TEMAT:

Zaprojektować połączenie typu: styk spawany, oraz połączenie na śruby wg schematu:

Dane:

• przekrój elementu Ι 270PE

• gatunek stali St3S

• klasa śrub 5.8.

• obciążenie (procent nośności przekroju)

M = 0,65 M_R

V = 0,35 V_R

Charakterystyka geometryczna przekroju:

I_x = 5790 cm⁴ h = 270 mm

I_y = 420 cm⁴ s = 135 mm

W_x = 429 cm³ g = 6,6 mm

W_y = 62,2 cm³ t = 10,2 mm

r = 15 mm

POŁĄCZENIE SPAWANE

1. Obliczenie wysokości użytecznej środnika.

h_śr = h - (2t + 2r) = 27 - (2 • 1,02 + 2 • 1,5) = 21,96 cm

stal St3S t = 10,2 < 16 mm f_d = 215 MPa = 21,5 kN/m²

2. Wyznaczenie sił występujących w przekroju.

M_R = α_pW_xf_d = 1 • 429 • 21,5 = 9223,5 kNm

V_R = 0,58A_rf_d A_r = h_śrt = 21,96 • 1,02 = 22,4 cm⁴

V_R = 0,58 • 22,4 •21,5 = 279,33 kN

Ostatecznie:

M = 0,65M_R = 0,65 • 9223,5 = 5995,28 kNcm

V = 0,35V_R = 0,35 • 279,33 = 97,77 kN

3. Nakładki.

a) górna

b₁ = s - 2,0 = 13,5 - 2,0 = 11,5 cm

A_p = ts = 1,02 • 13,5 = 13,77 cm²

Przyjmuję: b₁ = 11,5 cm

t₁ = 1,2 cm

A_n1 = b₁t₁ = 11,5 • 1,2 = 13,8 cm²

b) dolna

b₂ = s + 2,0 = 13,5 + 2,0 = 15,5 cm

Przyjmuję: b₂ = 15,5 cm

t₂ = 1,0 cm (=g_d)

A_n2 = b₂t₂ = 15,5 • 1,0 = 15,5 cm²

4. Przykładki.

h_gmax = h - 2t - 2x_min = 270 - 2 • 10,2 - 37,07 • 2 = 175,46 mm

2g_p > g_śr g_p > 6,6 / 2 = 3,3 mm

Przyjmuję: h_p = 16,5 cm

g_p = 0,6 cm

A_p = 16,5 • 0,6 = 9,9 cm²

5. Sprawdzenie przykładek.

Wp > Wśr

54,45 > 53,05 [cm³]

6. Sprawdzenie przykładek i nakładek.

W_p + W_n > W_Ι

I_p+n = 6232,446 cm⁴

W_p =54,45 cm³

W_p + W_n = 447,87 cm³

7. Rozdział momentów.

M_R = 9223,5 kNcm

8. Siły działające na nakładki.

α_II = 0,8 R_e = 255 MPa

0,2 t₂ ≤ a₁ ≤ 0,7 t₁ t₂ > t₁

t₁ = 1,0 cm

t₂ = 1,2 cm

2,4 ≤ a₁ ≤ 7,0

Przyjmuję: a₁ = 5,0 mm

10 a ≤ l ≤ 100 a

50 ≤ l ≤ 500

l ≥ b₂

l ≥ 15,5 a

Przyjmuję: l₁ = 20,0 cm

9. Wyznaczenie spoin przykładek.

0,2 t₂ ≤ a ≤ 0,7 t₁ t₁ = 6,0 mm

1,32 ≤ a ≤ 4,2 t₂ = 6,6 mm

Przyjmuję: a = 4,0 cm

a) środek ciężkości

x = 1,84 + 3,0 = 4084 cm

y = 8,25 + 0,2 = 8,45 cm

I_y = 42,96 cm⁴

I₀ = I_x + I_y = 492,54 + 42,96 = 535,5 cm⁴

16,776 < 19,35 [kN/cm²]

POŁĄCZENIE NA ŚRUBY

I Nakładki.

1. Grubość nakładek.

b = 13,5 cm

A_p = 13,77 cm²

Przyjmuję: b = 13,5 cm

g = 1,2 cm

A_n = b•g = 13,5 • 1,2 = 16,2 cm²

2. Sprawdzenie nakładek.

W_xp = 54,45 cm³

W_xn + W_xp > W_x

438,46 + 54,45 > 429

492,91 > 429 [cm³]

3. Rozdział momentów.

M = 5995,28 kNm²

4. Przyjęcie średnicy śrub.

Przyjmuję: śruby M16 , klasy 5.8 (kat A)

5. Siły działające na nakładki.

6. Liczba śrub.

Przyjęto: 6 sztuk

7. Rozstaw śrub.

_mina₁ = _mina₂ = 1,5d = 1,5 • 1,6 = 2,4 cm

_mina₃ = _mina = 2,5d = 2,5 • 1,6 = 4,0 cm

Przyjęto: a₁ = 3,0 cm

a₂ = 3,0 cm

a₃ = 7,5 cm

a = 5,0 cm

8. Stan graniczny.

Uplastycznienie wskutek docisku trzpienia do ścianki otworu.

S_Rb = αf_ddΣt = 1,88 • 21,5 • 1,6 • 1,02 = 54,737 kN

9. Obliczenie nośności.

N_Rj = nηS_R

N_Rjv = nηS_Rv = 6 • 1,0 • 47 = 282 kN > N

N_Rjb = nηS_Rb = 6 • 1,0 • 54,737 = 328,42 kN

N_Rj = 282 > 206,148 [kN]

II Przykładki.

1. Średnica śrub.

Przyjęto: śruby M16 , kl. 5.8 (kat A)

2. Rozstaw śrub.

_mina₁ = _mina₂ = 1,5d = 1,5 • 1,6 = 2,4 cm

_mina₃ = _mina = 2,5d = 2,5 • 1,6 = 4,0 cm

Przyjmuję: a₁ = 4,0 cm

a₂ = 4,0 cm

a₃ = 12 cm

a = 6 cm

3. Sprawdzenie warunków nośności.

S_Rb = αf_ddΣt = 2,5 • 21,5 • 1,6 • 0,66 = 56,76 kN

S_Rv = 47 • 2 = 94 kN

34,46 < 49,665 [kN]

4. Sprawdzenie osłabienia przekroju.

Złożony stan naprężeń.

Ścinanie
.

A_vn = 24,96 • 0,66 - 2 • (0,66 • 1,6) = 14,07 cm²

A_v = 24,96 • 0,66 = 16,47 cm²

16,86 ≤ 21,5 [kN/cm²]

11

---