅ‚Ä…cza,
·ð ÅšciÄ™cia lub rozerwania Å‚Ä…czonego elementu,
·ð Utraty statecznoÅ›ci przez części Å‚Ä…czone,
·ð Odpowiedniej szczelnoÅ›ci zapobiegajÄ…cej korozji
Ponad to ważne są warunki wytrzymałościowe, średnica otworów na łączniki czy grubość
łączonych elementów.
Jeżeli połączenia zostaną wadliwie wykonane dochodzi do ich zniszczeń:
·ð Uplastycznienie Å‚Ä…czonej blachy,
·ð ÅšciÄ™cie blachy miÄ™dzy otworem , a krawÄ™dziÄ… elementu,
·ð PrzeciÄ…gniÄ™cie Å‚ba Å›ruby lub nakrÄ™tki przez Å›ciankÄ™
·ð Zerwanie trzpienia
1.2. Zasady obliczania nośności połączeń zakładkowych na łączniki mechaniczne
Zgodnie z PN EN 1993-1-8 Projektowanie konstrukcji stalowych. Projektowanie węzłów
powinno spełnić się warunki:
1. Sprawdzenie geometrii przyjętego połączenia- czy spełnione są warunki odległości
między otworami na śruby oraz odległości otworów od krawędzi elementów łączonych
2. Sprawdzenie nośności poszczególnych łączników:
·ð NoÅ›ność Å›ruby na Å›cinanie
·ð NoÅ›ność Å›ruby na docisk w tym Å›ruby skrajne oraz poÅ›rednie
3. Sprawdzenie nośności grupy łączników- równa jest iloczynowi wartości nośności śruby
na ścinanie Fv,Rd i liczby łączników nb
4. Sprawdzenie nośności przekroju netto czyli przekroju osłabionego łącznikami
2. C E L I Z A K R E S Ć W I C Z E N I A
Celem niniejszego ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie z mechanizmem zniszczenia
połączenia zakładkowego na nity, a także zasadami ich wymiarowania.
Zakres obejmuje wykonanie dwóch badań ( z różnie rozmieszczonymi nitami) niszczących
połączenie zakładkowe. Jedno połączenie, w którym nity rozmieszczone są w rzędzie
równoległym do siły rozciągającej elementy łączone, drugie natomiast kiedy nity rozmieszczone
są w rzędzie prostopadłym do siły rozciągającej.
Dwa badania pozwolą na wyznaczenie wpływu rozmieszczenia nitów na nośność połączenia, a
także porównanie tej nośności z nośnością wyznaczoną analitycznie.
3. P R Z E B I E G Ć W I C Z E N I A
1. Inwentaryzacja próbek (pomiar charakterystyk elementów łączonych i łączników, rozstaw
otworów na łączniki)
2. Wykonanie pierwszego połączenia elementów  nity równolegle do działającej siły
3. Zamocowanie próbki w maszynie, uruchomienie maszyny. Z czasem, po dojściu siły do
odpowiedniej wartości na skale siłomierza następuje ścięcie nitów.
4. Wyjęcie próbki, oględziny zniszczenia, zanotowanie wyniku tj. siły ścinającej
5. Powtórzenie pkt. 2, 3, 4 dla próbki nr. 2  nity prostopadle do działającej siły
4. C H A R A K T E R Y S T Y K A P O A

C Z E N I A Z A K A
A D K O W E G O, K T Ó R E Z O S T A A
O
P O D D A N E B A D A N I U
Kierunek Grubość łączonych Rozstaw Średnica Średnica nitu d
połączenia blach [mm] otworów na nity otworów na [mm]
[mm] nity d0 [mm]
równoległy 5 19 6.5 6
prostopadły 5 19 6.5 6
równolegle prostopadle
5. W Y N I K I P O M I A R Ó W, O P I S Z A O B S E R W O W A N E G O Z N I S Z C Z E N I A
Siła niszcząca [N] Opis zniszczenia
Nastąpiło ścięcie nitów w
kolejności: nity skrajne(kolejno),
Próbka 1- nity równolegle 10 000
nit pośredni.
Ścięcie pod pewnym kątem
Nastąpiło ścięcie nitów w
kolejności: nity skrajne(kolejno),
Próbka 2- nity prostopadle 9 900
nit pośredni.
Ścięcie pod pewnym kątem
6. N O Ś N O Ś Ć O B L I C Z O N A A N A L I T Y C Z N I E, A N O Ś N O Ś C I
D O Åš W I A D C Z A L N E
1. Sprawdzenie geometrii przyjętego połączenia
 złącze nie należy do kategorii
połączeń długich.
2. Sprawdzenie nośności poszczególnych łączników
Nośność nita na ścinanie
Nośność na ścinanie w jednej płaszczyz
nie wynosi:
fur  wytrzymałość na rozciąganie
aluminium nita =305 N/mm2
A0  pole przekroju otworu na
Ponieważ nit jest dwucięty, jego nośność wynosi:
nit=33.17mm2
 Nośność na docisk:
Nity skrajne w kierunku obciążenia i skrajne prostopadłe do obciążenia:
Nit pośredni w kierunku obciążenia i pośredni prostopadły do obciążenia:
3. Sprawdzenie nośności grupy łączników
Nośność grupy łączników =
Układ wzgl. siły Nośność [kN]
Wyznaczona analitycznie równolegle 29.16
prostopadle 29.16
Wyznaczona doświadczalnie równolegle 10.00
prostopadle 9.90
7. W N I O S K I Z P R Z E P R O W A D Z O N Y C H B A D A C

Przeprowadzone badania miały na celu pomiar siły ścinającej 3 nity łączące blachy
zakładkowo w układzie równoległym do działającej siły oraz w układzie prostopadłym. Obliczenia
analityczne wykazują iż dla pojedynczego łącznika siła ścinająca równa jest 9.72 kN, natomiast dla
grupy nitów w obydwu układach siła ścinająca czyli mierzona do chwili zerwania całkowitego
połączenia blach wynosi 29.16 kN.
Jak widać wyniki otrzymane doświadczalnie różnią się od analitycznych. Doświadczalnie, dla układu
równoległego działania siły, nośność nitów wynosi 10 kN, dla prostopadłego 9.90 kN. Wartość ta jest
niewiele większa od wartości nośności pojedynczego nitu liczona analitycznie co uważa się za
prawidłowe.
Należy pamiętać jednak o tym iż nity były umieszczone luz
no w otworach co miało wpływ na
otrzymane wyniki.
Porównując wyniki z doświadczenia na maszynie wytrzymałościowej z obydwu prób można dojść do
wniosku, że rozmieszczenie tzn. układ nitów nie ma większego znaczenia, a jedynie zachowanie
prawidłowych odległości między poszczególnymi otworami, a krawędziami łączonych elementów.