ZVÁRANIE NÁS SPÁJA - Výskumný Ústav zváračský

Určovanie pevnosti a odolnosti konštrukčných ocelía materiálov na základe skúšokanalýzy možno na určenie súčiniteľov k y a k d odporučiťnasledujúce aproximačné vzťahy:k y = k y (n = 30) – (k y (n = 30) – 1,64) (n – 30) / n, (8)k d = k d (n = 30) – (k d (n = 30) – 3,04) (n – 30) / n. (9)Normy EN 1990:2002 [1] a STN EN 1990:2004 [2] s vplyvomrozmerových odchýlok na pevnosť a odolnosťkonštrukčných materiálov neuvažujú. Avšak v prípadoch,ak sa merajú aj rozmery prierezov hodnotených konštrukčnýchmateriálov, prípadne prierezov prútov, možnopotom vyhodnotiť ich návrhovú pevnosť a odolnosť ajs uvážením vplyvu náhodne premenných rozmerovýchodchýlok prostredníctvom pomernej veličiny ϕ a [11, 19].Pri určovaní návrhovej pevnosti a odolnosti konštrukčnýchmateriálov je opodstatnené uvažovaťϕ a = ϕ A = A / A n , (10)kde A a A n sú skutočná a návrhová plocha prierezu hodnotenéhomateriálu alebo prúta.V prípade osobitného vyhodnocovania návrhovej pevnostimateriálov pásnic a steny prierezu prúta je A = A f aleboA w a A n = A f,n alebo A w,n .Návrhová hodnota odolnosti konštrukčných materiálovs uvážením vplyvu náhodne premenných rozmerovýchodchýlok je:f Rd = m R (1 – k d .ν R ). (11)pričom stredná hodnota m R a koeficient variácie ν R saurčia z nasledujúcich vzťahov:m R = m y .m a , (12) ν R = ν 2 y +ν 2 a +ν 2 y .ν 2 a ≈ ν 2 y +ν 2 a (13)Pre štatistické charakteristiky m a , s a a ν a platia formálnevzťahy (4) až (6), uvažujú sa však súbory hodnôt geometrickýchpomerov ϕ a = ϕ A .3.2 Predpokladané logaritmicko-normálnerozdelenie výskytu vyhodnocovanej pevnostiCharakteristická hodnota medze klzu f y sa stanoví podľavzťahov:f y = exp(m y – k y .s y ) ≈m y exp(– k y .ν y ). (14)Potrebné štatistické charakteristiky sa určia z nasledujúcichvzťahov:m y = ( ∑n ln f y,i ) / n, (15)i=1i=1s y = [ ∑n (ln f y,i – m y ) 2 ] / (n – 1) – ak ν y je neznáme, (16)s y = ln (ν 2 y + 1) – ak ν y je známe. (17)Hodnota variačného koeficienta ν y je vlastne vždy známa,otázna je však jej reprezentatívnosť s ohľadom na početrelevantných skúšok a súvisiace predchádzajúce poznatky– prípad a) a prípad b).Pri známej charakteristickej hodnote medze klzu f y a normovanéhosúčiniteľa spoľahlivosti materiálu γ M0 (tab. 2) saopäť môže určiť aj návrhová hodnota pevnosti f d (1).Na priame určenie návrhovej hodnoty pevnosti materiáluf d platia nasledujúce vzťahy:f d = exp(m y – k d .s y ) ≈m y exp(–k d .ν y ). (18)Príslušné súčinitele k y a k d sa určia z tab. 3 alebo pomocouvzťahov (8) a (9).Pri zohľadnení aj vplyvu náhodne premenných rozmerovýchodchýlok jef Rd = exp(m R – k d .s R ) ≈m R exp(–k d .ν R ) (19)Pre charakteristiky m R a ν R platia opäť vzťahy (12) a (13).4 HODNOTENIE PEVNOSTI A ODOLNOSTIKONŠTRUKČNEJ OCELE A MATERIÁLOVPOUŽITÝCH NA VÝROBU ZVÁRANÝCHSKÚŠOBNÝCH PRÚTOVV predchádzajúcom období autor článku uskutočnil triucelené experimentálne programy výskumu pružnoplastickejstability a únosnosti zváraných oceľových prútov –nosníkov a stĺpov materiálovo kvázi homogénnych a kombinovanýchI prierezov. Uvažované výskumné programyzahŕňali celkom 119 skúšobných prútov: VP1 (32 prútov),VP2 (55 prútov) a VP3 (32 prútov) [3 – 5, 8 – 11].4.1 Skúšobné prútyOznačenia, navrhované rozmery prierezov a materiálypásnic a stien skúšobných prútov jednotlivých výskumnýchprogramov sú uvedené v [3 – 5] ako aj v tab. 4.Všetky skúšobné prúty boli vyrobené v úrovňových mostárňach(bývalých VSŽ Košice a VÍTKOVICE Ostrava) zaobvyklých výrobno-technologických podmienok. Predsamotnými skúškami sa podrobne vyšetrovali ich skutočnégeometrické rozmery a materiálové vlastnosti.Geometrické rozmery prierezov – výška h, šírka b, hrúbkapásnic t f a hrúbka stien t w sa merali na oboch koncocha v strede prútov. Zodpovedajúce priemerné hodnoty sapotom považovali za ich skutočné prierezové rozmery.Materiálové charakteristiky – medza klzu f y , medza pevnostiv ťahu f u , ťažnosť A 5 , aj moduly pružnosti E a modulyspevňovania E 0 sa zisťovali skúškami v ťahu normalizovanýchtyčí osobitne vyrobených z pásnic a stienskúšobných prútov. Z každého prúta sa vyrobilo a odskúšalo7 skúšobných tyčí, po 2 z oboch pásnic a 3 zosteny. Zodpovedajúce priemerné hodnoty sa potompovažovali za skutočné materiálové charakteristiky pásnica stien jednotlivých prútov. Pre vyhodnotenie a analýzuzískaných experimentálnych výsledkov sa potompoužili skutočné prierezové rozmery a materiálové charakteristiky.Na výrobu všetkých skúšobných prútov sa použilo celkom5 druhov česko-slovenských ocelí rôznych pevnostnýchtried (S235, S355, S440, S530 a S685). V súladeso zámerom v tomto článku sa hodnotí iba základnákonštrukčná oceľ S235 (11 373.1, 11 375.1), ktorá sa použilana pásnice a steny prútov výskumného programuVP1 a na steny všetkých prútov výskumných programovVP2 a VP3.Podľa uvažovaných noriem STN 73 1401:1998 [13]a STN EN 1993-1-1:2006 [14] nominálna i charakteristickáhodnota medze klzu ocele S235 je f y = 235 MPa.Parciálny súčiniteľ spoľahlivosti materiálu pre túto oceľpodľa [13] γ M0 = 1,1 a podľa [14] γ M0 = 1,0. Preto normovánávrhová pevnosť ocele S235 podľa uvažovaných noriemje f d = 213,64 MPa, resp. 235 MPa.Charakteristické a návrhové hodnoty pevnosti a odolnostikonštrukčných ocelí určené podľa EN 1990:2002 [1]a STN EN 1090:2004 [2] v závažnej miere závisia od počturelevantných skúšok a zodpovedajúcich hodnôt súčiniteľovk y a k d (tab. 3). Pri predmetnom hodnotení sa uplatňujekonzervatívny prístup – počet skúšok sa stotožňuje42 ZVÁRANIE-SVAŘOVÁNÍ | 2/ 2007