Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Poznań 30.01.2013 Nowoczesne łączniki w konstrukcjach stalowych Grzegorz Gremza, Jan Zamorowski, Politechnika Śląska Katedra Konstrukcji Budowlanych.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Poznań 30.01.2013 Nowoczesne łączniki w konstrukcjach stalowych Grzegorz Gremza, Jan Zamorowski, Politechnika Śląska Katedra Konstrukcji Budowlanych."— Zapis prezentacji:

1 Poznań Nowoczesne łączniki w konstrukcjach stalowych Grzegorz Gremza, Jan Zamorowski, Politechnika Śląska Katedra Konstrukcji Budowlanych

2 Poznań Na łączniki specjalne (np. kotwie wklejane, kołki gwintowane) Połączenia na śruby Połączenia na łączniki mechaniczne Połączenia konstrukcji cienkościennych na wkręty samowiercące, nity, gwoździe wstrzeliwane i na śruby Połączenia śrubowo – klejowe, połączenia klejowe Połączenia bez łączników uzyskane przez odkształcenie blachy Projektowane według Eurokodu 3 Projektowane indywidualnie na podstawie np. aprobat 2

3 Poznań Zasady wykonania wszystkich typów połączeń śrubowych projektowanych według części 1-8 i 1-4 Eurokodu 3 oraz połączeń elementów cienkościennych projektowanych według części 1-3 Eurokodu 3 określone zostały w europejskiej normie wykonawczej PN-EN , zawierającej wytyczne wytwarzania i montażu oraz kontroli wykonania konstrukcji stalowych budowlanych. W normie PN-EN dopuszczono stosowanie również innych łączników i metod połączeń. Właściwości i ewentualne badania tych łączników muszą być jednak zawarte w specyfikacji. 3

4 Poznań System oznaczeń części złącznych System oznaczeń części złącznych (śrub, nakrętek, podkładek, kołków, wkrętów itd.) został ustalony w normie PN-ISO

5 Poznań Przykład oznaczenia śruby wg PN-ISO 8991: Śruba z łbem sześciokątnym PN-EN ISO 4014-M12x A2P Śruba z łbem sześciokątnym z gwintem o wielkości d = M12, długości nominalnej l = 80 mm i klasie własności mechanicznych 8.8, klasy dokładności A (na co wskazuje nr normy) z powłoką elektrolityczną wg ISO 4042 o symbolu A2P, co oznacza powłokę cynkową, o grubości 5 mikronów, o wykończeniu dowolnym. 5

6 Poznań Łączniki ze stali węglowych i stopowych W połączeniach projektowanych według części 1-8 Eurokodu 3 (PN-EN ) ogranicza się klasy śrub do następujących: W załącznikach krajowych do Eurokodu 3 poszczególne kraje mogą jeszcze bardziej ograniczyć zakres stosowanych klas własności mechanicznych (dotyczy klas 4.8, 5.8 i 6.8 (patrz PN-EN i [28]). Śruby klasy własności 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8 produkowane są ze stali węglowych, śruby klas 8.8, 9.8, 10.9 ze stali węglowej lub stopowej hartowanej i odpuszczanej, a klasy 12.9 ze stali stopowej hartowanej i odpuszczanej. 6

7 Poznań Według normy ISO do 4 na łączniki można stosować stale: - austenityczne A1, A2, A3, A4, A5 (na rynku dostępne głównie A2 i A4), - ferrytyczne F1, - martenzytyczne C1, C3, C4. Z kolei zgodnie z PN-EN w połączeniach sprężanych nie należy stosować śrub ze stali nierdzewnej, chyba, że ustalono inaczej. W PN-EN przewidziano możliwość stosowania śrub ze stali A2, A3, A4, A5 do połączeń niesprężanych. W przypadku połączeń sprężanych, wymagane jest doświadczalne potwierdzenie skuteczności takiego rozwiązania. 7 Zgodnie z PN-EN , nie należy stosować śrub rodzaju A1. Łączniki ze stali nierdzewnych

8 Poznań W przypadku łączników ze stali austenitycznych rozróżnia się klasy: 50, 70, 80. Łączniki ze stali martenzytycznych wykonuje się w klasach: 50, 70, 80, 110, a ze stali ferrytycznych w klasach: 45, 60. Zgodnie z PN-EN , śruby ścinane ze stali nierdzewnej klas 50, 70 i 80 traktuje się w obliczeniach jako śruby klas 4.6, 5.6 i 8.8.

9 Poznań Cechowanie łączników ze stali nierdzewnych według normy ISO do 4 Przykładowe gatunki stali nierdzewnych na śruby 9

10 Poznań Na elementach stalowych stosuje się następujące rodzaje powłok metalicznych: Do powłok niemetalicznych zalicza się powłoki uzyskane przez: - galwaniczne (elektrolityczne) wg PN-EN ISO 4042, - uzyskane w procesie cynkowania ogniowego wg PN-EN ISO 10684, - cynkowe płatkowe wg PN-EN ISO 10683, - uzyskane w procesie cynkowania mechanicznego, - uzyskane w procesie niklowania chemicznego. -czernienie termiczne (olejowe), -oksydowanie (powstaje zwarta powłoka tlenku żelaza, szara), -fosforanowanie, (pasywacja w kwaśnych roztworach zawierających fosfor, powstaje powłoka z trudno rozpuszczalnych soli barwy szarej lub ciemnoszarej), -chromianowanie (pasywacja w kwasie chromowym, różne kolory). Chromianowanie i fosforanowanie są stosowane jako obróbka dodatkowa. Łączniki zabezpieczone antykorozyjne za pomocą powłok 10

11 Poznań Powłoki cynkowe galwaniczne wg PN-EN ISO 4042: Powłoki cynkowe zanurzeniowe wg PN-EN ISO 10684: - grubość powłoki: min. 40 mikronów, średnia 50 mikronów, - oznaczenie powłoki: tZn (oraz dodatkowe oznaczenia). Powłoki cynkowe płatkowe wg PN-EN ISO 10683: - grubość powłoki: od 6 mikronów do 12 mikronów, - oznaczenie powłoki: flZn (oraz dodatkowe oznaczenia). Na powłokach cynkowych mogą być wykonywane dodatkowe powłoki konwersyjne lub lakierowe. - grubość powłoki: od 5 do 25 mikronów, - oznaczenie powłoki: Zn lub A (oraz dodatkowe oznaczenia). Przykład: A2P – powłoka cynkowa galwaniczna, grubości 5 mikrometrów, o wykończeniu dowolnym 11 Powłoki cynkowe na łącznikach

12 Poznań Aby umożliwić osiągnięcie odpowiedniego zacisku złącza, nakrętka powinna swobodnie obracać się na trzpieniu śruby, co należy sprawdzić po dostarczeniu zestawu. Dodatkowo w normach zaleca się olejenie śrub lub nakrętek ocynkowanych. Zestawy śrubowe przeznaczone do sprężania są smarowane przez producenta. W celu uniknięcia wcisku gwintu podczas montażu, w normach PN-EN ISO 4042, PN-EN ISO i PN-EN ISO zawarto zalecenia aby nominalna grubość powłoki nie przekraczała ¼ minimalnego luzu połączenia gwintowego. W tablicach normowych zamieszczane są grubości powłok przypisane określonemu polu tolerancji. 12

13 Poznań Nie wolno cynkować wyrobów śrubowych bez kontroli producenta tych wyrobów nad tym procesem. Nadzór nad procesem galwanicznym lub procesem powlekania zanurzeniowego przy cynkowaniu tych wyrobów powinien być prowadzony z zastosowaniem testu wykrywającego kruchość wodorową. W przypadku elementów cynkowanych płatkowo, zastosowanie metod wstępnego czyszczenia, które nie powodują powstawania wodoru, eliminuje ryzyko kruchości wodorowej. Kruchość wodorowa – powłoki galwaniczne i cynkowe zanurzeniowe Na kruchość wodorową są szczególnie narażone wysokohartowane części o wytrzymałości na rozciąganie powyżej 1000 N/mm² i twardości ponad 320HV, czyli do grupy tej zaliczają się śruby klas 10.9 (i 12.9). Nawodorowanie materiału łącznika może nastąpić podczas czyszczenia kwasem, które odbywa się przed nakładaniem powłoki cynkowej. 13

14 Poznań Połączenia na śruby niesprężane Połączenia na śruby sprężane (w tym połączenia na śruby HRC i z podkładkami DTI) Połączenia na śruby pasowane Połączenia na śruby z iniekcją kat A Połączenia na śruby Doczołowe kat. E Zakładkowe kat A Doczołowe kat. D Cierne kat. B i C Połączenia cierne, na śruby pasowane i z iniekcją są zalecane w połączeniach zakładkowych narażonych na wibracje Połączenia na śruby pasowane Połączenia na śruby z iniekcją kat B i C 14

15 Poznań Sześciokątny Okrągły z gniazdem 6-kątnym (imbusowy) Stożkowy Grzybkowy z podsadzeniem Młotkowy Noskowy Sześciokątny z kołnierzem Kwadratowy Śruby antykradzieżowej Nakrętki sześciokątne Sześciokątna z kołnierzem Stożkowa Kołpakowa Zrywalna antykradzieżowa Przykładowe nakrętki: Przykładowe łby: Wyroby śrubowe 15

16 Poznań Zestawy śrubowe do połączeń niesprężanych W konstrukcjach stalowych wykonywanych zgodnie z PN-EN do połączeń niesprężanych należy stosować zestawy śrubowe ze stali węglowej, stopowej lub nierdzewnej austenitycznej spełniające wymagania zawarte w PN-EN (norma ta dotyczy wielkości gwintu od M12 do M36, lecz nie wyklucza stosowania innych wielkości). Zgodnie z pkt w PN-EN można zastosować każdą odpowiednią długość gwintu, a także zastosować każdy odpowiedni kształt łba i wymiar trzpienia, pod warunkiem, że są spełnione wymagania dotyczące wytrzymałości na rozciąganie. Gwinty uprzywilejowane – zestawy do połączeń niesprężanych M12M16M20M24M30M36 Zazwyczaj stosuje się wyroby o kształtach według norm powołanych w p PN-EN (śruby z łbem sześciokątnym i nakrętki sześciokątne) 16

17 Poznań Poszczególne części zestawu mogą być dostarczane w odrębnych pojemnikach. Znak po klasie własności mechanicznych zestawów zgodnych z PN-EN powinien zawierać litery SB. Pozostałe części znaku – jak stosowano dotychczas. Przykład cechowania śruby i nakrętki należących do zestawu śrubowego wg PN-EN Zgodnie z pkt w PN-EN , nominalna średnica śruby w połączeniach elementów konstrukcji nie powinna być mniejsza niż M12, chyba, że w specyfikacji ustalono inaczej. 17

18 Poznań Śruby do połączeń sprężanych mogą należeć do systemu HV lub HR. Różnią się one sposobem obróbki materiału, prowadzącym do uzyskania określonych własności mechanicznych. W połączeniu należy konsekwentnie stosować elementy należące tylko do jednego z systemów. Zestawy śrubowe do połączeń sprężanych są bardzo wrażliwe na różnice wynikające z produkcji i smarowania, z tego względu istotne jest, aby cały zestaw był dostarczany przez jednego wytwórcę, który odpowiada za prawidłowe działanie zestawu. Cechowanie zawiera litery HR lub HV po znaku klasy własności mechanicznych oraz znak produ- centa. Zestawy śrubowe do połączeń sprężanych (PN-EN do 10) 18

19 Poznań Zestawy są poddawane badaniu przydatności. Badanie to ma na celu sprawdzenie, czy wymagana siła sprężająca: przy zastosowaniu określonej metody napinania, może być uzyskana z wystarczającą rezerwą, przy zapewnieniu, że nie wystąpi przeciągnięcie lub uszkodzenie. Wymaganą siłę sprężającą określa się według wzoru: Zgodnie z poszczególnymi normami wyrobu oraz z zał. H do PN-EN , maksymalna siła uzyskana w badaniu F b,max powinna osiągnąć wartość nie mniejszą niż:, gdzie: F ub – nominalna wytrzymałość na rozciąganie materiału łącznika, A s – pole przekroju. 19 Rys. wg PN-EN

20 Poznań Na podstawie krzywych moment obrotowy – siła w trzpieniu śruby uzyskanych w badaniach, można określić wartość współczynników k i oraz k m, używanych następnie do ustalania momentu dokręcania: gdzie: M i – pojedyncza wartość przyłożonego momentu, uzyskiwanego jednocześnie z siłą F p, n – liczba prób. oraz 20

21 Poznań Zgodnie z PN-EN w połączeniach sprężanych elementów stalowych stosuje się podkładki hartowane płaskie lub w przypadku potrzeby hartowane klinowe, przy czym: Prawidłowy sposób założenia zestawu śrubowego składającego się ze śruby klasy 10.9 i nakrętki klasy 10 oraz określenie długości skleszczenia przedstawiono na rysunku obok: dla śrub klasy 8.8 stosuje się podkładki pod łeb lub nakrętką, to jest od strony dokręcanej, w śrubach klasy 10.9 zakłada się podkładki pod łeb i pod nakrętką. podkładki powinny być tak ułożone, aby ścięcie było od strony łba lub nakrętki, należy tak dobrać długość trzpienia śruby aby pod nakrętką pozostawały co najmniej cztery pełne zwoje gwintu. 21

22 Poznań Przed rozpoczęciem sprężania, łączone części powinny zostać wstępnie dokręcone tak jak w połączeniach niesprężanych. Szczelina po wstępnym skręceniu nie powinna być większa od 2 mm Dokręcanie odbywa się zazwyczaj przez obrót nakrętki. W przypadku braku dostępu do nakrętki należy przeprowadzić badania kalibracyjne lub zlecić dodatkowe badania u producenta w celu określenia wartości momentu sprężania przez obrót łba. Użyty zestaw do sprężenia i następnie rozkręcony nie powinien być stosowany ponownie. Można ponownie stosować natomiast śruby, które nie były napinane, a tylko wstępnie skręcone. 22 Fot. W. Basiński 22

23 Poznań W celu uzyskania nominalnej, minimalnej siły sprężającej F p,C, zalecaną wartość momentu dokręcenia M r,i można obliczyć korzystając ze współczynnika k i lub k m podanego przez producenta. Na przykład: k-klasy w zależności od metody dokręcania wg PN-EN Metoda dokręcaniak-klasy Metoda kontrolowanego momentu dokręcaniaK2 Metoda kombinowanaK2 lub K1 Metoda HRCK0 (z nakrętką HRD) lub K2 Metoda bezpośrednich wskaźników napięcia (DTI)K2, K1 lub K0 Podawane przez producenta wartości współczynników k m lub k i, kalibrowane w zależności od k-klasy (patrz tablica), dotyczą zestawów sprężanych przez obrót nakrętki. M r,2 =k m d F p,C 23

24 Poznań W pierwszym etapie ustawia się na kluczu moment równy 0,75 momentu M test uzyskanego w teście kalibracyjnym lub, w przypadku zestawu k-klasy K2, momentu M r,2 obliczonego według wzoru: W drugim etapie klucz ustawia się na: gdzie wartość 1,1 odpowiada wartości mnożnika (1+1,65V k ) przy V k = 0,06 dla klasy K2; Zgodnie z pkt w PN-EN , sprężenie wykonuje się w dwóch etapach, dokręcając po kolei w obu etapach wszystkie łączniki w połączeniu: lub M = 1,1*M test M = 1,1*M r,2 M r,2 =k m d F p,C Według [17] można przyjąć M 2 = k m (1+1,65V k ), gdzie k m i V k podawane są przez producenta na podstawie badań kalibracyjnych. 24 Dokręcanie śrub metodą kontrolowanego momentu 24

25 Poznań Łączniki te można również dokręcać metodą kontrolowanego momentu lub bezpośrednich wskaźników napięcia. Do dokręcania stosuje się specjalne klucze dwuszczękowe z dwoma współśrodkowymi uchwytami Na trzpieniu śruby HRC na końcu części gwintowanej wykonywane jest przewężenie, którego wielkość dobierana jest ze względu na pożądany moment obrotowy, przy którym następuje sprężenie śruby określoną siłą. Gdy moment obrotowy osiąga po- trzebną wartość, końcówka trzpie- nia ulega przerwaniu w zwężonym przekroju szyjki i dalsze dokręcanie jest przerywane. Dokręcanie śrub metodą HRC (TC Bolt, Torshear) Wg [45], [56] 25

26 Poznań Zgodnie z pkt w PN-EN , sprężenie wykonuje się w dwóch etapach, dokręcając po kolei w obu etapach wszystkie łączniki w połączeniu: W pierwszym etapie dokręcania należy uzyskać stan równomiernego ścisłego docisku. Jest to stan, w którym rozpoczyna się zgniatanie wypustek. W drugim etapie, po osiągnięciu określonej wielkości szczeliny, która została ustalona w testach służących kalibracji, powinno się uzyskać nie mniejszą niż wymagana wartość siły sprężającej. Podstawowy wariant umieszczenia wskaźnika [9]Podkładka (wskaźnik DTI) [59] 26 Dokręcanie śrub metodą bezpośrednich wskaźników napięcia

27 Poznań Siła sprężająca powoduje ściśnięcie wewnętrznego pierścienia aż do jego głębokiego uplastycznienia, co pozwala na likwidację szczeliny pomiędzy pierścieniem zewnętrznym a podkładkami. Uznaje się, że w chwili, w której przestaje być możliwe poruszanie zewnętrznym pierścieniem zostaje osiągnięta założona siła sprężająca. Odmiennym od poprzedniego rozwiązaniem jest zestaw składający się z dwóch podkładek, pomiędzy którymi umieszczono dwa pierścienie - zewnętrzny i wewnętrzny, przy czym pierścień zewnętrzny może się luźno obracać 27 Wg [54]

28 Poznań Śruby z iniekcją W połączeniach tego typu, przestrzeń pomiędzy śrubą a ścianką otworu jest z założenia całkowicie wypełniona żywicą, dzięki czemu odkształcenia połączenia są niewielkie, podobne jak w przypadku połączeń na nity lub śruby pasowane. Obciążenia w takich połączeniach są przenoszone przez ścinanie i docisk, a w przypadku dodatkowego sprężenia - również przez tarcie. Iniekcji dokonuje się po sprężeniu. Zgodnie z PN połączenia na śruby z iniekcją są traktowane jako specjalne. 28

29 Poznań Śrubonity ze zrywaną końcówką trzpienia Średnice otworów należy dobierać według zaleceń producentów. Po nałożeniu nasadki (2), specjalne urządzenie (3) pociąga za końcówkę trzpienia (1), jednocześnie zaciskając nasadkę na rowkach trzpienia i powodując powstanie docisku nasadki i łba do powierzchni łączonych Klasy własności mechanicznych śrubonitów odpowiadają klasom własności mechani- cznych śrub. Na rynku są dostępne wyroby klas 8.8 i elementów. Po osiągnięciu określonej wartości siły sprężającej, końcówka sworznia ulega przerwaniu w miejscu przewężonym 29 Wg [33] Wg [40]

30 Poznań Śrubonity bez zrywanej końcówki BobTail [40] Po nałożeniu nasadki (krok 1), urządzenie mocujące napinana trzpień do żądanej siły (krok 2). Po osiągnięciu żądanej siły, nasadka jest zaciskana na rowkowanym trzpieniu (krok 3). 30

31 Poznań Łączniki do połączeń z jednostronnym dostępem Sworznie jednostronne Gwinty formowane w otworach wykonanych w procesie wiercenia termicznego Inne sposoby – np. śruby z łbem młotkowym Gwinty formowane w otworach wykonanych tradycyjnie Łączniki rozporowe Połączenie rurowy słup-belka [22] Połączenie ceownika z rurą (fot. K. Słowiński) 31

32 Poznań Sworznie jednostronne (BOM, Avbolt) Łącznik po rozłożeniu (fot. S. Swierczyna) Łącznik Średnice: np. 12.7, 16, 19 mm Zakres grubości łączonych elementów od 2,3 do 41,3 mm. Etapy montażu [40] Przewężenie Łączniki te ze względu na uzyskiwaną siłę w trzpieniu można traktować co najwyżej jako częściowo sprężone (~50% siły sprężającej). Nośność łącznika na rozciąganie wyższa niż śrub klasy 8.8 o zbliżonej średnicy nominalnej. 32

33 Poznań Przekrój połączenia po obciążeniu [23] Przekrój połączenia przed obciążeniem [23] Montaż ceownika do rury 33

34 Poznań Łączniki z tulejką spęczaną podczas obrotu nakrętki (Ultra Twist) Średnice tulejki na rdzeniu w przeliczeniu na jednostki metryczne 20, 24 i 27 mm. Zakres grubości łączonych elementów (skleszczenie) od 6,4 do 93,5 mm. Otwór może być powiększony względem średnicy łącznika maksymalnie o 1,5 mm dla każdej z trzech średnic. 34 Wg [40]

35 Poznań Podczas obrotu nakrętki tulejka ściskana przez końcówkę trzpienia i tulejkę pomocniczą opierającą się na podkładce ścinanej ulega wstępnej deformacji, tworząc pseudo-łeb, tzw bańkę (2). Po zerwaniu podkładki ścinanej następuje dociśnięcie wstępnie zde- formowanej części tulejki do krawędzi otworu i dalsze jej spęczanie, następuje wzrost napięcia w rdzeniu (3). Osadzanie łącznika kończy się w chwili zerwania rdzenia (4). 35

36 Poznań W połączeniu wykorzystuje się trady- cyjne śruby, wkręcane w odpowiednio przygotowane otwory. Połączenia flowdrill – wiercenie termiczne Z uwagi na to, że wytworzona w procesie termicznym tulejka jest dłuższa niż wynosi grubość ścianki rury, możliwe jest uzyskanie gwintu o większej długości niż w przypadku tradycyjnie wykonanego otworu. 36

37 Poznań Łącznik rozporowy do konstrukcji stalowych (Hollobolt) [44] Ocynkowane łączniki klasy 8.8 są wytwarzane o średnicy trzpienia od M8 do M20, z łbami sześciokątnymi lub łbami o innych kształtach. Minimalna wymagana grubość blachy od strony łba wynosi 8 mm. Rozpieranie koszulki następuje podczas dokręcania łba przy zablokowaniu kołnierza. 37 Istnieją różne wariacje tego rozwiązania (np. Lindabolt).

38 Poznań Wkładki gwintu do montażu zaślepiającego (HolloFast) [44] Tulejka wraz ze stożkiem blokowana jest w ciasnym otworze (luz max. 0,2 mm) dzięki radełkowaniu, następnie wprowadza się śrubę klasy 8.8, dokręcając ją za pomocą standardowego klucza określonym momentem, np. 147 Nm dla śruby M16 (nieco mniej niż przy pełnym sprężaniu) Wkładka składa się z radełkowanej tulejki i stożkowej nakrętki. Średnice trzpienia wprowadzanej śruby od M8 do M16, grubość materiału - np. 5 do 16 mm dla śruby M16. 38

39 Poznań Zestawy śrubowe ze składaną podkładką (Oneside) [29] Po wstępnym złożeniu zestawu, dalsze dokręcanie odbywa się za pomocą kluczy używanych do dokręcania tradycyjnych śrub. Do otworu wprowadzana jest specjalnego kształtu śruba, a następnie składana podkładka. Podkładka ta wraz ze zgrubieniem na końcu trzpienia pełni funkcję łba śruby. Od zewnątrz zakłada się częściowo wpuszczaną podkładkę oraz tradycyjna nakrętkę. Średnice łączników to M6 do M39; klasy własności mechanicznych 4.6, 8.8, 10.9 i

40 Poznań Zaletą rozwiązania jest możliwość osiągnięcia pełnej nośności na rozciąganie trzpienia śruby; dzięki zastosowaniu tulejki (opcjonalnie) oraz dzięki wpuszczanym podkładkom jest również możliwe uniknięcie znacznego spadku nośności łącznika przy ścinaniu. Wadą rozwiązania jest konieczność stosowania znacznie powiększonych otworów powodujących osłabienie przekroju (np. dla śruby M16 otwór o średnicy 24 mm) oraz potrzebne miejsce na śrubę po stronie niewidocznej podczas jej wprowadzania. 40

41 Poznań W przypadku, gdy w połączeniu mogą występować drgania, to istnieje ryzyko obluzowania się nakrętki. W połączeniach na śruby sprężane samo dokręcenie przy sprężaniu jest wystarczające i nie stosuje się dodatkowych środków blokujących nakrętki. Śruby i nakrętki nie powinny być spawane, chyba, że w specyfikacji ustalono inaczej. Nie dotyczy to specjalnych nakrętek do spawania lub do zgrzewania. Jeżeli oprócz dokręcenia mają być zastosowane inne środki zapobiegające odkręcaniu nakrętek, powinno to być określone w specyfikacji. Zabezpieczenie połączeń gwintowych przed odkręcaniem 41

42 Poznań Zabezpieczenie połączeń gwintowych przed odkręcaniem Podstawowym sposobem zabezpieczania przed odkręceniem zalecanym przez PN-EN jest stosowanie nakrętek samozabezpieczających, zwanych też potocznie samohamownymi lub samokontrującymi. Nakrętka samokontrująca jednolita Nakrętka samokontrująca z wkładką poliamidową W normach powołanych w PN-EN podawany jest minimalny wymagany moment odkręcania dla nakrętek samozabezpieczających. 42

43 Poznań Zestaw podkładek blokujących [51]: Nowsze metody mechaniczne i chemiczne: Powłoki preaplikowane i kleje anaerobowe do połączeń łatwo, średnio i trudno rozbieralnych, uaktywniające się w kontakcie z metalem: [M43]: 43

44 Poznań Inne znane metody: itd... Skuteczność metod zabezpieczania przed spadkiem napięcia w śrubie wg [46].

45 Poznań W katalogach producentów oraz normach wyrobów są zawarte liczne kombinacje materiałowe trzpień/rdzeń (w nawiasach podano opisy materiału stosowane w normach wyrobu): - stal ocynkowana/stal ocynkowana (St/St), - stal nierdzewna/stal nierdzewna (A2/A2) lub (A4/A4), - stop aluminium/stal ocynkowana (AlA/St), - stop aluminium/stop aluminium (AlA/AlA), - stop aluminium/stal nierdzewna, - miedź/stal nierdzewna, - miedź/stal ocynkowana (Cu/St), - miedź/stal z warstwą ochronną, - miedź/brąz (Cu/Br), - miedzionikiel/stal ocynkowana (NiCu/St), - miedzionikiel/stal nierdzewna, - stop Monela. 45

46 Poznań Nity mogą występować w ofercie handlowej jako tzw. nity standardowe lub jako nity szczelne, z zamkniętym trzpieniem. standardowyszczelny 46 otwarte zamkniętyydzielone szczelinowy Różne kształty trzpieni nitów wg PN-EN ISO przedstawiono na rysunku: Najczęściej stosuje się nity jednostronne o średnicach od 2,4 do 6,4 mm. W handlu są dostępne nity o grubości skleszczenia od 0,5 mm do 30 mm. Maksymalna grubość skleszczenia powinna wynosić od 3 do 4 średnic nitu. Średnice otworów są większe od 0,1 do 0,2 mm od średnicy nitu. Średnica nitu nie powinna być nie mniejsza niż grubość łączonych elementów, odległość nitu od krawędzi – 2 średnice nitu.

47 Poznań Ze względu na wpływ korozji, istotny jest dobór materiału trzpienia i łączonych części w zależności od ł ączonych materia ł ów. Kombinacje materiałów trzpienia i łączonych części przedstawiono w tablicy: Dobór materiału nitu i części łączonych 47

48 Poznań Wkręty samogwintujące i samowiercące Zgodnie z pkt PN-EN , i p PN-EN w konstrukcjach stalowych i aluminiowych można stosować wkręty: -samowiercące wg EN-ISO o zakresach gwintów od ST 2,9 do ST 6,3 mm, -samogwintujące zgodne z EN ISO 1481, 7049, 1479 oraz ISO o zakresach gwintów od ST 2,2 do ST 9,5 mm. Wkręty samowiercące 48

49 Poznań W opisie wkrętów stosuje się te same klasy własności mechanicznych jak dla śrub, przy czym w przypadku wkrętów klas 8.8, 9.8, 10.9 i 12.9 o średnicach znamionowych od 1 do 10 mm określa się wg PN-EN minimalną wartość momentu skręcającego, powodującego ich zniszczenie. 49 Schemat badania wkręta wg PN-EN i PN-EN ISO Klasy wkrętów o średnicach znamionowych od 1 do 10 mm

50 Poznań W przypadku wkrętów samogwintujących, lecz nie samowiercących, konieczne jest wykonanie otworu. Otwory te są mniejsze od średnicy wkręta. W czasie wkręcania następuje plastyczna deformacja połączenia, co pozwala na lepsze osadzenie elementu. 50 Wkręty należy montować za pomocą wkrętarek (zakrętarek) z regulowanym momentem dokręcenia, nie należy przy tym stosować wkrętarek udarowych. (Jezierski, Kowalik [13]) Przykładowe zakończenia wkrętów samogwintujących Montaż wkrętów

51 Poznań Wkręty samowiercące mogą być również stosowane do wzdłużnego łączenia arkuszy blach fałdowych, które należy wykonywać w górnej fałdzie: W przypadku, gdy występuje konieczność połączenia blachy do elementu konstrukcyjnego przez górną fałdę, to można zastosować specjalną nakładkę siodłową (kalotę, kalotkę), zapobiegającą odkształceniu blachy i zapewniającą szczelność połączenia: 51 Wg [53] Wg [37] Wg PN-EN

52 Poznań Aby zapewnić szczelność połączeń stosuje się wkręty z poszerzonym łbem z podkładką z gumy neoprenowej. Prawidłowe ściśnięcie podkładki według PN-EN oraz PN-EN W przypadku zbyt mocnego ściśnięcia, zniszczona uszczelka nie spełnia swojej roli, co powoduje nieszczelność połączenia i możliwość korozji. Wkręty z podkładka uszcelniającą 52

53 Poznań Wkręty są wykorzystywane również do montażu płyt warstwowych. Z uwagi na to, że płyta jest wypełniona miękkim materiałem, na jej powierzchni mogą powstać niewielkie wgłębienia. W celu zredukowania głębokości wgniecenia wierzchniej warstwy płyty w niektórych wkrętach stosuje się gwint podporowy. Można również stosować większe podkładki, np. 19 i 22 mm. Gwint podporowy Wkręty do płyt warstwowych 53 Wg [6,7]

54 Poznań – rozgrzanie blachy przez osiową siłę nacisku oraz wysoką prędkość obrotową, 2 – przebicie materiału dzięki ostremu zakończeniu wiertła, 3 – wywijanie otworu, 4 – profilowanie (wygniatanie) gwintu, 5 – wkręcanie, 6 – dokręcenie wkręta ustalonym momentem obrotowym. Wkręty mocowane w procesie wiercenia termicznego 54 Wg [37]

55 Poznań Innym rozwiązaniem jest wkręt samowiercący z kontrolowanym momentem dokręcenia przez zerwanie końcówki łba. Wkręt ten został opracowany do łączenia tzw. klipów do montażu lekkiej obudowy do konstrukcji wsporczej. Wkręt ze zrywaną końcówką łba (z kontrolowanym momentem) Wkręty samowiercące – inne rozwiązania 55 Wg [42]

56 Poznań Kołki wstrzeliwane lub kołki osadzane pneumatycznie służą najczęściej do mocowania cienkościennych, fałdowych blach dachowych i ściennych do stalowej konstrukcji nośnej. Połączenia wykonywane są za pomocą 56 Zgodnie z PN-EN w podstawowym zakresie stosuje się gwoździe o średnicach od 3,7 mm do 6 mm, przy grubościach podłoża nie mniejszych niż: 4 mm dla d = 3,7 mm, 6 mm dla d = 4,6 mm i 8 mm dla d = 5,2 mm. W przypadku rozciągania grubość podłoża powinna wynosić nie mniej niż 6 mm. osadzaków prochowych lub gazowych (pneumatycznych) bez konieczności wykonywania otworu. Kołki wstrzeliwane Wg [6, 42]

57 Poznań Połączenia na nity przetłoczeniowe Połączenia tego typu z założenia zastępują zgrzeiny lub spoiny punktowe. Mogą być one wykonywane przy użyciu prasy przenośnej. Nity SPR (do połączeń bezotworowych) Standardowe grubości blach, przy których można zastosować nity przetłoczeniowe to: - 3 mm + 3 mm w aluminium, - 1,5 mm + 1,5 mm w stali. Aksonometria połączenia Przekroje nitów przetłoczeniowych [24] 57

58 Poznań Według informacji katalogowych, nośność na rozciąganie nitu przetłoczeniowego jest większa od nośności zgrzeiny, przy takiej samej ich nośności na ścinanie. W projektowaniu takich połączeń należy uwzględnić wymiary prasy i wymiary nitów. Przekrój połączenia [34] Przykład ukształtowania Połączenia [34] 58 Nit należy zakładać od strony materiału cieńszego lub o mniejszej twardości

59 Poznań Nit Solid SPR / połączenie [19] Nit CR / połączenie [19] Inne nity przetłoczeniowe: 59

60 Poznań Połączenia przez deformację blach łączonych elementów Przekrój połączenia [26] Połączenia tego typu również mają zastępować zgrzeiny lub spoiny punktowe, stosowane na przykład przy produkcji podestów. Aksonometria [25] 60

61 Poznań Nitonakrętki i nitotrzpienie Nitonakrętki mogą służyć jako łączniki lub jako osadzane na stale nakrętki. W nitotrzpieniu występuje trzpień gwintowany. Nitotrzpień / połączenie Nitonakrętki / połączenie [38, 47] Zakładanie takich łączników wymaga użycia nitownicy. 61

62 Poznań Połączenia z udziałem kleju Stosowanie połączeń czysto klejowych jako połączeń montażowych elementów nośnych w zasadzie nie znajduje zastosowania. W normie PN-EN połączenia klejone zakwalifikowano jako specjalne i nie podano żadnych wytycznych ich wykonywania. Jedyne informacje dotyczące klejenia konstrukcji metalowych budowlanych zawarte w normach projektowania dotyczą konstrukcji aluminiowych i podano je w załączniku informacyjnym M do PN-EN Zawarto tam następujące informacje: a)klejenia w zasadzie nie należy stosować do połączeń głównych, b)spajanie klejem jest odpowiednie dla elementów drugorzędnych, c)połączenie klejone należy konstruować w taki sposób, aby skleina pracowała tylko na ścinanie. 62

63 Poznań Na świecie są prowadzone próby zastosowania (lub są już stosowane) klejenia elementów takich jak elementy barierek, niektórych elementów elewacji lub np. płyt ortotropowych SPS (Steel – Polymer – Steel) [11]. Połączenia klejowe elementów prefabrykowanych i elewacyjnych Połączenia klejowo - wkrętowe Według dostępnych wyników badań [14], współpraca wkrętów i kleju przy przenoszeniu obciążeń okazała się niemożliwa ze względu na zbyt różną charakterystykę podatności skleiny i wkrętów. Nie wyklucza to stosowania tych połączeń przy zmienionej technologii. 63

64 Poznań W praktyce stosowane są połączenia klejowo – śrubowe, używane głównie w trakcie napraw. Wytyczne ich stosowania zawarto w instrukcji IBDiM [16]. Pewne informacje zwarto też np. w [1]. Połączenia klejowo – śrubowe wymienianego tężnika (wg M. Łagody [15]) Węzeł mostu – eksploatacja od lat 70-tych (wg H. Pasternaka [20]) Połączenia śrubowo-klejowe 64

65 Poznań Dziękuję za uwagę

66 Poznań Literatura 1.Brockmann W., Neeb T., Stand der Klebtechnik im Stahlbau. Stahlbau 70 (2001), Heft 2 s Bródka J., Kozłowski, A. Połączenia rygli z rurowymi słupami przy zastosowaniu standardowych śrub zakładanych jednostronnie. Konstrukcje Stalowe nr 5/1997, s Bródka J., Broniewicz M., Giżejowski M., Kształtowniki gięte. Poradnik projektanta. Polskie Wydawnictwo Techniczne. Rzeszów Bródka J., Garncarek R., Miłaczewski K., Blachy fałdowe w budownictwie stalowym. Arkady. Warszawa Bródka J., Konstrukcje stalowe z rur. 6.DAFA M Wytyczne doboru łączników do montażu stalowych blach profilowych dachów i ścian, DAFA 2008 (oprac. M. Bober). 7.DAFA M Podręcznik oceny jakości wykonania lekkich metalowych obudów, DAFA 2008 (oprac. M. Fisher). 8.ECCS Publication No79: European Recommendation for Bolted connections with Injection Bolts. ECCS 1994 (www.eccspublications.eu).www.eccspublications.eu 9.ESDEP: Esdep lectures note WG 11. Connection design: static loading (materiały kursowe, udostępnione w Internecie). 10.Fałkowski J., Pancewicz Z., Klejone połączenia elementów stalowych z zastosowaniem śrub sprężających. Inżynieria i Budownictwo, nr 1/ 1973, str Feldman M., i in., Kleben im Stahlbau, Stahlbau 75 (2006), Heft 10, s. 834 do Gresnigt A.M., Sedlacek G., Paschen M., Injection Bolts to Repair Old Bridges, str (www.epicuro.co.uk/uploads/349.pdf).www.epicuro.co.uk/uploads/349.pdf 13.Jezierski J., Kowalik M., Aspekty technologiczno-montażowe wkrętów samoformujących gwint metryczny, Technologia i Automatyzacja Montażu, 2/2001, str. 60 do Król P.A., Żółtowski W., Badania doświadczalne nośności doraźnej zakładkowych połączeń klejowych, wkrętowych i klejowo- wkrętowych. Inżyniera i Budownictwo, grudzień 2007, str. 667 do Łagoda M., Połączenia klejowe przy wzmacnianiu i naprawie mostów stalowych.. Inżyniera i Budownictwo, sierpień 2010, str. 426 do Łagoda M.,: Zalecenia w sprawie stosowania połączeń niejednorodnych do naprawy i budowy mostów stalowych. Zeszyt 41 IBDiM, seria informacje i instrukcje, Warszawa Łaguna J., Nowe wymagania dotyczące śrub w konstrukcjach stalowych. Inżynier Budownictwa, wrzesień 2007, str. 69 do

67 Poznań Łaguna J., Łypacewicz K., Połączenia śrubowe i nitowe, Arkady. Warszawa Mucha J., Klasyfikacja oraz charakterystyka połączeń nitowanych bezotworowo, Technologia i Automatyzacja Montażu, 4/2007, str. 7 do Pasternak H., Schwarzlos A., The application of adhesives in steel structures. VIII Konferencja Naukowa pt. Połączenia i węzły w konstrukcjach metalowych, Olsztyn - Łańsk, października Packer J.A., Wardenier J., Zhao X.L., Vegte G.J., Kurobane Y.: Design guide For rectangular hollow section (RHS) joints under predominantly static loading. CIDECT Praca zbiorowa pod redakcją Jana Bródki i Aleksandra Kozłowskiego: Projektowanie i obliczanie połączeń i węzłów konstrukcji stalowych, Polskie Wydawnictwo Techniczne. Rzeszów Wuwer W. Podatne połączenia na sworznie jednostronne w prętowych konstrukcjach cienkościennych. Zeszyty naukowe Politechniki Śląskiej, seria Budownictwo z. 105, Gliwice Cacko R., Czyżewski P., Numeryczne modelowanie kształtowania i obciążania połączeń nitowanych bezotworowo, Przegląd Mechaniczny, 7-8/2005, str. 50 do Tubielewicz K., Turczyński K., Kształtowanie połączeń blach prasowanych na zimno, Technologia i Automatyzacja Montażu, 2/2001, str. 66 do Tubielewicz K., Turczyński K., Zastosowanie połączeń blach prasowanych na zimno w konstrukcji podestów budowlanych, Przegląd Mechaniczny, 12/2008, str. 19 do 24. Wykłady w ramach Warsztatów Pracy Projektanta2012: 27.Zamorowski J., Gremza G.: Współczesne sposoby łączenia zimno elementów stalowych i aluminiowych. XXVII Ogólnopolskie Warsztaty Pracy Projektanta Konstrukcji, marzec 2012, tom I, str Łaguna J.: Obliczanie i konstruowanie połączeń na łączniki mechaniczne. XXVII Ogólnopolskie Warsztaty Pracy Projektanta Konstrukcji, marzec 2012, tom II, str Materiały techniczne i reklamowe firm (w spisie uwzględniono również materiały wykorzystane w wykładzie [27]: 29.Materiały reklamowe firmy AJAX 30.Materiały reklamowe firmy ALKAZ 31.Materiały reklamowe firmy ASMET. 32.Materiały reklamowe firmy ARGIP. 33.Materiały reklamowe firmy AVDEL. 34.Materiały reklamowe firmy BOLHOFF. 35.Materiały reklamowe firmy BRITISH STEEL. 67

68 Poznań Materiały reklamowe firmy CORUS BAUSYSTEME. 37.Materiały reklamowe firmy EJOT. 38.Materiały reklamowe firmy ESSVE. 39.Materiały reklamowe firmy GROSS. 40.Materiały reklamowe firmy HUCK i HALIMPEX. 41.Materiały reklamowe firmy INOXA. 42.Materiały reklamowe firmy KALZIP. 43.Materiały reklamowe firmy KONWERT SOSNOWIEC. 44.Materiały reklamowe firmy LINDAPTER (www.lindapter.com). 45.Materiały reklamowe firmy LEUJENE BOLT COMPANY (www.leujeunebolt.com). 46.Materiały reklamowe firmy LOCTITE. 47.Materiały reklamowe firmy MASTERFIX. 48.Materiały reklamowe firmy MEGARES. 49.Materiały reklamowe firmy METAL COATINGS INTERNATIONAL. 50.Materiały reklamowe firmy METSEC. 51.Materiały reklamowe firmy NORD-LOCK AB (www.nord-lock.com). 52.Materiały reklamowe firmy PEINER. 53.Materiały reklamowe firmy SFS INTEC. 54.Materiały reklamowe firmy SPS TECHNOLOGIES. 55.Materiały reklamowe firmy STALMUT. 56.Materiały reklamowe firmy ST LOUIS SCREW AND BOLT. 57.Materiały reklamowe firmy ŚRUBENA UNIA. 58.Materiały reklamowe firmy TC BOLT COMPANY. 59.Materiały reklamowe firmy ORBITAL FASTENERS (www.orbitalfasteners.co.uk).

69 Poznań Niektóre normy przywołane w tekście wystąpienia: A.PN-EN : Eurokod 3 - Projektowanie konstrukcji stalowych. Część Projektowanie węzłów B.PN-EN : Eurokod 3 - Projektowanie konstrukcji stalowych - Część 1-4 – Reguły ogólne - Reguły uzupełniające dla stali nierdzewnych C.PN-EN :2008/NA:2010/AC:2009/Ap:2010 Eurokod 3. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-3: Reguły ogólne. Reguły uzupełniające dla konstrukcji z kształtowników i blach profilowanych na zimno. D.PN-EN :Wykonanie konstrukcji stalowych i aluminiowych. Część 2. Wymagania dotyczące konstrukcji stalowych. E.PN-ISO 8991:1996 System oznaczeń części złącznych. F.PN-EN ISO : 1997 Własności mechaniczne części złącznych ze stali nierdzewnych, odpornych na korozję. Śruby i śruby dwustronne. G.PN-EN ISO : 2000 Własności mechaniczne części złącznych ze stali nierdzewnych, odpornych na korozję. Nakrętki. H.PN-EN ISO : 2000 Własności mechaniczne części złącznych ze stali nierdzewnych, odpornych na korozję. Śruby bez łba z gwintem na całej długości oraz podobne części złączne nie podlegające rozciąganiu. I.PN-EN ISO :2009 Własności mechaniczne części złącznych ze stali nierdzewnej – Cześć 4: Wkręty samogwintujące. J.PN-EN :2008 Zestawy śrubowe do połączeń niesprężanych. Część 1: Wymagania ogólne. K.PN-EN Zestawy śrubowe wysokiej wytrzymałości do połączeń sprężanych. Część 1: Wymagania ogólne. L.PN-EN : 2007 Zestawy śrubowe wysokiej wytrzymałości do połączeń sprężanych. Część 2: Badanie przydatności do połączeń sprężanych. M.PN-EN Zestawy śrubowe wysokiej wytrzymałości do połączeń sprężanych. Część 3: System HR. Zestawy śruby z łbem sześciokątnym i nakrętki sześciokątnej.

70 Poznań Niektóre normy przywołane w tekście wystąpienia: O.PN-EN Zestawy śrubowe wysokiej wytrzymałości do połączeń sprężanych. Część 4: System HV. Zestaw śruby z łbem sześciokątnym i nakrętki sześciokątnej. P.PN-EN Zestawy śrubowe wysokiej wytrzymałości do połączeń sprężanych. Część 5: Podkładki okrągłe. Q.PN-EN Zestawy śrubowe wysokiej wytrzymałości do połączeń sprężanych. Część 6: Podkładki okrągłe ze ścięciem. R.PN-EN Zestawy śrubowe wysokiej wytrzymałości do połączeń sprężanych. Część 7: System HR. Zestaw śruby z łbem stożkowym i nakrętki. S.PN-EN Zestawy śrubowe wysokiej wytrzymałości do połączeń sprężanych. Część 8: System HV. Zestaw śruby pasowanej z łbem sześciokątnym i nakrętki sześciokątnej. T.PN-EN :2009 Zestawy śrubowe wysokiej wytrzymałości do połączeń sprężanych. Część 9: System HR lub HV. Zestawy śruby i nakrętki z bezpośrednim wskaźnikiem napięcia. U.PN-EN :2009 Zestawy śrubowe wysokiej wytrzymałości do połączeń sprężanych. Część 10: System HRC. Zestawy śruby i nakrętki z kalibrowanym sprężaniem.


Pobierz ppt "Poznań 30.01.2013 Nowoczesne łączniki w konstrukcjach stalowych Grzegorz Gremza, Jan Zamorowski, Politechnika Śląska Katedra Konstrukcji Budowlanych."

Podobne prezentacje


Reklamy Google