Vijaki, zakovice in čepi

Vijaki, zakovice in čepi

Vijaki, zakovice in čepiObravnavali bomo predvsem vijake, povedano pa velja tudi zazakovice (te se manj uporabljajo – zahtevnejša vgradnja, slabše prinategu; najdemo jih v starih konstrukcijah)Delni varnostni faktorji materiala M :vijakizakoviceTorna nosilnost vijakov (nosilnost s trenjem med pločevinami): MSNMSU 1,25MbMr1,25čepi 1,25MM S ULT, ,1,25, ,1,10M S SER

Vijaki - geometrijaglava steblo navojpodložkamatica

Vijaki - kvalitetaNominalne vrednosti napetosti tečenja f yb in natezne trdnosti f ub vijakovTrdnostnirazred vijaka4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 10.912.9f yb (N/mm 2 ) 240 320 300 400 480 640 900f ub (N/mm 2 ) 400 400 500 500 600 800 1000navadni vijakivisokovredni vijaki

Vijaki - prerezi

Mehanizem delovanja vijakarealna velikost luknje

Vijaki - velikost luknjePremer lukenj za vijake:- običajni vijakiM12, M14: Δd = 1 mmM16 – M24: Δd = 2 mmM27 → : Δd = 3 mmd d0 dManjše Δd lahko predpišemo, večjih ne!- prednapeti vijaki – torna nosilnostpovečane luknjepodaljšane luknje

Prevzem strižnih sil z navadnimi vijaki

Strižna nosilnost vijačenega spojadeformacija strižnoobremenjenega spojarazporeditev sil v vijakih inpločevinah - dolgi stiki

Nosilnost pločevine na bočni pritiska) Prestrigb) Porušitev po neto prerezu

Nosilnost vijakov na bočni pritisk1 robni vzdolžno in prečno2 robni prečno, notranji vzdolžno3 robno vzdolžno, notranji prečno4 notranji vzdolžno in prečno

Nosilnost vijakov na bočni pritiskNosilnost na bočni pritisk se lahkokontrolira ločeno za vsako smerposebej.

Minimalne razdaljeRazpored lukenj za vijake in zakoviceF 3 f d t 2 e't fb, MAX y 2 ye' 1,5de21,5d2 0F 3 f d t 2 e t f / 3b, MAX y 1 y3 3e1 d 2,6d2e 1e 2,5d1 0

Razporeditev vijakovRazdalje inrazmaki,Glej sliko 3.11) 2) 3)Minimum MaksimumKonstrukcije iz jekel v skladu zEN 10025 razen jekel v skladu zEN 10025-5Jeklo, izpostavljenovremenskim aliostalim korozivnimvplivomRobna razdalja e 1 1,2d 0 4t + 40 mmRobna razdalja e 2 1,2d 0 4t + 40 mmRazmak p 1 2,2d 0Razmak p 2 5) 2,4d 0Manjše od14t ali 200 mmManjše od14t ali 200 mmJeklo, ni izpostavljenovremenskimali ostalimkorozivnimvplivomManjše od14t ali 200 mmManjše od14t ali 200 mmKonstrukcije izjekel v skladu zEN 10025-5Korozijskonezaščiteno jekloVečje od8t ali 125 mmVečje od8t ali 125 mmManjše od14t min ali 175 mmManjše od14t min ali 175 mm

Nosilnost navadnih vijakovNATEZNA NOSILNOST VIJAKOVNačin prenosa obtežbe:EC3:dmd d1 22

Natezna nosilnost vijakovVpliv togosti pločevine na silo v vijaku – “Prying force”

Vpliv togosti pločevine na natezni spoj1. Način: Porušni mehanizem v tanki pločeviniF T,RdFT ,1, Rd4 Mpl,1,Rdmn m m n2. Način: Porušni mehanizem z istočasno odpovedjo pločevine in vijakovF(srednje debele pločevine)T,RdFT ,2, Rd2 Mpl,2, Rd n Ft , Rdmn3. Način: Porušitev vijakov (debele pločevine) RdFF t , t,RdF F t,Rd t ,2n m2m nF T,RdF FT ,3, Rd t,RdF F tt,Rd,2F F tt,Rd,2

Nosilnost navadnih vijakovNATEZNA IN STRIŽNA NOSILNOST VIJAKOV

Natezna in strižna nosilnost vijakovEC3:FFFFv,Edv,Rdv, Ed t,Edv, Rdt,Rd1.0F1,4 F1,00.291.01.4FFt,Edt,Rd

Neto prerez – zamaknjene luknjePrimer: kotnik z luknjama v obeh krakihSkupna vsota lukenj, ki jo odštejemo:maxa) zmanjšanje za luknje, ki nisozamaknjene ; ravnina 22 s b) t nd0; ravnina 14 p

Strižni iztrg ob robu pločevine – “block shear effect”Strižni iztrg je sestavljen iz:• strižne porušitve (vzporedna prečni sili);• nateznega pretrga (ob natezni strani skupine vijakov).Delitev glede na geometrijo izpostavljene skupine vijakov:• simetrična skupina vijakov, obremenjena s koncentrirano obtežbo• skupina vijakov, obremenjena z ekscentrično obtežbo

Strižni iztrg ob robu pločevine – “block shear effect”Simetrična skupina vijakov, obremenjena s centrično obtežboA nvA ntVRdAnvfy3 uNRd Ant M 2fM 0V N Veff ,1, Rd Rd RdA ntA nvneto prerez območja pločevine v nateguneto prerez območja pločevine v strigu

Strižni iztrg ob robu pločevine – “block shear effect”Skupina vijakov, obremenjena s ekscentrično obtežboA nvVRdAnvfy3 M 0fuNRd 0,5 Ant M 2A ntV N Veff ,1, Rd Rd RdA ntA nvneto prerez območja pločevine v nateguneto prerez območja pločevine v strigu

Druge vrste vijakovPodobne lastnosti kot VV prednapeti vijaki imajo tudi:- vijaki s točnim naleganjem: Δd ≤ 0,3 mm. Potrebna je velikanatančnost → dragi stiki;- injektirani vijaki: prostor med vijakom in pločevino zapolnimo zmaso – enostavno, poceni → vedno večja uporaba.- lahko jih prednapnemo

Injektirani vijaki

Sila [kN]Primerjava nosilnosti navadnih in50injektiranih vijakov4030201000 0,5 1 1,5 2Pomik [mm]Navadni strižni spojStrižni injektirani spoj

ZakoviceOsnovni podatki o zakovicah za konstrukcije0,6 f ur0• Manjša natezna nosilnost: Ft , RdM 2- samo izjemoma – pomembna strižna obremenitev:Fv,Rd0,6 f urM 2AA0• A 0 = prerez luknje (zakovica jo zapolni) – stiki so togi, nizamikov (Δd pri vijakih).

V delavnici vrezani navojiPrincip izdelave ne velja za vijake izdelane v tovarni.Npr.: natezna vez: Ø + vrezani navojiKadar je merodajen prerez skozi navoje se nosilnost zmanjša sfaktorjem 0,85.

Vijaki in zakovice z vgreznjeno glavo• natezna nosilnost x 0,7• bočni pritisk St MIN – velja samo za ravni del stebla

ČepiUporaba:Uporabljajo se tam, kjer želimo imeti pravi členek – npr.: vešalkeUpogibnimoment v čepu:Upogibnaobremenitev, ki je vvijaku ni!

Projektna nosilnost čepov

Visokovredni prednapeti vijakiUporabljena kvaliteta vijakov:8.8 10.9Vijak prednapnemo in na stikupovršin pločevin ustvarimo velikepritiske.Veliki pritiski omogočajo, da se pristrižni obremenitvi obtežba prenašas trenjem v strižni ravnini.Torni stiki so zelo togi, saj nimedsebojnih zamikov pločevin.

Visokovredni prednapeti vijaki11.13.2.1 11.13.2.2

Visokovredni prednapeti vijaki• Sila prednapenjanja:Prednapenjanje:F, 0,7 f Ap Cd ub sVečja sila prednapenjanja pomeni večjo torno nosilnost, zato seprednapenjajo samo VV.• Način prednapenjanja:- z momentnim ključemMp K d FK = koeficient trenja (0,12 – 0,20)(0,14 – 0,18) običajnopVijaki morajo biti čisti inpodmazani, K se meri!

Prednapenjanje z momentnim ključemmomentni ključ

Prednapenjanje z zasukom matice

Prednapenjanje - kombinirana metoda

Torna nosilnost (en vijak)m =K s = 1,0K s = 0,85K s = 0,7FKmFss, Rdp,CdM 3število strižnih ravninobičajno velike luknjepovečane luknje Δd od 3 mm do 8 mmpodolgovate luknje – dobro –lažja montažamanjša torna nosilnost zaradi zmanjšanega kolobarja pritiskaμ = torni koeficient (0,2 -0,5)MMDoloča se eksperimentalno s standardiziranim poskusom.3, ULT1,253, SER1,10mejno stanje nosilnosti + kontrola bočnega pritiska(kategorija C)mejno stanje uporabnosti (kategorija B) + pri mejnemstanju nosilnosti kontrola za običajne vijake – strig, bočnipritisk, neto prerez

Visokovredni prednapeti vijakiTorni koeficient μRazred torne površineTorni koeficient μA: peskano + metalizirano (Al, Zn) 0,5B: peskano + cink silikatni premaz 0,4C: jeklena krtača ali plamen 0,3D: neobdelana površina 0,2• Tornih površin nikjer ne barvamo z navadnimi barvamiantikorozijskimi zaščitami;• vedno odstranimo rjo in mastne madeže;• strižna nosilnost je vedno večja od torne nosilnosti;

Visokovredni prednapeti vijaki- natezna obremenitevvitka pločevinaManjši ΔF b pomeni manjši vpliv utrujanja.

Natezna nosilnostKot pri navadnih vijakih.Interakcija - torna in natezna nosilnost (en vijak)pri spojih kategorije B:Fs, Rd , serk n F 0,8 Fs p, C t, Ed , serM 3, serpri spojih kategorije C:Fs,Rdk n F 0,8 Fs p, C t,EdM 3Pri momentnih spojih ni potrebno zmanjšati torne nosilnosti – vnatezni coni manj → v tlačni več.

Visokovredni prednapeti vijakiUtrujanje: DOBRE LASTNOSTI- ni medsebojnih zamikov- torna nosilnost – ni koncentracij napetosti ob luknjia) Navadni vijaki:koncentracija napetostib) VV prednapeti vijaki: niizrazitih konc. napetosti