10 Separat Vjezbe MK2

8/16/2019 10 Separat Vjezbe MK2

1/5

Zavod za konstrukcijeKatedra za metalne konstrukcije

http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon2_a Kolegij: Metalne konstrukcije 2 (diplomski studij)

Separat X. / akad. god. 15./16.

1

PRIMJER: PRIKLJUČAK DVIJE CIJEVI

1. Općenito

Zadan je priključak dvije cijevi u vlaku koje su međusobno spojene čeonim pločama ivisokovrijednim vijcima. Potrebno je izračunati životni vijek vara između čeone ploče i cijevite priključka s visokovrijednim vijcima. Priključak dvije cijevi prikazan je na slici 1.

Kako se vidi na slici 1. proračun će se provesti za dva tipa detalja priključka. Prvi je tip priključka pomoću prstenastog uloška (detalj 1), a drugi je tip priključka izveden direktnimspajanjem (detalj 2).

Zadano je sljedeće: kN1602144050,1NN max,tQEd,t (najveća vlačna sila)

kN440196050,1NN min,tQEd,t (najmanja vlačna sila)

kvaliteta čelika S 355.

vijci M22, kvalitete 10.9.

Slika 1. Priključak dvije cijevi pomoću visokovrijednih vijaka

2. Proračun za krajnje granično stanje

Otpornost poprečnog presjeka na vlak

Odabrana cijev 89,323 ; 2mm9407 A

kN56220001

1

1,1

3559407f AN

1M

yRd,pl

cijev

poprečni presjek

detalj 1 detalj 2

visokovrijedni vijci10.9

http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon2_ahttp://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon2_ahttp://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon2_a


2/5




2

Otpornost vij aka na vlak

Odabrano 12 vijaka M22, klase 10.9.2

s mm303 A 2

ub mmN0001f ; 25,1Mb

Za jedan vijak vrijedi:

kN2180001

1

25,1

00013039,0f A9,0F

Mb

ubsRd,t

.

Za 12 vijaka vrijedi:

kN616221812F12N Rd,tRd,t

Uvjet pouzdanosti:

Rd,plEd,t NN kN5622kN1602 (za cijev)

Rd,tEd,t NN kN6162kN1602 (za vijke)

Uvjeti za krajnje granično stanje su zadovoljeni obzirom na otpornost cijevnog profila ivisokovrijednih vijaka.

3. Proračun životnog vijeka vara uslijed umaranja

23

max,tmax mmN180

9407

104401

A

N

23

min,tmin mmN120

9407

10960

A

N

Oznaka A u gornjim izrazima označava površinu vara koja je u ovom slučaju jednaka površini poprečnog presjeka cijevi.

2minmax mmN60120180

Priključak je svrstan u kategoriju detalja 50 (ploča zavarena na cijev sučeonim varom), daklevrijedi 2D mmN37 (tablica VI.43. MK4).

Uz parcijalne faktore 25,1Mf i 0,1Ff vrijedi:

5

3

6

3

Ff

Mf

D

6106

600,1

25,1

37

105105N

.

Dakle, životni vijek za zavareni spoj iznosi 5106 ciklusa.



3/5




3

4. Proračun životnog vijeka visokovrijednih vijaka

Ukoliko se traži otpornost na umaranje, bolje se ponašaju vijci koji su prednapeti. Računska

sila prednapinjanja izračuna se prema izrazu: kN212N00021230300017,0 Af 7,0F subCd,p (EC3, točka 6.5.8.2)

U slučaju izvedbe priključka sa prstenom, kako se to vidi na slici 1. – detalj 1, kontaktne sile( prying forces) mogu se zanemariti. Ako u vijcima nema sila uslijed prednapinjanja, vlačnasila u jednom vijku iznosi:

max,tmax,t FN

min,tmin,t FN

kN12012

4401

12

FF max,t

max,b,t ,

kN8012

960

12

FF

min,tmin,b,t .

Računska sila prednapinjanja u vijku, ako se usvoji 25,1Mb i pretpostavi posto-janjekontaktnog prstena, iznosi:

kN17025,1

212FF

Mb

Cd,pd,p

.

Kontaktna sila se izračuna iz izraza:

kN040217012F12F d,pc .

Usvaja se da je koeficijent sigurnosti za opterećenje umaranja Ff = 1,0 tako da ukupna vanjskasila kN440144010,1NF max,tFf max,t .

Budući da je kN0402FkN4401F cmax,t , vijci nisu podložni umaranju.

Na slici 2. prikazano je ponašanje prednapregnutih vijaka. Može se vidjeti da je prijenos

odgovarajućeg dijela vanjske sile po jednom vijku F t,b popraćen smanje-njem kontaktne sile utom vijku F c,b, bez promjene vlačne sile u vijku.



4/5




4

Slika 2. Prijenos vanjske vlačne sile u visokovrijednom vijku sa dovoljnim prednaponom

5. Priključak bez kontaktnog prstena

Analizirat će se slučaj kada između čeonih ploča ne postoji kontaktni prsten. Pretpostavlja seda su ploče ravne i da je u okolini rupa za vijke ostvaren kontakt između ploča i prije

potpunog pritezanja vijaka. U tom će se slučaju javiti kontaktno djelovanje sa r azinomkontaktnih sila koje ovise o razmaku vijaka između cijevi i ruba čeone ploče. Ako se u svrhuovog zadatka pretpostavi da se ove kontaktne sile nastoje promijeniti za odnos vlačne sile uvijku i kontaktne sile, koji iznosi 30% od najveće primijenjene sile po vijku, efektivna

promjena u silama vijka postaje 30% veća od onih koje su primijenjene za slučaj kada ne bi

bilo kontakta, te se može napisati:

kN872144013,1F max,t .

Budući da je kN0402FkN8721F cmax,t , umaranje u vijku nije mjerodavno.

6. Utjecaj razine prednapinjanja na umaranje vijka

Da se pokaže utjecaj razine prednapinjanja vijaka na umaranje, u ovom primjeru pretpostavljase da vijci nisu prednapeti. Vanjske sile u priključku mijenjaju se između vrijednosti:

kN960F min,t i kN4401F max,t .

Razlika sila u jednom vijku iznosi:

kN4012

9604401Fb

,

a odgovarajuća naponska razlika je:

2mmN132

303

000140

.

Na slici 3. prikazano je ponašanje vijaka.

F p,d=170 kN

Ft,b,min

200

100

F b (kN)

Fc,b

Ft,b (kN) 200100

Ft,b,max

Fc,b

b,cb,tb

d,pb,t

FFF

FF jekada

F b - sila u vijku

Ft,b,max = 120 kN

Ft b min = 80 kN



5/5




5

Slika 3. Ponašanje vijaka u slučaju kad nisu prednapeti

Čvrstoća umaranja vijka u vlaku definirana je kategorijom detalja 50 za promjere vijka do 30mm.

2

50 mm N C za 6102 ciklusa.

Ukupan broj promjena jest:

4

3

6

3

6109,10

132

50102102

C

N .

Ukoliko se uzme u obzir kontaktno djelovanje, razlika napona u vijku iznosi

2mm/N1721323,1 , a ukupni broj ciklusa onda se dobije iz izraza:

4

3

6109,4

172

50102

N .

7. Zaključak

Obzirom na umaranje, priključak cijevi sa čeonim pločama i vijcima ima računski životnivijek izražen brojem promjena kako slijedi:

var N = 6105 prednapeti vijci do potpune preporučene razine N =

vijci bez prednapinjanja (slika 1., detalj 1) N = 10,9104

vijci bez prednapinjanja (slika 1., detalj 2) N = 4,9104

Ft,max

200

100

F b (kN)

Ftb (kN) 200100

Ft,min

F b=40 kN

80 120

F b – vlačna sila u vijku

Ftb – vlačna sila uslijed vanjskog

djelovanja

10 Separat Vjezbe MK2

Documents

Transcript of 10 Separat Vjezbe MK2