Σχεδιαςμόσ καταςκευϊν ςυγκολλιςεων με κυρίωσ ςτατικό φορτίο

Transcript

1 2016 Σχεδιαςμόσ καταςκευϊν ςυγκολλιςεων με κυρίωσ ςτατικό φορτίο 3.06

2 Περιεχόμενα Σχεδιαςμόσ καταςκευϊν ςυγκολλιςεων με κυρίωσ ςτατικό φορτίο Συμπεριφορά των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων υπό ςτατικι ι κυρίωσ ςτατικι φόρτιςθ (1) Συμπεριφορά των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων υπό ςτατικι ι κυρίωσ ςτατικι φόρτιςθ (2) Συμπεριφορά των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων υπό ςτατικι ι κυρίωσ ςτατικι φόρτιςθ (3) Ερωτιςεισ

3 3.06-1Σχεδιαςμόσ καταςκευών ςυγκολλήςεων με κυρίωσ ςτατικό φορτίο Συμπεριφορά των ςυγκολλητών ςυνδζςεων υπό ςτατική ή κυρίωσ ςτατική φόρτιςη (1) Πρόλογοσ Οι ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ ςε καταςκευζσ από διάφορεσ περιοχζσ παραγωγισ (π.χ. εργαςία δομικοφ χάλυβα, καταςκευι οχθμάτων, καταςκευι μθχανικϊν ειδϊν, καταςκευζσ δεξαμενϊν και αγωγϊν) μποροφν να υπόκεινται ςε διαφορετικζσ καταπονιςεισ. Αυτζσ οι καταπονιςεισ μποροφν να οδθγιςουν ςτουσ ακόλουκουσ τφπουσ κραφςθσ: 1. Θραφςθ υπό ςτατικι ι κυρίωσ ςτατικι φόρτιςθ όλκιμθ κραφςθ ψακυρι κραφςθ λαμελοειδισ ςχάςθ κραφςθ λόγω ςτακερότθτασ 2. Θραφςθ υπό καταπόνθςθ από κερμακραςία με εξάρτθςθ του ορίου διαρροισ από τθ κερμοκραςία επίδραςθ υψθλϊν κερμοκραςιϊν, κραφςθ λόγω διάβρωςθσ επίδραςθ χαμθλϊν κερμοκραςιϊν ψακυρι κραφςθ 3. Θραφςθ υπό δυναμικι φόρτιςθ κραφςθ λόγω κόπωςθσ επίδραςθ των φορτίων κροφςθσ Κάκε καταςκευι και κάκε μία από τισ ςυγκολλθτζσ τθσ ςυνδζςεισ κα πρζπει να αντιςτακοφν ςτθν καταπόνθςθ χωρίσ να τεκεί ςε κίνδυνο θ λειτουργία τθσ κατά τθ διάρκεια προγραμματιςμζνθσ ανκεκτικότθτασ. Συμπεριφορά των ςυγκολλητών ςυνδζςεων υπό ςτατική ή κυρίωσ ςτατική φόρτιςη 1. Μονοαξονική καταπόνηςη Τα διαγράμματα τάςθσ-παραμόρφωςθσ τα οποία ζχουν κακοριςτεί μζςω τθσ μονοαξονικισ δοκιμισ εφελκυςμοφ με προτυποποιθμζνα δείγματα είναι κακοριςτικά για τθ διαςταςιολόγθςθ των ςτατικά ι κυρίωσ ςτατικά φορτιςμζνων ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων. Παρζχουν ςθμαντικζσ πλθροφορίεσ για τθ ςτατικι αντίςταςθ και αντοχι των υλικϊν που ζχουν χρθςιμοποιθκεί. Υπάρχει διαφοροποίθςθ μεταξφ των μετάλλων με ζνα εκτεταμζνο εφροσ διαρροισ (π.χ. ανκρακοχάλυβεσ) και υλικϊν ςκλιρυνςθσ χωρίσ εφροσ διαρροισ (π.χ. κράματα αλουμινίου). 2

4 Διάγραμμα τάςθσ-παραμόρφωςθσ ενόσ μετάλλου με χαρακτθριςτικό εφροσ διαρροισ και ενόσ μετάλλου χωρίσ εφροσ διαρροισ. Το τυπικό είδοσ τθσ κραφςθσ ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων οι οποίεσ είναι υπό μονοαξονικι, ςτατικι ι κυρίωσ ςτατικι καταπόνθςθ είναι θ όλκιμθ κραφςθ. Σε αυτι τθ ςφνδεςθ αναφερόμαςτε επίςθσ για πλαςτικι κραφςθ. Κατά τθ διάρκεια πλαςτικισ κραφςθσ, προκφπτει μια ανεπικφμθτθ παραμόρφωςθ του ςυςτατικοφ ι τθσ ςφνδεςθσ. Κατά τθν εξακρίβωςθ ότι υπάρχει πλαςτικι κραφςθ, γενικά δε λαμβάνουμε υπ'όψθ τισ παραμζνουςεσ τάςεισ, τισ ςυγκεντρϊςεισ τάςεων και τθν τοπικι διαρροι ςε δομικζσ ι ςε ςχζςθ με τθν παραγωγι εγκοπζσ. 3

5 Συμπεριφορά των ςυγκολλητών ςυνδζςεων υπό ςτατική ή κυρίωσ ςτατική φόρτιςη (2) 2. Πολυαξονική καταπόνηςη Όταν ζνα ςυςτατικό καταπονείται, δεν παραμορφϊνεται μόνο ςτθν κατεφκυνςθ τθσ δρϊςασ δφναμθσ αλλά επίςθσ ςε εγκάρςιεσ κατευκφνςεισ (q. v ). Ζπειτα εγκάρςιεσ παραμορφϊςεισ με πρόςθμα που είναι αντίκετα ςτο πρόςθμο τθσ παραμόρφωςθσ ςτθν κατεφκυνςθ τθσ δρϊςασ δφναμθσ: Εφελκυςτικι καταπόνθςθ Εγκάρςια ςυςτολι Θλιπτικι καταπόνθςθ Εγκάρςια διαςτολι Όταν το υλικό είναι ςτο γραμμικό-ελαςτικό εφροσ, οι εγκάρςιεσ παραμορφϊςεισ e q είναι ανάλογεσ των αξονικϊν παραμορφϊςεων e l. Η ςτακερά αναλογικότθτασ από το Ελλθνικό γράμμα μ και επίςθσ ονομάηεται ςυντελεςτισ εγκάρςιασ ςυςτολισ ι ςυντελεςτισ Poisson (Γάλλοσ μακθματικόσ, ). Η μθ-διάςτατθ τιμι μ-χάλυβα είναι μ = 0.3. Οι εγκάρςιεσ παραμορφϊςεισ είναι ςυχνά μερικϊσ ι πλιρωσ παρεπαρεμποδιςμζνεσ ςτα ςυςτατικά. Αυτό εφαρμόηεται ιδιαίτερα για τθν περιοχι των εγκοπϊν. Εντόσ τθσ αντοχισ των υλικϊν, οι εγκοπζσ γενικά κεωροφνται ωσ διαταραχζσ τθσ ροισ τθσ δφναμθσ ςε ζνα ςυςτατικό. Η ροι τθσ δφναμθσ μπορεί να αναπαραςτακεί γραφικά μζςω δυναμικϊν γραμμϊν. Εγκοπζσ αυτοφ του είδουσ ονομάηονται δομικζσ εγκοπζσ. Σε ςυγκολλθτά ςυςτατικά προκφπτουν κυρίωσ ςτισ ςυνδζςεισ. 4

6 Φαινόμενα εγκοπϊν Σε μια παραςτατικι αίςκθςθ, οι εγκοπζσ οδθγοφν ςε μια ςυγκζντρωςθ των δυναμικϊν γραμμϊν και ζτςι, ςε μια αφξθςθ των τάςεων ςτθν περιοχι των εγκοπϊν. Η αφξθςθ τθσ τάςθσ ςχετίηεται με τθν πυκνότθτα των δυναμικϊν γραμμϊν, δθλ. όςο βακφτερθ και πιο αιχμθρι θ εγκοπι, τόςο υψθλότερθ θ αφξθςθ τθσ τάςθσ. Μνημονική πρόταςη: Φαινόμενα εγκοπϊν ςε ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ Αν φανταςτοφμε τισ δυναμικζσ γραμμζσ ωσ γραμμζσ ροισ, οι τάςεισ είναι ανάλογεσ με τθν ταχφτθτα τθσ ροισ. 5

7 Συμπεριφορά των ςυγκολλητών ςυνδζςεων υπό ςτατική ή κυρίωσ ςτατική φόρτιςη (3) Οι υψθλζσ αξονικζσ παραμορφϊςεισ, που προκφπτουν από τθ ςυγκζντρωςθ τάςεων των αξονικϊν τάςεων ςτθν ονομαηόμενθ ρίηα εγκοπισ, κα πρζπει να οδθγοφν ςε ανάλογεσ εγκάρςιεσ ςυςτολζσ όπωσ περιγράφονται παραπάνω. Ωςτόςο, αυτζσ οι εγκάρςιεσ ςυςτολζσ παρεμποδίηονται από τισ παρακείμενεσ περιοχζσ του υλικοφ. Αυτό οδθγεί ςε 3 αξονικζσ εφελκυςτικζσ ςυνκικεσ τάςεων. Αυτό με τθ ςειρά του οδθγεί ςε μια αλλαγι τθσ ςυμπεριφοράσ του υλικοφ επίςθσ ςτθν περίπτωςθ ανκεκτικϊν υλικϊν, που ονομάηεται ευκραυςτότθτα λόγω ςυνκθκϊν τάςεων. Το παραπάνω ςχιμα δείχνει μια αφξθςθ τθσ αντοχισ του υλικοφ ενϊ ταυτόχρονα θ ικανότθτα παραμόρφωςθσ μειϊνεται. Αυτό μπορεί να οδθγιςει ςε ψακυρι κραφςθ, δθλ. μια ψακυρι κραφςθ ςε ζνα ςυςτατικό. Επιπρόςκετα ςτισ ςυνκικεσ τάςεων, θ ικανότθτα παραμόρφωςθσ επθρεάηεται από πολυ-αξονικζσ ςυνκικεσ τάςεων και επίςθσ μπορεί να προκλθκεί από μια ςυςςϊρευςθ των ςυγκολλιςεων. Επίδραςθ τθσ παρεμποδιςμζνθσ εγκάρςιασ επζκταςθσ ςφμφωνα με το Wesche, Καταςκευαςτικά υλικά για δομικά ςτοιχεία Σθμείωςθ αναφοράσ: Στο ςχιμα δε δίδεται θ παραμόρφωςθ ε, αλλά θ επιμικυνςθ Δl [mm] 6

8 -1.04 Ερωτήςεισ Ποιερ ηπιαξονικέρ ζςνθήκερ ηάζεων αςξάνοςν ηον κίνδςνο ηηρ ψαθςπήρ θπαύζηρ; ΕΡΩΣΗΗ A Θλίψη - θλίψη - θλίψη B Θλίψη - εφελκυσμός - θλίψη C Εφελκυσμός - θλίψη - θλίψη D Εφελκυσμός - εφελκυσμός - εφελκυσμός E Θλίψη - θλίψη - εφελκυσμός 7