PLAN WYKA
ADU
KRUCHE P
KANIE STALI
DOBÓR STALI NA KONSTRUKCJE
KONSTRUKCJE METALOWE
POA

CZENIA TRZPIENIOWE - MATERIAA
Y
BIBLIOGRAFIA
Kruche pękanie stali
Dobór stali na konstrukcje
Połączenia trzpieniowe - materiały
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 1 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 2
KRUCHE P
KANIE STALI KRUCHE P
KANIE STALI
Stal może ulegać zniszczeniu plastycznemu lub kruchemu Kruche pękanie stali może mieć miejsce gdy jednocześnie:
w zależności od warunków, w których następuje zniszczenie.
- istnieje tzw. karb, im silniejszy jest wpływ karbu, tym naprężenia
Kruche pękniecie jest jednym z najpoważniejszych niebezpieczeństw przy których powstają kruche pęknięcia, mogą być mniejsze,
zagrażających stalowym konstrukcjom, szczególnie spawanym,
- w obszarze karbu działają odpowiednio duże naprężenia
w trakcie eksploatacji.
rozciÄ…gajÄ…ce, skierowane prostopadle do powierzchni przekroju
Kruche pękanie rozwija się w materiale bez lub przy względnie narażonego na pękniecie,
małych odkształceniach plastycznych, nagle, bez wcześniejszych
- zapoczątkowaniu i rozwijaniu się kruchego pęknięcia sprzyja
oznak, często przy niskim poziomie naprężeń eksploatacyjnych,
temperatura niższa od tzw.  temperatury kruchości Tk .
za to wysokim poziomie naprężeń własnych.
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 3 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 4
KRUCHE P
KANIE STALI KRUCHE P
KANIE STALI
Ryzyko kruchego pęknięcia wzrasta gdy:
Wraz z obniżeniem temperatury wzrasta granica plastyczności,
- wzrasta poziom naprężeń (zwłaszcza trójosiowy)
maleje zaś wydłużenie A. W pewniej temperaturze granica
- w elemencie występują naprężenia własne (np. spawalnicze)
plastyczności Re osiąga wartość równą wytrzymałości na rozciąganie
- w elemencie występują obszary koncentracji naprężeń wokół wad
Rm. Temperaturę tą nazywamy temperaturą kruchości Tk.
spoin i w SWC (np. mikropękniecia).
- element stalowy jest gruby
- nastąpił zgniot na zimno
- stal jest nieuspokojona
Wzrost zawartości węgla obniża odporność na kruche pękanie
(zwiększenie o 0,01% C przesuwa Tk o 1-2 oC).
Dodatki stopowe Cr, Co, Mo i Si powyżej 0,4% pogarszają odporność
na kruche pękanie.
Odporność na kruche pękanie zwiększa domieszka do 2% Mn oraz Ti
Wpływ temperatury
i Ni.
na właściwości stali.
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 5 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 6
1
KRUCHE P
KANIE STALI KRUCHE P
KANIE STALI
Wpływ karbu na wytrzymałość i wydłużenia próbki.
Pęknięcie kruche mostu
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 7 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 8
KRUCHE P
KANIE STALI DOBÓR STALI
Dokonując doboru stali do wykonania konstrukcji, należy brać pod
uwagÄ™:
- kształtowanie elementów (ich schematy statyczne, przekroje,
połączenia, stateczność miejscową i ogólną, przemieszczenia),
- stan naprężeń (rodzaj - rozciąganie, ściskanie; wartość,
koncentracja),
- zachowanie materiałów pod wpływem obciążeń statycznych,
dynamicznych, udarowych, zmęczeniowych itd.,
- zachowanie materiałów w podwyższonej lub obniżonej
temperaturze,
Przełamanie statku w wyniku kruchego pęknięcia
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 9 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 10
DOBÓR STALI DOBÓR STALI
- technologię wytwarzanie (spawalność stali, łatwość obróbki, W procesie wymiarowania w doborze kształtowników i blach należy
wiercenia otworów, gięcia), kierować się następującymi wytycznymi:
- odporność na korozję, ścieranie (np. szyny belek podsuwnicowych,
- nie stosować wyrobów nie objętych programem walcowania,
zasobniki na materiały sypkie),
- wymiary części z blach tak dobrać, aby w sposób najbardziej
- koszt materiału
efektywny wykorzystać arkusze blach,
- w jednym elemencie konstrukcyjnym nie stosować części
o wymiarach trudnych do rozróżnienia, a w szczególności:
- kątowników o ramionach jednakowej szerokości, lecz różniących
się grubością mniej niż 3 mm (np. L 60x60x6 i L 60x60x9),
- dwuteowników i ceowników tej samej wysokości lecz różniących
się grubością pasów lub środników (np. HEA 200 i HEB 200),
- części z blach uniwersalnych lub grubych tej samej szerokości,
lecz różniących się grubością mniej niż 3 mm,
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 11 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 12
2
DOBÓR STALI POA

CZENIA TRZPIENIOWE
- w jednym elemencie konstrukcyjnym nie stosować części z blach Podział połączeń trzpieniowych:
lub kształtowników o jednakowych wymiarach, lecz wykonanych z
- ROZBIERALNE  łączone elementy można rozdzielić bez
różnych gatunków stali (np. St3S i 18G2A),
konieczności zniszczenia łączników:
- śrubowe,
- zważać aby długości poszczególnych części nie przekraczały
- sworzniowe,
długości handlowych poszczególnych asortymentów,
- na wkręty samowiercące,
- na wkręty samogwintujące,
- w elementach złożonych, w szczególności kratowych, ograniczać
liczbę różnych kształtowników; w zwykłych kratownicach
- NIEROZBIERALNE  łączone elementy można rozdzielić po
wykonywanych jednostkowo, stosować nie więcej niż 5 - 6 różnych
wcześniejszym zniszczeniu łączników:
kształtowników.
- nitowe,
- na kołki wstrzeliwane,
- na gwoz
dzie (kołki) wstrzeliwane
- na nity jednostronne
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 13 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 14
POA

CZENIA TRZPIENIOWE POA

CZENIA TRZPIENIOWE
Podział połączeń trzpieniowych (z uwagi na sposób obciążenia): Połączenie nitowe:
- ZAKA
ADKOWE - obciążenie działa prostopadle do osi łącznika
(śrubowe, nitowe, sworzniowe),
- DOCZOA
OWE - obciążenie działa równolegle do osi łącznika
(śrubowe).
y
ródło www.wikipedia.org
y
ródło [1]
Połączenie zakładkowe Połączenie doczołowe
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 15 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 16
POA

CZENIA TRZPIENIOWE POA

CZENIA TRZPIENIOWE
Połączenie sworzniowe: Połączenie śrubowe:
y
ródło [7]
y
ródło [1]
y
ródło [1] y
ródło [7]
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 17 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 18
3
y
ródło [2]
POA

CZENIA TRZPIENIOWE POA

CZENIA TRZPIENIOWE
Zalety połączeń trzpieniowych: Rodzaje nitów:
- mogą być wykonane w każdych warunkach atmosferycznych,
- mogą być wykonane przez pracowników nie mających wysokich
kwalifikacji,
- mogą łączyć elementy z różnych gatunków stali, a nawet różnych
metali
Wady połączeń trzpieniowych:
Stal stosowana do produkcji nitów:
- większe zużycie stali (osłabienie przekroju otworami, dodatkowe
blachy węzłowe),
- brak możliwości odnowy powłok antykorozyjnych między
elementami połączonymi
Obecnie powszechnie stosuje się połączenia spawane jako złącza
warsztatowe i połączenia śrubowe jako montażowe.
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 19 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 20
POA

CZENIA TRZPIENIOWE POA

CZENIA TRZPIENIOWE
Długość trzpienia nitu: Proces nitowania:
rozgrzanie nita
l =1,12Å" +1, 4Å" d
"g
do temperatury tzw.
pomarańczowego żaru
gdzie:
(900  1100o C)
g - grubość łączonych elementów
d - średnica otworu
Wprowadzenie gorÄ…cego nita
do otworu
Uformowanie (zakucie) drugiego
y
ródło www.wikipedia.org
łba (młot lub niciarka)
y
ródło [2]
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 21 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 22
POA

CZENIA TRZPIENIOWE POA

CZENIA TRZPIENIOWE
Śruby zwykłe: Śruby pasowane:
y
ródło [2]
Śruby pasowane stosuje się przy naprawie połączeń nitowanych
(wymiana nitów na śruby pasowane).
y
ródło [2]
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 23 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 24
4
y
ródło [2]
y
ródło [2]
POA

CZENIA TRZPIENIOWE POA

CZENIA TRZPIENIOWE
Śruby rzymskie (nakrętki napinające): Śruby fundamentowe
Åšruby fundamentowe
y
ródło [3]
stosuje siÄ™ przy kotwieniu
Nakrętki napinające stosuje się przy sprężaniu cięgien.
np. słupów w stopach
y
ródło [3]
fundamentowych.
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 25 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 26
POA

CZENIA TRZPIENIOWE POA

CZENIA TRZPIENIOWE
Inne łączniki trzpieniowe: Podkładki okrągłe:
y
ródło [4]
a) nit jednostronny
b) blachowkręt
c) wkręt samogwintujący
d) wkręt samowiercący
e) kołek wstrzeliwany
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 27 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 28
POA

CZENIA TRZPIENIOWE POA

CZENIA TRZPIENIOWE
Podkładki klinowe: Funkcja podkładek w połączeniach trzpieniowych:
- ochrona powłoki antykorozyjnej przed jej zdarciem podczas ruchu
obrotowego nakrętki, ściskającej elementy łączone z coraz większą
siłą w końcowej fazie dokręcania,
- zmniejszenie oporów tarcia obracającej się nakrętki (podkładka jest
bardziej gładka niż element łączony),
- rozłożenie nacisku nakrętki na większą powierzchnię.
Podkładki klinowe stosuje
się przy połączeniach
śrubowych kształtowników
z nachylonÄ… stopkÄ…
Rowki na spodniej stronie
podkładek służą do ich
identyfikacji.
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 29 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 30
5
y
ródło [1]
y
ródło [1]
POA

CZENIA TRZPIENIOWE POA

CZENIA TRZPIENIOWE
Klasy wykonania śrub: Stale stosowane do wyrobu śrub zwykłych:
- zgrubne (C) - stosowane do łączenia elementów drugorzędnych - St4
- średnio dokładne (B) - podstawowa klasa śrub stosowana w - St5
budownictwie - 35
- dokładne (A) - klasa stosowana w śrubach pasowanych - 45
Stale stosowane do wyrobu śrub sprężających:
- stale węglowe
- 45
- 45Y
- stale stopowe
- 40H (chromowa)
- 30HGS (chromowo-manganowo-krzemowa)
- 35HGS (chromowo-manganowo-krzemowa)
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 31 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 32
POA

CZENIA TRZPIENIOWE POA

CZENIA TRZPIENIOWE
Klasy śrub i nakrętek: Klasy śrub i nakrętek:
np.:
Åšruba 4.6
Rm=400 MPa
Re / Rm =0,6
Re = 0,6 Rm = 240 MPa
y
ródło [2]
Rm=400 MPa
Nakrętka 4
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 33 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 34
POA

CZENIA TRZPIENIOWE BIBLIOGRAFIA
Średnice śrub stosowanych w budownictwie 1. Rykaluk K.  Konstrukcje stalowe. Podstawy i elementy DWE, Wrocław 2001
2. A
ubiński M., Filipowicz A., Żółtowski W.  Konstrukcje metalowe. Część I
(M oznacza gwint metryczny a liczba średnicę śruby d w mm):
Wydawnictwo Arkady, Warszawa 2006
(M5) ; (M6) ; (M8) ; (M10) ; (M12) ; M16 ; M20 ; M24 ; M30 ; M36 ; 3. Żmuda J.  Podstawy projektowania konstrukcji metalowych Wydawnictwo Arkady,
Warszawa 1997
M36 ; M42 ; M48 ...
4. Biegus A.  Stalowe budynki halowe Wydawnictwa Arkady Warszawa 2007.
5. PN-90/B-03200  Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie
Śruby w nawiasie nie powinny być stosowane w konstrukcjach
6. Bogucki W., Żyburtowicz M.  Tablice do projektowania konstrukcji metalowych
nośnych. Wydawnictwo Arkady, Warszawa 2007
7. Materiały dydaktyczne ESDEP
08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 35 08-04-30 Konstrukcje metalowe - Wykład 4 36
6