Zakład Konstrukcji Metalowych
Prowadzący: mgr in\
. Marcin Chybiński
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na
spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
Daniel Sworek gr. B8
Rok akademicki 07/08
Semestr 4
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
- 2 -
_
1. Część A  połączenie spawane.
Dane:
o przekrój: IPE 400;
o stal: 18G2A
�ł
fd = 30,5kN cm2
�ł
żł (wg tablicy 2)
�ł
Re = 35,5kN cm2
�ł
o ą|| = 0,63 ;
o ąĄ" = 0,72 ;
o M = 0,53�" M ;
R
o V = 0,29 �"VR .
Charakterystyka przekroju IPE 400:
I = 23130,0cm4 ;
x
Wx = 1160,0cm3 ;
A = 84,50cm2
AV = 35,90cm2 ;
h = 400,0mm ;
bf = 180,0mm ;
t = 13,5mm ;
f
tw = 8,6mm ;
r = 21,0mm ;
_ _
Daniel Sworek gr. B8
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
- 3 -
_
Ustalenie klasy przekroju (zgodnie z tablicą 6):
pasów:
215 215
� = = = 0,84;
fd 305
b (180 - 8,6 - 2 �" 21)�" 0,5 64,7
= = = 4,79 < (9 �"� = 9 �" 0,84 = 7,56); zatem KLASA I;
t 13,5 13,5
środnika:
215 215
� = = = 0,84;
fd 305
b 400 - 2 �"13,5 - 2 �" 21 331
= = = 38,49 < (66 �"� = 66 �" 0,84 = 55,44); zatem KLASA I;
t 8,6 8,6
Ostatecznie dla całego przekroju przyjęto: KLASA I
Wyznaczenie nośności:
(42) M = ą �"W �" fd = 1,0 �"1160,0 �" 30,5 = 35380,0kNcm
R P
M = 0,53�" M = 0,53�" 35380,0 = 18751,40kNcm
R
(16) VR = 0,58 �"�PV �" AV �" fd = 0,58 �"1,0 �" 32,08 �" 30,5 = 567,50kN
V = 0,29 �"VR = 0,29 �"567,50 = 164,58kN
Określenie obcią\
eń przypadających na styk:
2
�ł1,353 �"18,0 łł
40,0 1,35
�ł �ł
I = 2 �" +1,35 �"18,0 �" - �ł śł
= 18157,32cm4
�ł �ł
pas
12 2 2
�ł łł
�ł śł
�ł �ł
Iśrod = I - I = 23130,0 -18157,4 = 4972,68cm4
x pas
I
18157,32
pas
M = �"18751,40 = 14720,07kNcm
M = �" M �!
pas
pas
23130,0
I
x
Iśrod 4972,68
M = �"18751,40 = 4031,33kNcm
M = �" M �!
środ
środ
23130,0
I
x
_ _
Daniel Sworek gr. B8
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
- 4 -
_
Sprawdzenie:
M + M = 14720,07 + 4031,33 = 18751,40kNcm ; cnd.
środ pas
Wartość siły rozciągającej przypadającej na pasy:
M
14720,07
pas
H = = = 368,00kN
pas
h 40,0
Określenie wymiarów blach styku:
nakładki:
t  grubość nakładki; b  szerokość nakładki;
bg = 180,0 - 2 �"15,0 = 150,0mm
bg = bf - 2 �"15,0 �!
bd = 180,0 + 2 �"15,0 = 210,0mm
bd = bf + 2 �"15,0 �!
H H
pas pas
fd e" �! t e"
b �" t b �" fd
368,0
tg = 9,0mm
tg e" = 0,8cm ; przyjęto:
15,0 �" 30,5
368,0
td = 6,0mm
td e" = 0,57cm ; przyjęto:
21,0 �" 30,5
nakładka górna: 9x150; nakładka dolna: 6x210;
przykładki:
t = 0,8 �" tw �! t = 0,8 �"8,6 = 6,88mm
p p
t = 7,0mm
przyjęto:
p
_ _
Daniel Sworek gr. B8
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
- 5 -
_
bf tw 180,0 8,6
- = - = 85,7mm ;
2 2 2 2
kmin
tan 30� = �! kmin = 85,70 �" tan 30� = 49,48mm ;
85,70
10,0 10
cos30� = �! x = = 11,54mm
x cos30�
l = kmin + x = 61,02mm
bp max = h - 2 �" t - 2 �" l = 400,0 - 2 �"13,5 - 2 �" 61,02 = 250,96cm
f
bp = 250,0mm
przyjęto: blacha: 7x250
sp = (0,5 �1,0)�" bp ;
sp = 180,0mm
przyjęto: .
Sprawdzenie nośności przykładek:
2 2
�ł �ł �ł �ł
M V
środ
�ł �ł �ł �ł
+ d" 1,0 ;
�ł �ł �łVR _ przy �ł
M
R _ przy
�ł łł �ł łł
M = 4031,33kNcm ;
środ
V = 164,58kN ;
25,02 �" 0,7
M = Wx _ przy �" fd = 2 �" �" 30,5 = 4447,92kNcm ;
R _ przy
6
VR _ przy = 0,58 �" AV _ przy �" fd = 0,58 �" 2 �" 25,0 �" 0,7 �" 30,5 = 619,15kN ;
2 2
�ł 4031,33 �ł �ł164,58 �ł
+
�ł �ł �ł �ł = 0,89 < 1,0 .
4447,92 619,15
�ł łł �ł łł
Wyznaczenie wymiarów łączników (spoin) nakładek:
H H
pas pas
(94) d" ą|| �" fd �! l e"
ą|| �" fd �"
"a �" l "a
nakładka górna:
0,2 �" t2 d" 10,0 0,7 �" t1
�ł ńł
d" anom d" ;
żł �ł
2,5mm
�ł ół16,0mm
t2 > t1 ; zatem: t2 = 13,5mm oraz t1 = 9,0mm ;
_ _
Daniel Sworek gr. B8
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
- 6 -
_
2,7 6,3
�ł ńł
a = 4,0mm
d" anom d" ; przyjęto:
żł �ł
2,5�ł
ół16,0
nakładka dolna:
0,2 �" t2 d" 10,0 0,7 �" t1
�ł ńł
d" anom d" ;
żł �ł
2,5mm
�ł ół16,0mm
t2 > t1 ; zatem: t2 = 13,5mm oraz t1 = 6,0mm ;
2,7 4,2
�ł ńł
a = 4,0mm
d" anom d" ; przyjęto:
żł �ł
2,5�ł
ół16,0
368,0
l = 250,0mm
l = lg = ld e" = 23,94cm ; przyjęto:
0,63�" 30,5 �" 2 �" 0,4
Sprawdzenie:
H
368,0
pas
= = 18,40 kN cm2 d" ą|| �" fd = 0,63�" 30,5 = 19,22 kN cm2 ; cnd.
"a �" l 2 �" 0,4 �" 25,0
Wyznaczenie wymiarów łączników (spoin) przykładek:
0,2 �" t2 d" 10,0 0,7 �" t1
�ł ńł
d" anom d" ;
żł �ł
2,5mm
�ł ół16,0mm
t2 > t1 ;
zatem:
t2 = 8,6mm
oraz
t1 = 7,0mm ;
1,72 4,9
�ł ńł
d" anom d" ;
żł �ł
2,5
�ł ół16,0
a = 4,0mm
przyjęto:
Asp = 2 �" 0,4 �"18,0 + 0,4 �" 25,0 = 24,40cm2 ;
Ssp _ y = 25,0 �" 0,4 �" 0,2 + 2 �"18,0 �" 0,4 �"9,4 = 137,36cm3 ;
_ _
Daniel Sworek gr. B8
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
- 7 -
_
Ssp _ y 137,36
x0 = = = 5,63cm ;
Asp 24,40
e = 18,0 + 0,4 - 5,63 + 0,1 = 12,87cm ;
�ł �ł
0,43 �"18,0 25,03 �" 0,4
�ł �ł
I = 2 �"�ł + 0,4 �"18,0 �"12,702 �ł + = 2843,60cm4 ;
x0
12 12
�ł łł
�ł �ł
0,4 �"18,03 25,0 �" 0,43
�ł �ł
I = 2 �"�ł + 0,4 �"18,0 �" 3,772 �ł + + 25,0 �" 0,4 �" 5,432 = 888,45cm4 ;
y0
12 12
�ł łł
I0 = I + I = 2843,60 + 888,45 = 3732,05cm4 ;
x0 y0
M V 4031,33 164,58
środ
M = + �" e = + �"12,87 = 3074,74kNcm ;
0
2 2 2 2
V 164,58
V0 = = = 82,29kN ;
2 2
2 2
(i) (i) ( (i) (i)
� = (� +�Vi)) + (� +� ) d" ąĄ" �" fd ;
max My Mx H
M 3074,74
0
� = �" y = �"12,7 = 10,46kN cm2 ;
Mx
I0 3732,05
M 3074,74
0
� = �" x = �"12,84 = 10,58kN cm2 ;
My
I0 3732,05
� = 0,00 kN cm2 ;
H
V0 82,29
�V = = = 3,37 kN cm2 ;
Asp 24,40
2 2
� = (10,58 + 3,37) + (10,46 + 0,0) = 17,44 kN cm2 ;
max
�max = 17,44kN cm2 d" ąĄ" �" fd = 0,72 �" 30,5 = 21,96kN cm2
Warunek nośności jest spełniony!
_ _
Daniel Sworek gr. B8
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
- 8 -
_
2. Część B  połączenie na śruby zwykłe.
Dane:
o przekrój: � IPE 600;
o stal: St4W
fd = 22,5kN cm2 lub fd = 23,5kN cm2
�ł
�ł
Rm = 41,0 kN cm2
żł
(wg tablicy 2)
�ł
Re = 24,5kN cm2 lub Re = 25,5kN cm2 �ł
o śruby klasy 5.6
Rm = 50,0 kN cm2 �ł
�ł
(wg tablicy Z2-2)
żł
�ł
Re = 30,0 kN cm2
�ł
o N = 0,96 �" NR
Charakterystyka przekroju � IPE 600:
I = 6500,0cm4 ;
x
Wx = 288,0cm3 ;
A = 78,0cm2 ;
h = 300,0mm ;
bf = 220,0mm ;
t = 19,0mm ;
f
tw = 12,0mm ;
r = 24,0mm ;
e = 74,8mm .
_ _
Daniel Sworek gr. B8
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
- 9 -
_
Wyznaczenie nośności:
(31) NR = A �" fd = 78,0 �" 22,5 = 1755,0kN
N = 0,96 �"1755,0 = 1684,80kN
Określenie obcią\
eń przypadających na styk:
Apas = 22,0 �"1,9 = 41,8cm2
Aśrod = 78,0 - 41,8 = 36,2cm2
Apas
41,8
N = �"1684,80 = 902,88kN
N = �" N �!
pas
pas
78,0
A
Aśrod 36,2
Nśrod = �"1684,80 = 781,92kN
Nśrod = �" N �!
78,0
A
Określenie wymiarów blach styku:
nakładka:
b = bf = 220,0mm
N N
902,88
pas pas
fd e" �! t e" = = 1,824cm
b �" t b �" fd 22,0 �" 22,5
t = 20,0mm
przyjęto: blacha: 20x220
przykładki:
t = 0,8 �" tw �! t = 0,8 �"1,2 = 0,96cm
p p
t = 10,0mm
przyjęto:
p
bp max = h - t - r = 30,0 -1,9 - 2,4 = 25,7cm
f
bp = 250,0mm
przyjęto: blacha: 10x250
_ _
Daniel Sworek gr. B8
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
- 10 -
_
Sprawdzenie równowagi momentów statycznych, aby nie wystąpił moment zginający:
2,0 �" 22,0 �"(7,48 + 0,5 �" 2,0) = 2 �"1,0 �" 25,0 �" k
k = 7,46cm ;
Zatem środek cię\
kości przykładek musi
znajdować się w odległości 74,6mm od środka
cię\
kości całego przekroju teowego.
Przy przyjętych wymiarach przykładek i
poło\
eniu jak na rysunku obok, odległość między
środkiem cię\
kości przykładek znajduje się w
odległości 100,2mm od środka cię\
kości przekroju
teowego. Nie mo\
na przesunąć przykładek w dół
w celu zredukowania tej odległości, ze względu na
bliskie poło\
enie zaokrąglenia o promieniu r. W
związku z tym nale\
y zmienić wymiary
przykładek, aby ich pola nie uległy zmianie oraz
zachowując ograniczenia wielkości wymiaru bp.
Zatem:
przyjmuję: 12x210 i ponownie sprawdzam
równowagę momentów statycznych:
2,0 �" 22,0 �"(7,48 + 0,5�" 2,0) = 2 �"1,2 �" 21,0 �" k'
k'= 7,4cm ;
Dla tak zmienionych wymiarów przykładek ich środek cię\
kości mo\
na swobodnie umieścić
w odległości 74,0mm od środka cię\
kości przekroju teowego.
Wyznaczenie liczby i wymiarów łączników nakładki:
Przyjęto śruby: M20
Rm = 50,0 kN cm2
�ł
�ł
Re = 30,0 kN cm2 (wg tablicy Z2-2)
żł
�ł
AS = 2,45cm2
�ł
AV = 3,14cm2
_ _
Daniel Sworek gr. B8
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
- 11 -
_
Stal: St4W
fd = 22,5kN cm2
�ł
�ł
Rm = 41,0 kN cm2
żł
(wg tablicy 2)
�ł
�ł
Re = 24,5kN cm2
Wyznaczenie rozstawu śrub nakładki (zgodnie z tablicą 15):
12 �"t 240,0
ńł ńł
o a1min = 1,5 �" d = 1,5�" 20,0 = 30,0mm ; a1max = min�ł = min�ł = 150,0mm
ół150,0 ół150,0
a1
d" 2,5 �! a1 d" 50,0mm (wg tablicy 16)
d
a1 = 50,0mm
przyjęto:
12 �" t 240,0
ńł ńł
o a2 min = 1,5 �" d = 1,5�" 20,0 = 30,0mm ; a2 max = min�ł = min�ł = 150,0mm
ół150,0 ół150,0
a2 = 50,0mm
przyjęto:
14 �" t 280,0
ńł ńł
o a3 min = 2,5 �" d = 2,5 �" 20,0 = 50,0mm ; a3max = min�ł = min�ł = 200,0mm
ół200,0 ół200,0
a3 = 120,0mm
przyjęto:
o amin = 2,5 �" d = 2,5 �" 20,0 = 50,0mm ; amax = 2 �" a3 max - a3 = 400,0 -120,0 = 280,0mm
a 3
- d" 2,5 �! a d" 65,0mm (wg tablicy 16)
d 4
a = 65,0mm
przyjęto:
Nośność obliczeniowa śruby ze względu na ścięcie trzpienia części nienagwintowanej
(zgodnie z tablicą 16):
SRV = 0,45 �" 50,0 �" 3,14 = 70,65kN
SRV = 0,45 �" Rm �" AV �" m �!
Nośność obliczeniowa śruby ze względu na uplastycznienie wskutek docisku trzpienia do
ścianki otworu części nienagwintowanej (zgodnie z tablicą 16):
_ _
Daniel Sworek gr. B8
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
- 12 -
_
a1 50,0 a 3 65,0 3
ą = = = 2,5 lub ą = - = - = 2,5
d 20,0 d 4 20,0 4
przyjęto: ą = 2,5
SRb = 2,5 �" 22,5 �" 2,0 �"1,9 = 213,75kN
SRb = ą �" fd �" d �" �!
"t
(77) F d" FRj = n �"� �" SR ;
F = 902,88kN
F 902,88
n e" = = 12,78 ;
� �" SRV 1,0 �" 70,65
n = 14
zatem przyjęto liczbę śrub:
Sprawdzenie osłabienia przekroju pasa:
" = 2,0mm ; średnica otworu dla śruby: Ć = 20,0 + 2,0 = 22,0mm (wg tablicy 14);
0,8 �" Rm
A� = An �" d" A ;
Re
A = 22,0 �"1,9 = 41,8cm2 ;
An = 22,0 �"1,9 - 2 �" 2,2 �"1,9 = 33,44cm2 ;
0,8 �" 41,0
A� = 33,44 �" = 44,77cm2
24,5
A� 44,77
� = = = 1,07
ot
A 41,80
N
� 902,88
pas
� = d" fd ; � = = = 21,60kN cm2 ;
et
� A 41,80
ot
21,60
� = = 21,60 kN cm2 < 22,5kN cm2
et
1,0
_ _
Daniel Sworek gr. B8
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
- 13 -
_
Sprawdzenie osłabienia przekroju nakładki:
" = 2,0mm ; średnica otworu dla śruby: Ć = 20,0 + 2,0 = 22,0mm (wg tablicy 14);
0,8 �" Rm
A� = An �" d" A ;
Re
A = 22,0 �" 2,0 = 44,0cm2 ;
An = 22,0 �" 2,0 - 2 �" 2,2 �" 2,0 = 35,20cm2 ;
0,8 �" 41,0
A� = 35,20 �" = 47,12cm2
24,5
A� 47,12
� = = = 1,07
ot
A 44,0
N
� 902,88
pas
� = d" fd ; � = = = 20,52kN cm2 ;
et
� A 44,0
ot
20,52
� = = 20,52 kN cm2 < 22,5kN cm2
et
1,0
Wyznaczenie liczby i wymiarów łączników przykładek:
Przyjęto śruby M20
Rm = 50,0 kN m2
�ł
�ł
Re = 30,0 kN m2
(wg tablicy Z2-2)
żł
�ł
AS = 2,45cm2
�ł
AV = 3,14cm2
Stal: St4W
fd = 23,5kN cm2
�ł
�ł
Rm = 41,0 kN cm2
żł
(wg tablicy 2)
�ł
�ł
Re = 25,5kN cm2
Wyznaczenie rozstawu śrub przykładek (zgodnie z tablicą 15):
12 �" t 144,0
ńł ńł
o a1min = 1,5 �" d = 1,5�" 20,0 = 30,0mm ; a1max = min�ł = min�ł = 144,0mm
ół150,0 ół150,0
_ _
Daniel Sworek gr. B8
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
- 14 -
_
a1
d" 2,5 �! a1 d" 50,0mm (wg tablicy 16)
d
a1 = 50,0mm
przyjęto:
12 �" t 144,0
ńł ńł
o a2 min =1,5 �" d =1,5 �"16,0 = 30,0mm ; a2 max = min�ł = min�ł = 144,0mm
ół150,0 ół150,0
a2 = 45,0mm
przyjęto:
14 �" t 168,0
ńł ńł
o a3 min = 2,5 �" d = 2,5 �" 20,0 = 50,0mm ; a3max = min�ł = min�ł = 168,0mm
ół200,0 ół200,0
a3 = 60,0mm
przyjęto:
o amin = 2,5 �" d = 2,5 �" 20,0 = 50,0mm ; amax = 2 �" a3max - a3 = 336,0 - 60,0 = 276,0mm
a 3
- d" 2,5 �! a d" 65,0mm (wg tablicy 16)
d 4
a = 65,0mm
przyjęto:
Nośność obliczeniowa śruby ze względu na ścięcie trzpienia części nienagwintowanej
(zgodnie z tablicą 16):
SRV = 0,45 �" 50,0 �" 3,14 �" 2 = 141,30kN
SRV = 0,45 �" Rm �" AV �" m �!
Nośność obliczeniowa śruby ze względu na uplastycznienie wskutek docisku trzpienia do
ścianki otworu części nienagwintowanej (zgodnie z tablicą 16):
a1 50,0 a 3 65,0 3
ą = = = 2,5 lub ą = - = - = 2,69 > 2,5
d 20,0 d 4 20,0 4
przyjęto: ą = 2,5
SRb = 2,5 �" 23,5 �" 2,0 �"1,2 = 141,0kN
SRb = ą �" fd �" d �" �!
"t
(77) F d" FRj = n �"� �" SR ;
F = 781,92kN
F 781,92
n e" = = 5,55 ;
� �" SRb 1,0 �"141,0
n = 9
zatem przyjęto liczbę śrub:
_ _
Daniel Sworek gr. B8
Projekt monta\
owego styku uniwersalnego na spoiny oraz rozciąganego na śruby zwykłe
- 15 -
_
Sprawdzenie osłabienia przekroju środnika:
" = 2,0mm ; średnica otworu dla śruby: Ć = 20,0 + 2,0 = 22,0mm (wg tablicy 14);
0,8 �" Rm
A� = An �" d" A ;
Re
A = 36,2cm2 ;
An = 36,2 - 3�" 2,2 �"1,2 = 28,28cm2 ;
0,8 �" 41,0
A� = 28,28 �" = 36,38cm2 ;
25,5
A� 36,38
� = = = 1,005 ;
ot
A 36,20
N
� 781,92
pas
� = d" fd ; � = = = 21,60kN cm2 ;
et
� A 36,20
ot
21,60
� = = 21,60 kN cm2 d" 23,5kN cm2
et
1,0
Sprawdzenie osłabienia przekroju przykładek:
" = 2,0mm ; średnica otworu dla śruby: Ć = 20,0 + 2,0 = 22,0mm (wg tablicy 14);
0,8 �" Rm
A� = An �" d" A ;
Re
A = 2 �" 21,0 �"1,2 = 50,40cm2 ;
An = 2 �" 21,0 �"1,2 - 3�" 2,2 �" 2 �"1,2 = 34,56cm2 ;
0,8 �" 41,0
A� = 34,56 �" = 44,45cm2 ;
25,5
A� 44,45
� = = = 0,88 ;
ot
A 50,40
N
� 781,92
pas
� = d" fd ; � = = = 15,51kN cm2 ;
et
� A 50,40
ot
15,51
� = = 17,63kN cm2 d" 23,5kN cm2
et
0,88
_ _
Daniel Sworek gr. B8