Połączenie pasów dwuteownika
Dane:
dwuteownik: stal ST3SX Re = 235 MPa, Rm = 375 MPa, fd = 215 MPa, A = 10,6 cm2
śruby: M6-5.8 Rm = 520 MPa, Re = 420 MPa, d = 6 mm, = 1 mm, d0 = 7 mm
Warunki konstrukcyjne
t = 5 + 6,8 = 11,8 mm ≤ 5d = 5⋅6 = 30 mm
a1min = 1,5⋅d = 9 mm < a1 = 10 mm < a1max = min {12t = 81,6 mm; 150 mm} = 81,6 mm
a2min = 1,5 ⋅d = 9 mm < a2 = 12,5 mm < a2max = min {12t = 81,6 mm; 150 mm} = 81,6 mm
a3min = 2,5⋅d = 15 mm < a3 = 25 mm < a3max = min {14t = 95,2 mm; 200 mm} = 95,2 mm
amin = 2,5⋅d = 15 mm < a = 40 mm < a max = 2⋅a3max - a3 = 165,4 mm
Nośność śruby na ścinanie:
SRv = 0,45⋅Rm⋅Av⋅m = 0,45⋅52⋅(⋅0,62/4)⋅1 = 6,62 kN
Nośność śruby na docisk do ścianki otworu:
SRb = ⋅fd⋅d⋅t
a1/d = 1,67
= min a/d - 3/4 = 5,92
2,5
= 1,67
t = min {5; 6,86} = 5 mm
SRb = 1,67⋅21,5⋅0,6⋅0,5 = 10,77 kN
Miarodajna jest nośność śruby na ścinanie: SR = SRv =6,62 kN
Maksymalna siła osiowa, jaką przeniosą łączniki w pasie:
FRj = n⋅⋅SR
l = 120 mm > 15d = 90 mm
= 1 - (l - 15d)/200d = 0,975
FRj = 8⋅0,975⋅6,62 = 51,64 kN
Nośność nakładki osłabionej otworami (przekrój A-A):
An = 0,5⋅(5 - 2⋅0,7) = 1,8 cm2
A = An⋅0,8⋅Rm/Re = 1,8⋅0,8⋅37,5/23,5 = 2,3 cm2 < A = 0,5⋅5 = 2,5 cm2
NRt = A⋅fd = 2,5⋅21,5 = 53,8 kN
Maksymalny moment, jaki przeniesie element (w przekroju A-A):
II = 171 cm4 z tablic inżynierskich
moment bezwładności nakładek IN = 2⋅(5⋅0,53/12 + 5,252⋅5⋅0,5) = 137,9 cm4
Ibrutto = II + IN = 171 + 137,9 = 308,9 cm4
Iotw = 4[0,7⋅1,183/12 + 1,18⋅0,7⋅(5,5 - 1,18/2)2] = 80 cm4
Inetto = Ibrutto - Iotw = 308,9 - 80 = 228,9 cm4
Wx,netto = Inetto/ymax = 228,9 / 5,5 = 41,6 cm3
MR = Wx,netto⋅fd = 8,94 kNm
Wyznaczenie najmniejszej siły P niszczącej element:
moment wywołany siłą P M = P⋅l/4 = P⋅0,4m/4 = P⋅0,1m P = 10⋅M/m
P1 = 10⋅MR/m = 10⋅8,94 kNm/m = 89,4 kN
Siła, jaką musi przenieść jedna nakładka ±F = M/hI = M/0,1m = 10M/m P = F
P2 = 51,64 kN
P3 = 53,8 kN
P = min {P1, P2, P3} = min {89,4 kN; 51,64 kN; 536,8 kN}
P = 51,64 kN
Na ćwiczeniach laboratoryjnych próbka uległa zniszczeniu (przez ścięcie łączników) po przyłożeniu siły Pemp = 42 kN.
W trakcie ćwiczeń staraliśmy się wykonać połączenie jak najdokładniej, dlatego prawdopodobnie jedyną różnicą między modelem teoretycznym i doświadczalnym jest fakt, że użyte śruby miały (wbrew projektowi) gwint na całej długości trzpienia.
Powoduje to następujące zmiany w obliczeniach:
Przy obliczaniu SRv podstawia się Av = As. Na podstawie tablicy Z2-2 w normie zauważyłem, że As ≈ 0,75⋅π⋅d2/4
SR = SRv = 0,45⋅Rm⋅Av⋅m = 0,45⋅52⋅0,75(⋅(0,6)2/4)⋅1 = 4,96 kN
FRj = 8⋅0,975⋅4,96 = 38,69 kN P = 38,69 kN
2) Połączenie zakładkowe spawane
Dane:
Stal ST3SX fd = 215 MPa; tab. 18 normy || = 0,7
Warunki co do grubości i długości spoin:
amin = max {3mm; 0,2tmax = 1 mm} = 3 mm
amax = min {16 mm; 0,7tmin = 3,5 mm} = 3,5 mm przyjmuję amax = 4 mm
amin < a = amax
lmin = max {40 mm; 10a = 40 mm} = 40 mm
lmax = 100a = 400 mm
lmin < l < lmax
Nośność pręta:
P ≤ NRt = A⋅fd = 4⋅0,5⋅21,5 = 43 kN
niech P = 43 kN
Nośność spoin:
= P/(al) = (P kN) / (2⋅0,5 cm⋅5 cm) = 2 P MPa = 86 MPa < ||⋅fd = 150,5 MPa
Laboratorium konstrukcji metalowych |
Wrocław, 30.12.1999 |
Obliczenia Połączeń
Wykonali: Mariusz Duch, Mariusz Iwański, Bartosz Kosek Andrzej Kuszell |
Sprawdził:
mgr inż. B. Kunecki
|