Βαςικόσ χεδιαςμόσ υγκολλιςεων

Transcript

1 2016 Βαςικόσ χεδιαςμόσ υγκολλιςεων 3.04

2 Περιεχόμενα Βαςικόσ χεδιαςμόσ υγκολλιςεων I Εκπαιδευτικοί τόχοι/ Επικυμθτά Αποτελζςματα Προεπιςκοπιςεισ Σάςεισ ςε ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ Ενεργζσ διαςτάςεισ των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων (1) Ενεργζσ διαςτάςεισ των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων (2) χζδιο πάχουσ ραφισ των γωνιακϊν ςυγκολλιςεων (1) χζδιο πάχουσ ραφισ των γωνιακϊν ςυγκολλιςεων (2) χζςθ για τον υπολογιςμό των τάςεων ςτισ ςυγκολλιςεισ (1) χζςθ για τον υπολογιςμό των τάςεων ςτισ ςυγκολλιςεισ (2) χζςθ για τον υπολογιςμό των τάςεων ςτισ ςυγκολλιςεισ (3) Πολυ-αξονικζσ τάςεισ ςτισ ςυγκολλιςεισ Ερωτιςεισ Βαςικόσ χεδιαςμόσ υγκολλιςεων II Βαςικι παραδοχι για τθν εφαρμογι τθσ ζννοιασ των ονομαςτικϊν τάςεων Αντοχι ςε καταπόνθςθ των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων με τιξθ (1) Αντοχι ςε καταπόνθςθ των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων με τιξθ (2) Αντοχι ςε καταπόνθςθ των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων με τιξθ (3) Αντοχι ςε καταπόνθςθ ςθμειακά ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων με αντίςταςθ (1) Αντοχι ςε καταπόνθςθ ςθμειακά ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων με αντίςταςθ (2) Αντοχι ςε καταπόνθςθ ςθμειακά ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων με αντίςταςθ (3) Αντοχι ςε καταπόνθςθ ςθμειακά ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων με αντίςταςθ (4) Ερωτιςεισ Βαςικόσ χεδιαςμόσ υγκολλιςεων III Άκαμπτθ ςφνδεςθ μιασ οπισ ανφψωςθσ (1) Άκαμπτθ ςφνδεςθ μιασ οπισ ανφψωςθσ (2) Άκαμπτθ ςφνδεςθ μιασ οπισ ανφψωςθσ (3)

3 Άκαμπτθ ςφνδεςθ μιασ κονςόλασ (1) Άκαμπτθ ςφνδεςθ μιασ κονςόλασ (2) υγκολλθτι δοκόσ-i που καταπονείται από διάτμθςθ και κάμψθ υγκολλθτι ςφνδεςθ μεταξφ μιασ εφελκυςτικισ ράβδου και ενόσ κομβοελάςματοσ υγκολλθτι ςφνδεςθ ενόσ μοχλοφ Ερωτιςεισ

4 Βαςικόσ χεδιαςμόσ υγκολλήςεων I Εκπαιδευτικοί τόχοι/ Επιθυμητά Αποτελζςματα κοπόσ Λεπτομερισ κατανόθςθ τθσ ςχζςθσ μεταξφ εξωτερικϊν φορτίων ςε καταςκευζσ, εςωτερικϊν δυνάμεων και καταπονιςεων που ειςάγονται ειδικά ςε ςχζςθ με τισ ςυγκολλιςεισ. Περιοχι μελζτθσ Είδθ τάςεων ςε ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ (ονομαςτικι τάςθ, τάςθ κερμοφ ςθμείου, τάςθ εγκοπϊν) Σάςεισ ςε μετωπικζσ ςυγκολλιςεισ, τάςεισ ςε γωνιακζσ ςυγκολλιςεισ Τπολογιςμόσ των μεταβλθτϊν των διατομϊν των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων Κακοριςμόσ των ονομαςτικϊν τάςεων ςε μονζσ ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ Κακοριςμόσ των τιμϊν αναφοράσ των τάςεων εξαιτίασ πολυ-αξονικισ καταπόνθςθσ Κακοριςμόσ τθσ ςχεδιαςτικισ αντοχισ των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων με τόξο και με αντίςταςθ Κατεργαςμζνα παραδείγματα υπολογιςμοφ των ονομαςτικϊν τάςεων ςε ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ Βαςικζσ τάςεισ, ονομαςτικζσ/κανονικζσ τάςεισ, διατμθτικζσ τάςεισ, κφκλοσ Mohr υγκζντρωςθ τάςεων, ςυντελεςτισ-k, SCF ελαςτικό, ςυντελεςτισ ςυγκζντρωςθσ παραμόρφωςθσ υντελεςτισ περιοριςμοφ. Τπολογιςμόσ τάςεων με τθ μζκοδο των πεπεραςμζνων ςτοιχείων. Πειραματικι ελαςτικότθτα: μθκυνςίμετρα, φωτοελαςτικότθτα, μζκοδοσ Moiré, ολογραφία Επικυμθτά Αποτελζςματα Πλιρθσ εξιγθςθ των διαφορετικϊν ειδϊν τάςεων ςε ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ (ονομαςτικι τάςθ, τάςθ κερμοφ ςθμείου, τάςθ εγκοπϊν) Λεπτομερισ υπολογιςμόσ απλϊν ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων (εςωτερικζσ δυνάμεισ) Τπολογιςμόσ ονομαςτικϊν τάςεων ςε ςυγκολλιςεισ Τπολογιςμόσ ςυνδυαςμζνων τάςεων ςε ςυγκολλιςεισ (υπζρκεςθ) 3

5 -1-02 Προεπιςκοπήςεισ 3.04 Η ροι ιςχφοσ και οι ςυςχετιςμζνεσ εμφανιηόμενεσ τάςεισ μποροφν να απλοποιθκοφν διαγραμματικά με δυναμικζσ γραμμζσ. τθ βιβλιογραφία ςυχνά αναφζρεται ωσ τροχιά τάςεων, όπωσ διανφςματα με τθν κατεφκυνςθ τθσ κφριασ τάςθσ. Οι τροχιζσ τάςεων περνοφν χωρίσ να αλλάηουν τθν κατεφκυνςθ από τισ μετωπικζσ ςυγκολλιςεισ μζςω (του ςχιματοσ). Ροι ιςχφοσ και προφίλ τάςθσ ςε μια μετωπικι ςυγκόλλθςθ ε αντίκεςθ, ςτισ γωνιακζσ ςυγκολλιςεισ ςτθν περιοχι ςφνδεςθσ των ςυγκρουόμενων βαςικϊν υλικϊν πραγματοποιείται μια ανακατεφκυνςθ των τροχιϊν τάςεων. (ςχιμα). 4

6 Ροι ιςχφοσ και προφίλ τάςθσ ςε μια διπλι γωνιακι ςυγκόλλθςθ Αυτό προχωρά παράλλθλα με γεωμετρικά ςυςχετιηόμενεσ ςυγκεντρϊςεισ τάςεων ςτισ εγκοπζσ. Αυτζσ ςυχνά αναφζρονται ωσ καταςκευαςτικζσ εγκοπζσ και προκφπτουν ςε ςυγκολλθτά ςυςτατικά ςτισ ςυνδζςεισ. Οι δυναμικζσ γραμμζσ ςυςςωρεφονται ςε αυτά τα ςθμεία. Η πυκνότθτα τθσ δυναμικισ γραμμισ είναι ζνα μζτροσ αφξθςθσ τθσ τάςθσ. Όςο πιο ζντονο το αποτζλεςμα, τόςο μεγαλφτερθ θ αφξθςθ τθσ τάςθσ. Κακϊσ οι ςυγκεντρϊςεισ τάςεων που προκφπτουν δεν ανιχνεφονται ςυχνά, τότε ο περιοριςμόσ γίνεται από προδιαγραφζσ ςχεδιαςμοφ. Οι ςυγκεντρϊςεισ τάςεων λαμβάνονται υπ'όψθ διαφορετικά ςτισ ζννοιεσ ανάλυςθσ που ταξινομοφνται παρακάτω. 1. Ζννοια ονομαςτικισ τάςθσ 2. Ζννοια δομικισ τάςθσ 3. Ζννοια τάςθσ εγκοπϊν το κεφάλαιο 3.04 αναφζρεται θ ζννοια τθσ ονομαςτικισ τάςθσ. Για τθν ζννοια αυτι, οι ςυγκεντρϊςεισ τάςεων ςτθν πλευρά των τάςεων δεν λαμβάνεται υπ' όψθ. Αυτό γίνεται αργότερα ςτθν πλευρά που φζρει φορτία. 5

7 Σάςεισ ςε ςυγκολλητζσ ςυνδζςεισ Μετά τθν εξιγθςθ των τάςεων των υλικϊν που προκφπτουν από τθ δρϊςα καταπόνθςθ αξονικι δφναμθ N, διατμθτικι δφναμθ V και ροπι κάμψθσ M ςτο κεφάλαιο 3.01 τϊρα μελετϊνται οι ιδιαιτερότθτεσ των τάςεων ςτισ ςυγκολλιςεισ και τισ ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ. Οι τάςεισ ςτισ ςυγκολλιςεισ μποροφν να κατθγοριοποιθκοφν ωσ προσ το είδοσ και τθ διεφκυνςθ των δράςεων και το είδοσ τθσ ςυγκόλλθςθσ. Αξονικζσ τάςεισ παράλλθλα ςτθ διαμικθ κατεφκυνςθ τθσ ςυγκόλλθςθσ Η τάςθ τθσ ςυγκόλλθςθσ ς II που δρα ςτθ διαμικθ διεφκυνςθ τθσ ςυγκόλλθςθσ δε κα πρζπει να λαμβάνεται υπ'όψθ για ςτατικά ι κυρίωσ ςτατικά φορτιςμζνεσ δομζσ. Αξονικζσ τάςεισ κάκετα ςτθ διαμικθ κατεφκυνςθ τθσ ςυγκόλλθςθσ Ο εφελκυςμόσ των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων εμφανίηεται ςε μετωπικζσ ςυνδζςεισ οι οποίεσ καταπονοφνται κάκετα ςτθ διεφκυνςθ τθσ ςυγκόλλθςθσ, και ςυχνά δεν απαιτοφν μακθματικι απόδειξθ αν το κακοριςμζνο ελάχιςτο όριο ελαςτικότθτασ και αντοχι ςε εφελκυςμό τθσ ςυγκόλλθςθσ δεν είναι μικρότερθ από αυτι του υλικοφ βάςθσ. Μπορεί να απαιτείται δοκιμι τθσ ποιότθτασ ςυγκόλλθςθσ. Η τάςθ ςυγκόλλθςθσ προκφπτει ςε ςυνδζςεισ-t ςε τάςεισ ςτθ διεφκυνςθ κάκετα ςτθ ςυγκόλλθςθ και κα είναι ζτςι. 6

8 Διατμθτικζσ τάςεισ παράλλθλα ςτθ διαμικθ κατεφκυνςθ τθσ ςυγκόλλθςθσ Η τάςθ ςυγκόλλθςθσ τ II εμφανίηεται ςε πλευρικζσ ςυγκολλιςεισ και προκαλείται από ςυνδυαςμό διατμθτικϊν και καμπτικϊν φορτίων και κα πρζπει να εξακριβωκεί με υπολογιςμό. Διατμθτικζσ τάςεισ κάκετα ςτθ διαμικθ κατεφκυνςθ τθσ ςυγκόλλθςθσ Η τάςθ ςυγκόλλθςθσ εμφανίηεται ςε γωνιακζσ ςυγκολλιςεισ μζςω δράςεων κάκετα ςτθ διαμικθ διεφκυνςθ τθσ ςυγκόλλθςθσ και κα πρζπει να εξακριβωκεί με υπολογιςμό. ε γωνιακζσ ςυγκολλιςεισ θ τάςθ ζχει το ίδιο ποςό με τθν τάςθ. Οριηόντια φόρτιςθ 7

9 Κατακόρυφθ φόρτιςθ 8

10 Ενεργζσ διαςτάςεισ των ςυγκολλητϊν ςυνδζςεων (1) υγκολλήςεισ με διείςδυςη Σο προδιαγραφόμενο πάχοσ ραφισ μετωπικϊν ςυγκολλιςεων με διείςδυςθ κακορίηεται από το πάχοσ του υλικοφ προσ κατεργαςία των ςυςτατικϊν που πρόκειται να ενωκοφν. Αν το πάχοσ του υλικοφ προσ κατεργαςία των ςυςτατικϊν ποικίλλει, το προδιαγραφόμενο πάχοσ ραφισ των ςυςτατικϊν ποικίλλει, το προδιαγραφόμενο πάχοσ ραφισ ανταποκρίνεται ςτο πάχοσ του υλικοφ προσ κατεργαςία του μικρότερου ςυςτατικοφ. Η διαφορά του πάχουσ του υλικοφ προσ κατεργαςία ςτο παράδειγμα παρακάτω μπορεί να μθν υπερβαίνει τα 10 mm. θμείωςθ: φμφωνα με το EN 22553, Πίνακασ 5, ο προςδιοριςμόσ του πάχουσ ραφισ μιασ μετωπικισ ςυγκόλλθςθσ είναι "s". Προδιαγραφόμενο πάχοσ ραφισ των μετωπικϊν ςυγκολλιςεων με διείςδυςθ τθν περίπτωςθ δυναμικά φορτιςμζνων ελαςμάτων μετωπικισ ςφνδεςθσ διαφορετικοφ πάχουσ, μπορεί να δθμιουργθκεί από τθ ςυγκόλλθςθ μια μζγιςτθ διαφορά των 3 mm. 9

11 Μήκοσ ςυγκόλληςησ Σο προδιαγραφόμενο μικοσ ςυγκόλλθςθσ lw ανταποκρίνεται ςτο πλιρεσ μικοσ τθσ ςυγκόλλθςθσ ι ςτο πλάτοσ των ςυςτατικϊν που πρόκειται να ενωκοφν. Αυτό μπορεί μόνο να υποτεκεί αν τα άκρα τθσ ςυγκόλλθςθσ ζχουν ελευκερία ςφαλμάτων. Η ελευκερία από τα ςφάλματα μπορεί να επιτευχκεί με τθ διάταξθ run on/run off τμθμάτων (λαμάκια ςοκκόρου) ι επίςθσ από άλλα κατάλλθλα μζτρα. (Μετά τθν ολοκλιρωςθ τθσ ςυγκόλλθςθσ αυτά τα πλακίδια κα πρζπει να απομακρυνκοφν με επαγγελματικό τρόπο, είτε μθχανικά ι με φλόγα ι με κοπι πλάςματοσ, και το ςυςτατικό να λειανκεί ςτθ διαμικθ διεφκυνςθ. Η παφςθ λειτουργίασ των πλακιδίων run-off δεν επιτρζπεται.) 10

12 Ενεργζσ διαςτάςεισ των ςυγκολλητϊν ςυνδζςεων (2) υγκόλληςη μερικήσ διείςδυςησ ε μια μετωπικι ςυγκόλλθςθ όχι πλιρουσ διείςδυςθσ θ ςυγκόλλθςθ με διείςδυςθ είναι μικρόετρθ από το πλιρεσ πάχοσ του υλικοφ βάςθσ. Οι διακοπτόμενεσ μετωπικζσ ςυγκολλιςεισ πρζπει να αποφεφγονται ςτον κανόνα του DIN EN Αν εκτελείται ακόμθ με κυρίωσ ςτατικι φόρτιςθ και δεν εφαρμόηονται άλλεσ υπάρχουςεσ προδιαγραφζσ, μποροφν να αποκτθκοφν πλθροφορίεσ για το υπολογιςτικό πάχοσ ςυγκόλλθςθσ, για παράδειγμα, από το πρότυπο Norm DIN πίνακασ 19. Ζπειτα το πάχοσ τθσ ραφισ δοκιμάηεται με δείγματα πό τθν εργαςία ςασ ι ςε ειδικζσ περιπτϊςεισ με μια δοκιμι διαδικαςίασ. Η εκδοχι με κυκλικι φόρτιςθ των ςυςτατικϊν κα πρζπει να αποφεφγεται! Πλθροφορίεσ για υπολογιςμζνο πάχοσ ραφισ μετωπικϊν ςυγκολλιςεων μθ πλιρουσ διείςδυςθσ χζδιο πάχουσ ραφήσ των γωνιακϊν ςυγκολλήςεων (1) Πάχοσ ραφήσ ε γενικζσ γραμμζσ ιςοςκελείσ μορφζσ ςυγκόλλθςθσ χρθςιμοποιοφνται για τισ αναφερόμενεσ ςυγκολλιςεισ, ονομαςτικά: Επίπεδθ γωνιακι ςυγκόλλθςθ Κυρτι γωνιακι ςυγκόλλθςθ Κοίλθ γωνιακι ςυγκόλλθςθ 11

13 χόλιο: Για ςυγκολλιςεισ άκρων, μπορεί να είναι χριςιμεσ μθ ιςοςκελείσ ςυγκολλιςεισ. b : h = 2 : 1 Σο μικοσ ποδιοφ ςυγκόλλθςθσ μπορεί να προςδιοριςτεί με το "z" z1 : z2 = 2 : 1 Η διάςταςθ του πάχουσ ραφισ "a" που δίδεται ςτα ςκίτςα είναι ίςθ με το φψοσ του ςυςχετιηόμενου ιςοςκελοφσ τριγϊνου. Όριο πάχουσ ραφήσ Σο πάχοσ ραφισ των γωνιακϊν ςυνδζςεων ςυγκόλλθςθσ μπορεί κανονικά να λθφκεί από μια δομικι ανάλυςθ ι τεχνικι τεκμθρίωςθ (ςχζδια). Οριςμζνεσ οριακζσ τιμζσ κα πρζπει να λθφκοφν υπ'όψθ ςτθν τεχνικι τεκμθρίωςθ κακϊσ και κατά τθ διάρκεια τθσ καταςκευισ. Ελάχιςτο πάχοσ ραφισ (min a) Σα ελάχιςτα πάχθ ραφισ κακορίηονται από τα αντίςτοιχα πρότυπα και προδιαγραφζσ, π.χ.: υμφ. με DIN Δομικά κατεργαςιμα: min a = 2.0 mm υμφ. με. DIN EN ιδθροδρομικά οχιματα: min a = 3.0 υμφ. Με Ril 804 -ιδθροδρομικζσ γζφυρεσ: min a = 3.5 mm ΓΙα ςυγκόλλθςθ- για τεχνολογικοφσ λόγουσ το πάχοσ ραφισ των γωνιακϊν ςυγκολλιςεων κα παραμείνει μεταξφ των ακόλουκων ορίων: min a max t [ mm ] Αυτι θ ςχζςθ εφαρμόηεται ςε πάχοσ ελάςματοσ ζωσ 30 mm. Μζγιςτο πάχοσ ραφισ (max a) Καταρχιν, το μζγιςτο πάχοσ ραφισ δεν κα πρζπει να ξεπερνά κατά 0.7 φορζσ το ελάχιςτο πάχοσ ραφισ max a = 0.7 * min t 12

14 Γωνιακζσ ςυγκολλήςεισ με βαθιά διείςδυςη Για μια γωνιακι ςυγκόλλθςθ με βακιά διείςδυςθ ζνα μεγενκυμζνο πάχοσ ςυγκόλλθςθσ a κα πρζπει να λθφκεί υπ'όψθ ςτον υπολογιςμό, όταν θ διείςδυςθ πζρα από το κεωρθτικό ςθμείο ρίηασ e παρουςιάηεται από μια δοκιμι διαδικαςίασ. Αυτό είναι εφαρμοςιμο μόνο για πλιρωσ και μερικϊσ μθχανοποιθμζνθ ςυγκόλλθςθ. Τπολογιςμζνο πάχοσ ςυγκόλλθςθσ Μακροτομι 13

15 χζδιο πάχουσ ραφήσ των γωνιακϊν ςυγκολλήςεων (2) Όρια του μήκουσ ςυγκόλληςησ για άμεςεσ ςυνδζςεισ ε άμεςεσ ςυνδζςεισ το προδιαγεγραμμζνο μικοσ ςυγκόλλθςθσ κα πρζπει να λθφκεί υπ'όψθ ςε ςυνδυαςμό με τον ιδθ αναφερόμενο περιοριςμό του πάχουσ ραφισ. φνδεςθ μόνο με πλευρικζσ ςυγκολλιςεισ φνδεςθ με ςυγκολλιςεισ άκρων και πλευρικζσ ςυγκολλιςεισ Κατανομι τάςεων ςε άμεςεσ ςυνδζςεισ 14

16 Σο αίτιο για τον περιοριςμό του μικουσ ςυγκόλλθςθσ είναι θ ανομοιόμορφθ κατανομι τάςθσ κατά μικοσ του μικουσ ςφνδεςθσ. Όςο μεγαλφτερεσ είναι οι ςυγκολλιςεισ άκρων, τόςο υψθλότερεσ κα είναι οι ςυγκεντρϊςεισ τάςεων ςτα άκρα των ςυγκολλιςεων. Οι ςυγκεντρϊςεισ των τάςεων που προκφπτουν από τθν ανομοιόμορφθ κατανομι τάςεων επιπρόςκετα αυξάνονται από ατζλειεσ ςυγκόλλθςθσ που ςυχνά εμφανίηονται ςτα άκρα τθσ ςυγκόλλθςθσ (π.χ. ςφάλματα άκρων). 15

17 -1-08 χζςη για τον υπολογιςμό των τάςεων ςτισ ςυγκολλήςεισ (1) 3.04 Παρακάτω ταξινομοφνται οι πιο απαραίτθτεσ ςχζςεισ για τον κακοριςμό των τάςεων ςτισ ςυγκολλιςεισ. Επιφάνεια διατομήσ των ςυγκολλήςεων Σάςεισ ςυγκόλληςησ λόγω διαμήκων ή εγκάρςιων δυνάμεων 16

18 χζςη για τον υπολογιςμό των τάςεων ςτισ ςυγκολλήςεισ (2) Σάςεισ ςυγκόλληςησ λόγω καμπτικϊν ροπϊν My Για τον υπολογιςμό των δευτεροβάκμιων ροπϊν τθσ επιφάνειασ Iw,y, γωνιακϊν ςυγκολλιςεων θ επιφάνεια διατομισ των ςυγκολλιςεων φλάντηασ μποροφν να υποτεκοφν ςυγκεντρωμζνεσ ςτο ςθμείο ρίηασ. 17

19 χζςη για τον υπολογιςμό των τάςεων ςτισ ςυγκολλήςεισ (3) Σάςεισ ςυγκόλληςησ εξαιτίασ διατμητικϊν δυνάμεων Vz ι για ςυγκολλιςεισ κατά βιματα ly = Δευτεροβάκμια ροπι εμβαδοφ τθσ ςυνολικισ διατομισ ςε ςχζςθ με τον άξονα-y [ cm4 ] Sy = τατικι ροπι (AF * z) * cm² + AF = Διατομι τθσ φλάντηασ * cm² + 18

20 -1-11 Πολυ-αξονικζσ τάςεισ ςτισ ςυγκολλήςεισ Αν οι ςυγκολλιςεισ υποβάλλονται ςε τάςεισ του ίδιου είδουσ όπωσ οι αξονικζσ τάςεισ 3.04 που προκφπτουν από αξονικζσ δυνάμεισ ι διατμθτικζσ τάςεισ ι που προκφπτουν από διατμθτικζσ δυνάμεισ ι ροπζσ ςτρζψεισ, οι ςυνιςταμζνεσ τάςεισ μποροφν να κακοριςτοφν με γραμμικι υπζρκεςθ, λαμβάνοντασ υπ'όψθ το πρόςθμο. Αν οι ςυγκολλιςεισ υποβάλλονται ςε ταυτόχρονεσ τάςεισ διαφορετικϊν ειδϊν, θ τιμι αναφοράσ πραγματικϊν τάςεων ςτισ ςυγκολλιςεισ κα πρζπει να κακοριςτεί. Η τιμι αναφοράσ των πραγματικϊν τάςεων ςυςτατικϊν, και. των είναι θ γεωμετρικι πρόςκεςθ των μεμονωμζνων τάςεων των Όταν ζχει κακοριςτεί θ τιμι αναφοράσ των πραγματικϊν τάςεων, μόνο το ποςό είναι ςθμαντικό, θ κατεφκυνςθ τθσ ςυνιςταμζνθσ δεν ζχει καμία ςθμαςία. 19

21 Ερωτήςεισ Πνηα είλαη ε ζεκαζία ηνπ ζπκβόινπ (ζίγκα) γηα ηάζεηο ζε ζπγθνιιήζεηο; ΕΡΩΣΗΗ 1 A Δηαηκεηηθή ηάζε ζε δηακήθε θαηεύζπλζε ηεο ζπγθόιιεζεο B Καλνληθή ηάζε ζε δηακήθε θαηεύζπλζε ηεο ζπγθόιιεζεο C Τηκή αλαθνξάο ησλ ηάζεσλ ζηε ζπγθόιιεζε D Καλνληθή ηάζε θάζεηε ζηε δηακήθε θαηεύζπλζε ηεο ζπγθόιιεζεο E Δηαηκεηηθή ηάζε θάζεηε ζηε δηακήθε θαηεύζπλζε ηεο ζπγθόιιεζεο Πνηα είλαη ε δεπηεξνβάζκηα ξνπή ηνπ εκβαδνύ (ξνπή αδξάλεηαο) ηεο ζπγθνιιεηήο ζύλδεζεο ηεο παξαθάηω άθακπηεο ζύλδεζεο δνθώλ; ΕΡΩΣΗΗ 2 A cm 4 B cm 4 C cm 4 D cm 4 E cm 4 Πνηεο εζωηεξηθέο δπλάκεηο ξνπώλ αληίζηνηρα είλαη θαζνξηζηηθέο γηα ηελ εμαθξίβωζε ηεο δηακήθνπο ζπγθόιιεζεο κηαο ζπγθνιιεηήο δηαηνκήο-i θαη πνηεο ηάζεηο ζα πξέπεη λα εμαθξηβωζνύλ; ΕΡΩΣΗΗ 3 A B C D E Μy Vz N ζ ΙΙ 20

22 Πνηεο ηάζεηο ζα πξέπεη λα εμαθξηβωζνύλ ζηε ζπγθόιιεζε (απεηθόληζε); ΕΡΩΣΗΗ 4 A B C D E Πνηα από ηηο επόκελεο ζρέζεηο είλαη θαζνξηζηηθή γηα ηνλ θαζνξηζκό ηεο ηηκήο αλαθνξάο ηωλ ηάζεωλ ζηηο ζπγθνιιήζεηο; ΕΡΩΣΗΗ 5 A 1 B 2 C 3 D 4 E 5 21

23 Βαςικόσ χεδιαςμόσ υγκολλήςεων II Βαςική παραδοχή για την εφαρμογή τησ ζννοιασ των ονομαςτικϊν τάςεων Σα περιςςότερα πρότυπα προορίηουν μια ανάλυςθ καταπονιςεων για ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ ςφμφωνα με τθν ζννοια των ονομαςτικϊν τάςεων. Η ζννοια τθσ ονομαςτικισ τάςθσ ξεκινά από τισ ακόλουκεσ τρεισ παραδοχζσ: Οι ςυγκολλιςεισ είναι ομοιογενι (παρόμοιο είδοσ) και ιςοτροπικά (προςδιοριςμόσ των υλικϊν που ζχουν πανομοιότυπεσ τιμζσ μιασ ιδιότθτασ ςε όλεσ τισ κατευκφνςθσ) ςτοιχεία Σα ςυςτατικά τα οποία ςυνδζονται από ςυγκολλιςεισ είναι άκαμπτα και οι παραμορφϊςεισ τουσ είναι αμελθτζεσ Οι ονομαςτικζσ τάςεισ κακορίηονται από φαινόμενα δράςεων που προκφπτουν από εξωτερικζσ δράςεισ. Οι επιδράςεισ που προκφπτουν από παραμζνουςεσ τάςεισ, ςυγκεντρϊςεισ τάςεων ι τοπικά φαινόμενα αυξανόμενθσ τάςθσ (π.χ. ςχιμα ςυγκόλλθςθσ) δε λαμβάνονται υπ'όψθ φγκριςθ των ονομαςτικϊν τάςεων και των ενεργϊν τάςεων που προκφπτουν από κανονικζσ δυνάμεισ και καμπτικζσ ροπζσ: τάςθ κανονικισ δφναμθσ καμπτικι τάςθ ονομαςτικι τάςθ ή υντελεςτισ ςυγκζντρωςθσ τάςθσ ε απλά ςυςτατικά, οι ονομαςτικζσ τάςεισ μποροφν να κακοριςτοφν με τθ χριςθ τθσ βαςικισ κεωρίασ γραμμικισ ελαςτικισ τεχνικισ μθχανικισ. Για τον κακοριςμό των τάςεων ςε περίπλοκεσ δομζσ, μπορεί να χρθςιμοποιθκεί επίςθσ θ μζκοδοσ των πεπεραςμζνων ςτοιχείων (FEM). 22

24 Κατά τθ χριςθ τθσ μεκόδου των πεπεραςμζνων ςτοιχείων για τον κακοριςμό των ονομαςτικϊν τάςεων, θ πυκνότθτα του πλζγματοσ μπορεί να είναι απλι και χονδροειδισ. Θα πρζπει να λθφκεί υπ'όψθ ότι όλα τα φαινόμενα αυξανόμενθσ τάςθσ που προκφπτουν από δομικζσ λεπτομζρειεσ των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων κα πρζπει να εξαιρεκοφν. Αυτζσ οι παραδοχζσ οδθγοφν ςε μια ομοιόμορφθ κατανομι τάςθσ ςτο ςυςτατικό και τθ ςυγκολλθτι ςφνδεςθ αντίςτοιχα. τθν πραγματικότθτα ωςτόςο, μποροφν να παρατθρθκοφν παραλλαγζσ των τάςεων και παραμορφϊςεισ. Είναι γεγονόσ ότι ςε οριςμζνα ςθμεία, το όριο διαρροισ του υλικοφ μπορεί να προςεγγιςτεί λόγω ςυγκεντρϊςεων τάςθσ και παραμζνουςων τάςεων. Η ολκιμότθτα του υλικοφ βάςθσ και του μετάλλου πλιρωςθσ ωςτόςο οδθγεί ςε μια ανακατανομι των τάςεων ςτθ ςυγκόλλθςθ και ωσ ςυνζπεια από αυτό, ςε μια ςαφι μείωςθ των μζγιςτων τιμϊν των τάςεων. Η ανακατανομι επίςθσ προκφπτει με φαινόμενα δράςεων που προκφπτουν από εξωτερικζσ δράςεισ. Οι τάςεισ ςτθ ςυγκόλλθςθ μποροφν να κατθγοριοποιθκοφν ωσ προσ το είδοσ και τθ διεφκυνςθ των δράςεων και το είδοσ τθσ ςυγκόλλθςθσ. 23

25 -2-02 Αντοχή ςε καταπόνηςη των ςυγκολλητϊν ςυνδζςεων με τήξη (1) 3.04 Η αντίςταςθ ςε καταπόνθςθ των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων με τιξθ εκπίπτει από τθν αντίςταςθ του υλικοφ βάςθσ των ςυςτατικϊν που ζχουν ενωκεί. Είναι πάντα απαραίτθτθ θ χριςθ υλικϊν πλιρωςθσ που ζχουν τα ίδια ι καλφτερα μθχανικά-τεχνολογικά γνωρίςματα ςε ςφγκριςθ με το υλικό βάςθσ. Οι κακοριςτικζσ μθχανικζσ-τεχνολογικζσ επιδράςεισ είναι το όριο διαρροισ, θ αντοχι ςε εφελκυςμό, θ παραμόρφωςθ κραφςθσ και θ ελάχιςτθ ενζργεια κροφςθσ. Για ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ ςε διαφορετικά υλικά βάςθσ, το υλικό βάςθσ με τισ ελάχιςτεσ μθχανικζσ-τεχνολογικζσ ιδιότθτεσ είναι κακοριςτικό. Με τθν προχπόκεςθ ότι θ παραγωγι ςυγκόλλθςθσ πραγματοποιείται ςφμφωνα με τουσ τεχνικοφσ κανόνεσ, το υλικό πλιρωςθσ και το υλικό βάςθσ μποροφν να κεωρθκοφν ίςα. Με ςκοπό να πάρετε πλθροφορίεσ για τθν ποιότθτα ςυγκόλλθςθσ που ζχει αποκτθκεί, είναι απαραίτθτθ θ χριςθ μεκόδων μθ καταςτροφικϊν δοκιμϊν όπωσ ο οπτικόσ ζλεγχοσ και θ δοκιμι με υπεριχουσ ι ο ακτινογραφικόσ ζλεγχοσ αντίςτοιχα. Μόνο αν ο μθ καταςτροφικόσ ζλεγχοσ δεν παρουςιάςει υπερβολικζσ ατζλειεσ, θ ςυγκολλθτι ςφνδεςθ και το υλικό βάςθσ μποροφν να κεωρθκοφν ίςα. Οι ατζλειεσ των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων με τιξθ ταξινομοφνται και εξθγοφνται ςτο DIN EN ISO το DIN EN ISO 5817 οι ατζλειεσ εκχωροφνται ςτα επίπεδα ποιότθτασ για τισ ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ. Επίπεδα ποιότθτασ για ατζλειεσ ςυγκολλιςεων ςφμφωνα με το DIN EN ISO 5817 και EN ISO : υςτάςεισ για τθν επιλογι των επιπζδων ποιότθτασ ςφμφωνα με το EN 25817, μετωπικζσ και γωνιακζσ ςυγκολλιςεισ ςε διαφορετικά πεδία εφαρμογισ μποροφν να βρεκοφν ςτον κϊδικα πράξθσ DVS Η αντοχι ςχεδιαςμοφ μπορεί να κακοριςτεί ωσ μια λειτουργία των χρθςιμοποιοφμενων μεκόδων ανάλυςθσ τόςο ωσ αποδεκτι τάςθ s ι αποδεκτι τάςθ ςυγκόλλθςθσ οριακι τάςθ. ι οριακι τάςθ ςυγκόλλθςθσ. και ωσ 24

26 Αντοχή ςε καταπόνηςη των ςυγκολλητϊν ςυνδζςεων με τήξη (2) Οι αποδεκτζσ τάςεισ κακορίηονται με το διαχωριςμό τθσ χαρακτθριςτικισ τιμισ του ορίου διαρροισ του υλικοφ βάςθσ ReH από ζνα παγκόςμιο ςυντελεςτι αςφαλείασ. Αυτόσ ο ςυντελεςτισ αςφαλείασ περιλαμβάνει όλεσ τισ ςτατιςτικζσ διαςπορζσ και τισ παραμζτρουσ αντίςταςθσ. Οι ςυντελεςτζσ αςφαλείασ κακορίηονται ςτουσ αντίςτοιχουσ κανόνεσ εφαρμογισ και κυμαίνονται για όλκιμα υλικά όπωσ π.χ. μθ κραματωμζνοι δομικοί χάλυβεσ ςε. Για αντοχι τάςθσ των βαςικϊν υλικϊν ςε ςχζδια με κυρίωσ ςτατικό φορτίο με αςφάλεια που υπολογίηεται μόνο ςτθν πλευρά του υλικοφ, οι τιμζσ του προτφπου παλιάσ καταςκευισ χάλυβα DIN ( ) προτείνονται για μθ ρυκμιςμζνο τομζα. Αποδεκτζσ τάςεισ για μθ κραματωμζνουσ δομικοφσ χάλυβεσ Για τα νομικά ελεγχόμενα πεδία εφαρμογισ, αποδεκτζσ τάςεισ ςτισ ςυγκολλιςεισ εξαρτϊνται από τισ αποδεκτζσ τιμζσ που αναφζρονται παραπάνω ς και μποροφν να βρεκοφν ςε κακοριςτικά πρότυπα εφαρμογϊν. Για μθ νομικά ελεγχόμενα πεδία εφαρμογισ μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν π.χ. τον κϊδικα πράξθσ DVS το ςυμπλθρωματικό δελτίο 1 του κϊδικα δίδονται "υςτάςεισ για αποδεκτζσ τάςεισ των ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων ςε εργαςίεσ δομικϊν χαλφβων ςε μθ νομικά ελεγχόμενα πεδία εφαρμογισ". 25

27 υμπλθρωματικό δελτίο 1: Αποδεκτζσ τάςεισ για μετωπικζσ και γωνιακζσ ςυγκολλιςεισ ςε χάλυβα με επίπεδα ποιότθτασ B, C και D κατά τθ διάρκεια κυρίωσ ςτατικισ φόρτιςθσ, ςφμφωνα με τον κϊδικα πράξθσ DVS 0705, Οι αποδεκτζσ τάςεισ ςτισ ςυγκολλιςεισ που κακορίηονται με τζτοιο τρόπο, πρζπει να ςυγκρικοφν με τθν τιμι αναφοράσ αυτϊν των πραγματικϊν τάςεων (βλζπε ) που προκφπτουν από τισ εξωτερικζσ δράςεισ κατά τθ διάρκεια τθσ εξακρίβωςθσ τθσ απόλυτθσ οριακισ κατάςταςθσ. Οι οριακζσ τάςεισ κακορίηονται επίςθσ από τθ χαρακτθριςτικι ανϊτερθ τιμι του ορίου διαρροισ του εφαρμοςμζνου υλικοφ βάςθσ, αλλά μόνο ςε ςχζςθ με τθ ςτατιςτικι διαςπορά των αντιςτάςεων. Αυτι θ ςτατιςτικι διαςπορά λαμβάνεται υπ'όψθ κατά τθ διάρκεια του κακοριςμοφ τθσ αντοχισ ςχεδιαςμοφ από του μερικοφ ςυντελεςτι αςφαλείασ για τθν αντίςταςθ. Οι μερικοί ςυντελεςτζσ αςφαλείασ τοποκετοφνται ςτα κακοριςτικά πρότυπα και ςτουσ κϊδικεσ πράξθσ και κυμαίνονται για όλκιμα υλικά βάςθσ όπωσ π.χ. για μθ κραματωμζνουσ δομικοφσ χάλυβεσ ςε. 26

28 Αντοχή ςε καταπόνηςη των ςυγκολλητϊν ςυνδζςεων με τήξη (3) Οι οριακζσ τιμζσ των τάςεων είναι αιςκθτά υψθλότερεσ από τισ αποδεκτζσ τάςεισ ς κάτι που ωςτόςο δεν οδθγεί ςε μια αποδοτικά υψθλότερθ αντίςταςθ ςχεδιαςμοφ, κακϊσ τα φαινόμενα δράςεων κα πρζπει να μεγαλϊςουν από ζνα μερικό ςυντελεςτι αςφαλείασ κατά τθ χριςθ αυτισ τθσ μεκόδου εξακρίβωςθσ. Αποδεκτζσ τάςεισ για μθ κραματωμζνουσ δομικοφσ χάλυβεσ Για τα νομικά ελεγχόμενα πεδία εφαρμογισ, οι αποδεκτζσ τάςεισ ςτισ ςυγκολλιςεισ εξαρτϊνται από τισ τιμζσ που ζχουν αναφερκεί παραπάνω αποδεκτζσ sκαι μποροφν να βρεκοφν ςτα κακοριςτικά πρότυπα εφαρμογισ. Ο κακοριςμόσ των οριακϊν τάςεων ςτισ ςυγκολλιςεισ ςτα νομικά ελεγχόμενα πεδία εφαρμογϊν ρυκμίηεται από τα κακοριςτικά πρότυπα και εξαρτάται από τισ τιμζσ που ζχουν αναφερκεί παραπάνω ι. ε αυτά τα πρότυπα, οι πίνακεσ περιλαμβάνουν ςυντελεςτζσ ςυγκόλλθςθσ για διαφορετικά είδθ υλικϊν, διαφορετικά είδθ ςυγκολλιςεων και διαφορετικά είδθ τάςεων. 27

29 Πίνακασ: aw-τιμζσ για τον υπολογιςμό των οριακϊν τάςεων ςε ςυγκολλιςεισ ςφμφωνα με το DIN τα μθ νομικά ελεγχόμενα πεδία εφαρμογισ ο κϊδικασ πράξθσ DVS 0705 μπορεί να χρθςιμοποιθκεί. το ςυμπλθρωματικό δελτίο 2 αυτοφ του κϊδικα δίδονται υςτάςεισ για τθν εξακρίβωςθ τθσ μερικισ αςφάλειασ ςτθν περίπτωςθ κυρίωσ ςτατικισ φόρτιςθσ Πίνακασ: υντελεςτζσ ςυγκόλλθςθσ για μετωπικζσ και γωνιακζσ ςυγκολλιςεισ ςε χάλυβα με επίπεδα ποιότθτασ B, C και D κατά τθ διάρκεια κυρίωσ ςτατικισ φόρτιςθσ, ςφμφωνα με τον κϊδικα πράξθσ DVS 0705, ςυμπλθρωματικό δελτίο 2 Οι οριακζσ τάςεισ ςτισ ςυγκολλιςεισ που κακορίηονται με τζτοιο τρόπο, κα πρζπει να ςυγκρικοφν με τθν τιμι αναφοράσ τθσ ςυνιςταμζνθσ αυτϊν των τάςεων. Για τον κακοριςμό των τιμϊν αναφοράσ ςτισ ςυγκολλιςεισ, τα φαινόμενα δράςθσ κα πρζπει να μεγαλϊςουν με τουσ μερικοφσ ςυντελεςτζσ αςφαλείασ για φανόμενα ενζργειασ. 28

30 Αντοχή ςε καταπόνηςη ςημειακά ςυγκολλητϊν ςυνδζςεων με αντίςταςη (1) ε εξάρτθςθ με το δομικό τουσ ςχεδιαςμό, οι ςθμειακά ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ μποροφν να αξιωκοφν ωσ διατμθτικισ τάςθσ, εγκάρςιασ καταπόνθςθσ, απόςπαςθσ, ςτζψθσ ι ςε ςυνδυαςμό. Οι ςθμειακά ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ αξιϊνονται αν είναι δυνατό ςε διατμθτικι τάςθ, εφελκυςμό κακαρισ κεφαλισ, εφελκυςμό απόςπαςθσ και ςτρεπτικά φορτία πρζπει να αποφεφγονται με μζτρα ςχεδιαςμοφ. Είδθ φορτίων για ςθμειακά ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ a) Εφελκυςμόσ με διάτμθςθ b) Εγκάρςιοσ εφελκυςμόσ c) Απόςπαςθ d) τρζψθ Ενϊ οι απλζσ και άκαμπτεσ διατομζσ μποροφν να υπολογιςτοφν εφκολα, ο υπολογιςμόσ των θμι-άκαμπτων και περίπλοκων διατομϊν είναι μόνο μερικϊσ εφικτόσ. Για το λόγο αυτό πρόςκετεσ δοκιμζσ φόρτιςθσ είναι απαραίτθτεσ για ςθμειακά ςυγκολλθτζσ καταςκευζσ. Επίςθσ ςθμαντικόσ είναι ο κατάλλθλοσ ςχεδιαςμόσ του ςυςτατικοφ και ειδικά οι ακόλουκεσ χαρακτθριςτικζσ τιμζσ κα πρζπει να λαμβάνονται υπ'όψθ: Διάταξη ςημείων Η αντοχι του υλικοφ βάςθσ χρθςιμοποιείται για μονι διάτμθςθ, ςυνδζςεισ μονισ ςειράσ με ςτατικι φόρτιςθ αν: 29

31 Απόςταςη ςημείων e ~ 3.5 dl Για δυναμικι φόρτιςθ θ μζγιςτθ αντοχι ςε εφελκυςμό επιτυγχάνεται αν: e ~ 4 dl Διακλαδϊςεισ μποροφν να κεωρθκοφν αμελθτζεσ ςε αποςτάςεισ ςθμείων: e 10 (t1 + t2) Αν θ αντίςταςθ των ςθμείων είναι μικρότερθ, κα πρζπει να αναμζνεται μια μείωςθ τθσ διαμζτρου των φακϊν. Αυτό μπορεί να αντιςτακμιςτεί με τθν αφξθςθ του επιπζδου ζνταςθσ ρεφματοσ ι με μια παράταςθ του χρόνου ςυγκόλλθςθσ. 30

32 Αντοχή ςε καταπόνηςη ςημειακά ςυγκολλητϊν ςυνδζςεων με αντίςταςη (2) τθν περίπτωςθ ςυνδζςεων πολλαπλϊν ςειρϊν, θ αντοχι του υλικοφ βάςθσ επιτυγχάνεται αν: e 5 dl Απόςταςη πλευράσ "v" όχι λιγότερο από d L προτείνεται: v 1.25 d L Επικαλυπτόμενο "b" b 2 v = 2.5 d L Γενικζσ ςυςτάςεισ καλι προςβαςιμότθτα για θλεκτρόδια ςυγκόλλθςθσ ςτθ ςυγκόλλθςθ, Επίπεδεσ παράλλθλεσ φζρουςεσ επιφάνειεσ, ςυνδζςεισ πολλαπλισ διάτμθςθσ με περιςςότερα από 4 ελάςματα κα πρζπει να αποφεφγονται, αναλογία πάχουσ > 3 : 1 κα πρζπει να αποφεφγεται, λεπτά ελάςματα κα πρζπει να διατάςςονται μεταξφ ελαςμάτων μεγάλου πάχουσ. Σο αρχικό ςθμείο για τον υπολογιςμό τθσ αντοχισ ςχεδιαςμοφ των ςθμειακά ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων είναι το ελάχιςτο όριο διαρροισ min F S κατά τθ δοκιμι εφελκυςμοφ-διάτμθςθσ. Αποδεκτζσ δυνάμεισ εφελκυςμοφ-διάτμθςθσ αποδεκτοφ F κακορίηονται με τθ διαίρεςθ τθσ δφναμθσ του ελάχιςτου ορίου διαρροισ με ζνα ςυντελεςτι αςφαλείασ S. αποδεκτό F =(min F S )/S Κακοριςτικι για τον ςυντελεςτι αςφαλείασ είναι θ κατθγορία αςφαλείασ (οι κατθγορίεσ αςφαλείασ κακορίηονται ςτον κϊδικα πράξθσ DVS 2915). Ο ςυντελεςτισ αςφαλείασ S εξαρτάται από τισ κατθγορίεσ αςφαλείασ ςφμφωνα με τον κϊδικα DVS : Οι τιμζσ min F S εξαρτϊνται από το πάχοσ t των ελαςμάτων που πρόκειται να ςυνδεκοφν κακϊσ και από τθ διάμετρο των φακϊν dl. 31

33 Ελάχιςτεσ δυνάμεισ εφελκυςμοφ-διάτμθςθσ min F και δυνάμεισ διαρροισ min F S ςφμφωνα με τον κϊδικα DVS (απόςπαςμα) τον ζλεγχο τθσ απόλυτθσ οριακισ κατάςταςθσ, οι αποδεκτζσ διατμθτικζσ δυνάμεισ που κακορίηονται όπωσ φαίνεται παραπάνω, κα πρζπει να ςυγκρικοφν με τθν πραγματικι δφναμθ εφελκυςμοφ - διάτμθςθσ ςε κάκε ςθμείο. F spot αποδεκτι F Η διάμετροσ φακϊν και ο αρικμόσ των ςθμείων κα πρζπει να οριςτοφν με τρόπο που να εκπλθρϊνονται οι ςυνκικεσ που αναφζρονται παραπάνω. 32

34 Αντοχή ςε καταπόνηςη ςημειακά ςυγκολλητϊν ςυνδζςεων με αντίςταςη (3) Για ςυνδζςεισ πολλαπλϊν ςειρϊν, οι ςυντελεςτζσ μείωςθσ κα πρζπει να λθφκοφν υπ'όψθ. Επαρκϊσ αποδεδειγμζνοι ςυντελεςτζσ μείωςθσ δεν είναι γνωςτοί μζχρι τϊρα. Θα πρζπει να αναφερκεί ότι θ χωρθτικότθτα φορτίου μεταφοράσ κάκε ςθμείου μειϊνεται ςε μια οριακι τιμι με ζνα αυξανόμενο αρικμό ςθμείων ςε μια ςειρά. Η δφναμθ εφελκυςμοφ-διάτμθςθσ F p για κάκε ςθμείο μιασ ςφνδεςθσ μονισ διάτμθςθσ και μονισ ςειράσ υπολογίηεται μζςω τθσ εξίςωςθσ που ακολουκεί. ε αυτό είναι: F P F n Q V δφναμθ διάτμθςθσ που κα πρζπει να μεταφερκεί ανά ςθμείο δφναμθ διάτμθςθσ που κα πρζπει να μεταφερκεί από τθ ςφνδεςθ αρικμόσ ςθμείων ςτθ ςφνδεςθ παράγοντασ ποιότθτασ που λαμβάνει υπ'όψθ τθν ποιότθτα παραγωγισ και το ποςό ελζγχου ςφμφωνα με τθν εξζλιξθ τθσ τεχνολογίασ ςυντελεςτισ διεργαςίασ που λαμβάνει υπ'όψθ τθν αξιοπιςτία τθσ μεκόδου που ζχει χρθςιμοποιθκεί υντελεςτισ ποιότθτασ Q για εκτζλεςθ (DVS ) 33

35 υντελεςτισ μεκόδου V (DVS ) 34

36 Αντοχή ςε καταπόνηςη ςημειακά ςυγκολλητϊν ςυνδζςεων με αντίςταςη (4) Κατά τθ φόρτιςθ απόςπαςθσ με δυνάμεισ απόςπαςθσ F peel θ αιςκθτι μείωςθ τθσ αποδεκτισ δφναμθσ απόςπαςθσ ςε ςφγκριςθ με τισ αποδεκτζσ δυνάμεισ διάτμθςθσεφελκυςμοφ κα πρζπει να αναφερκεί εκτόσ από τθν κατανομι δυνάμεων. αποδεκτό F peel 0.2 αποδεκτό F Επίςθσ κατά τθ διάρκεια φόρτιςθσ με δυνάμεισ head-tension F K κα πρζπει να αναφερκεί μια αιςκθτι μείωςθ των αποδεκτϊν δυνάμεων head-tension ςε ςφγκριςθ με τισ αποδεκτζσ δυνάμεισ εφελκυςμοφ-διάτμθςθσ. αποδεκτό F K 0.4 αποδεκτό F Προσ το παρόν είναι διακζςιμα γενικά πρότυπα ςχεδιαςμοφ για τον υπολογιςμό δυναμικά φορτιςμζνων ςθμειακά ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων. Παρακάτω ταξινομοφνται τα αίτια για αυτό και επιπρόςκετα ειδικά γεγονότα που κα πρζπει να λθφκοφν υπ'όψθ για δυναμικά φορτιςμζνεσ ςθμειακά ςυγκολλθτζσ ςυνδζςεισ: Λαμβάνοντασ υπ'όψθ τθν ζλλειψθ γνϊςθσ για τθν επίδραςθ του ςχεδιαςμοφ των ςυνδζςεων και τθν αβεβαιότθτα κατά τθ διάρκεια του υπολογιςμοφ, θ φζρουςα ικανότθτα δυναμικά φορτιςμζνων ςθμειακά ςυγκολλθτϊν ςυνδζςεων κα πρζπει πάντα να αποδεικνφεται μζςω δοκιμϊν. Η αντοχι ςε κόπωςθ που επιτυγχάνεται μζςω των δοκιμϊν εξαρτάται κυρίωσ από το υλικό που χρθςιμοποιείται και το ςχεδιαςμό τθσ ςφνδεςθσ. ε αυξθμζνο πάχοσ υλικοφ, θ αντοχι ςε κόπωςθ ςυνδζςεων μονισ ςειράσ και μονισ διάτμθςθσ μειϊνεται λόγω αυξανόμενων καμπτικϊν ροπϊν. υνδζςεισ μονισ ςειράσ και μονισ διάτμθςθσ κα πρζπει να προτιμϊνται. Επιτυγχάνουν 90 % τθσ αντοχισ ςε κόπωςθ των ςυνδζςεων διπλισ ςειράσ και μονισ διάτμθςθσ με μόνο το 50 % του χρόνου παραγωγισ. υνδζςεισ με πρόςκετεσ πλάκεσ επιφζρουν 70 % μεγαλφτερθ αντοχι ςε κόπωςθ από ςυνδζςεισ μονισ ςειράσ και μονισ διάτμθςθσ. Μειονεκτικόσ είναι ο ουςιαςτικά υψθλότεροσ χρόνοσ παραγωγισ για τθ ςφνδεςθ τριϊν ελαςμάτων και τθν αβεβαιότθτα όςον αφορά τθν ποιότθτα που ζχει επιτευχκεί ςτθ ςθμειακά ςυγκολλθτι ςφνδεςθ. Για ςυνδζςεισ διπλισ ςειράσ και διπλισ διάτμθςθσ, μια αντοχι ςε κόπωςθ των Δς = 120 N/mm² μπορεί να επιτευχκεί. Δυναμικι φόρτιςθ head-tension και ςτρζψθ κα πρζπει να αποφεφγεται εξαιτίασ των χαμθλά αποδεκτϊν τάςεων που ιςχφουν. Σα αποτελζςματα δοκιμισ που κακορίηονται για δείγματα μονοφ ςθμείου δεν μποροφν να μεταφερκοφν ςε δείγματα πολλϊν ςθμείων. 35

37 Ερωτήςεισ Οη απνδεθηέο ηάζεηο απνδεθηνύ ζ ζε ζπγθνιιεηέο ζπλδέζεηο εμαξηώληαη από... ΕΡΩΣΗΗ 1 A ηα πιηθά βάζεο πνπ πξόθεηηαη λα ζπλδεζνύλ. B ην κέηαιιν πιήξσζεο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη. C ηελ εθαξκνζκέλε κέζνδν ζπγθόιιεζεο. D ην είδνο ησλ ζπγθνιιεηώλ ζπλδέζεσλ. E ην είδνο ηεο θόξηηζεο. Πνηα/εο είλαη ε/νη ζρέζε/εηο γηα ηελ εμαθξίβωζε ηωλ ηάζεωλ ζύκθωλα κε ηελ έλλνηα ηωλ απνδεθηώλ ηάζεωλ; ΕΡΩΣΗΗ 2 A πξαγκαηηθή ζ απνδεθηή ζ B πξαγκαηηθή ζ w,v απνδεθηή ζ w C πξαγκαηηθή ζ w απνδεθηή ζ w,v D (πξαγκαηηθή ζ w,v / απνδεθηή ζ w ) 1.0 E (απνδεθηή ζ w / πξαγκαηηθή ζ w,v ) 1.0 Πνηα/εο είλαη ε/νη ζρέζε/εηο γηα ηνλ θαζνξηζκό ηωλ νξηαθώλ ηάζεωλ; ΕΡΩΣΗΗ 3 A απνδεθηή ζ w = R eh B απνδεθηή ζ w,v = απνδεθηή ζ w,r,d C ζ w,r,d = a w (R eh / γ M ) D a w = R eh / γ M E R eh = a w (απνδεθηή ζ / γ M ) Πνηνη από ηνπο παξαθάηω παξάγνληεο επεξεάδνπλ ηελ ηηκή-aw γηα ηνλ θαζνξηζκό ηεο νξηαθήο ηάζεο ζπγθόιιεζεο; ΕΡΩΣΗΗ 4 A ην κέηαιιν πιήξσζεο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη B ηα πιηθά βάζεο πνπ πξόθεηηαη λα ζπλδεζνύλ. C ην είδνο ηεο ζπγθνιιεηήο ζύλδεζεο. D ε εθαξκνζκέλε κέζνδνο ζπγθόιιεζεο. E Η εμαθξηβσκέλε/ κε εμαθξηβσκέλε πνηόηεηα ζπγθόιιεζεο. 36

38 Πνην είδνο θαηλνκέλνπ δξάζεο γηα κηα ζεκεηαθή ζπγθνιιεηή ζύλδεζε κε αληίζηαζε θαίλεηαη ζηελ απεηθόληζε; ΕΡΩΣΗΗ 5 A B C D E εθειθπζηηθή θακπηηθή θαηαπόλεζε head-tension απόζπαζε ζηξέςε εθειθπζκόο-δηάηκεζε Πνηνο από ηνπο παξαθάηω παξάγνληεο επεξεάδεη ηηο δπλάκεηο εθειθπζκνύδηάηκεζεο αλά ζεκείν F p κηαο ζεκεηαθά ζπγθνιιεηήο ζύλδεζεο κε αληίζηαζε; ΕΡΩΣΗΗ 6 A ζπληειεζηήο αζθαιείαο S πνπ ππόθεηηαη ζηελ θιάζε αζθαιείαο B ειάρηζηε δύλακε νξίνπ δηαξξνήο F s πνπ θαζνξίδεηαη κε ηε δνθηκή εθειθπζκνύ-δηάηκεζεο C αξηζκόο ζεκείσλ ζηε ζπγθνιιεηή ζύλδεζε D ζπληειεζηήο δηεξγαζίαο V γηα ηελ αμηνπηζηία ηεο κεζόδνπ E ζπληειεζηήο πνηόηεηαο Q γηα ηελ πνηόηεηα παξαγσγήο θαη ην πνζό ηνπ ειέγρνπ παξαγσγήο 37

39 Βαςικόσ χεδιαςμόσ υγκολλήςεων III Άκαμπτη ςφνδεςη μιασ οπήσ ανφψωςησ (1) υγκολλθτι άκαμπτθ ςφνδεςθ μιασ οπισ ανφψωςθσ Δεδομζνα: δρϊςεσ παράμετροι F = 30.0 kn υλικό S235 γωνιακι ςυγκόλλθςθ διπλισ όψθσ πάχοσ ραφισ a = 5 mm Ζητοφμενα: Σάςεισ ςτθ ςυγκολλθτι ςφνδεςθ μζςω δράςεων κάκετα ςτο επίπεδο ςφνδεςθσ (a = 0 ) Εςωτερικζσ Δυνάμεισ και Ροπζσ N = F = 30.0 kn Ιδιότητεσ διατομήσ A w = S(a lw) = 2 ( ) = 8.0 cm² 38

40 Σάςεισ ςυγκόλληςησ Σιμή αναφοράσ των πραγματικϊν τάςεων 39

41 Άκαμπτη ςφνδεςη μιασ οπήσ ανφψωςησ (2) υγκολλθτι άκαμπτθ ςφνδεςθ μιασ οπισ ανφψωςθσ Δεδομζνα: παράμετροι δράςθσ F = 30.0 kn υλικό S235 γωνιακι ςυγκόλλθςθ διπλισ όψθσ πάχοσ ραφισ a = 5 mm Ζητοφμενα: Σάςεισ ςτθ ςυγκολλθτι ςφνδεςθ με δράςεισ κεκλιμζνεσ ςτο επίπεδο ςφνδεςθσ (a = 45 ) Εςωτερικζσ δυνάμεισ και ροπζσ N = F cos a = 30.0 cos 45 = 21.2 kn Vz = F sin a = 30.0 sin 45 = 21.2 kn My = F sin a e = = 0.85 knm Ιδιότητεσ διατομήσ A w = (a l w ) = 2 ( ) = 8.0 cm² 40

42 Σάςεισ ςυγκόλληςησ μζςω μιασ αξονικισ δφναμθσ μζςω μιασ καμπτικισ ροπι 41

43 μζςω μιασδιατμθτικισ δφναμθσ Σιμή αναφοράσ των πραγματικϊν τάςεων 42

44 Άκαμπτη ςφνδεςη μιασ οπήσ ανφψωςησ (3) υγκολλθτι άκαμπτθ ςφνδεςθ μιασ οπισ ανφψωςθσ Δεδομζνα: παράμετροι δράςθσ F = 30.0 kn υλικό S235 γωνιακι ςυγκόλλθςθ διπλισ όψθσ πάχοσ ραφισ a = 5 mm Ζητοφμενα: Σάςεισ ςτθ ςυγκολλθτι ςφνδεςθ με δράςεισ παράλλθλα ςτο επίπεδο ςφνδεςθσ (a = 90 ) Εςωτερικζσ δυνάμεισ και ροπζσ Vz = F = 30.0 kn My = F e = = 1.20 knm Ιδιότητεσ διατομήσ A w = (a l w ) = 2 ( ) = 8.0 cm² 43

45 Σάςεισ ςυγκόλληςησ μζςω μιασ καμπτικισ ροπισ μζςω μιασ διατμθτικισ δφναμθσ Σιμή αναφοράσ των πραγματικϊν τάςεων 44

46 Άκαμπτη ςφνδεςη μιασ κονςόλασ (1) υγκολλθτι άκαμπτθ ςφνδεςθ μιασ κονςόλασ (HE-400-B) Δεδομζνα: παράμετροι δράςθσ F = kn υλικό S235 πάχοσ ραφισ a Fl = 10 mm, ast = 6 mm Ο κακοριςμόσ των τάςεων ςτθ ςυγκολλθτι ςφνδεςθ μπορεί να διεξαχκεί με ζνα ςυμβατικό ι απλοποιθμζνο τρόπο. Ζητοφμενα: Σάςεισ ςτθ ςυγκολλθτι ςφνδεςθ (καθοριςμόσ με ζνα ςυμβατικό τρόπο) Εςωτερικζσ δυνάμεισ και ροπζσ Vz = F = kn My = F e = = knm Ιδιότητεσ διατομήσ 45

47 Σάςεισ ςυγκόλληςησ μζςω μιασ καμπτικισ ροπισ μζςω μιασ διατμθτικισ δφναμθσ Σιμή αναφοράσ των πραγματικϊν τάςεων 46

48 Άκαμπτη ςφνδεςη μιασ κονςόλασ (2) υγκολλθτι άκαμπτθ ςφνδεςθ μιασ κονςόλασ (HE-400-B) Δεδομζνα: παράμετροι δράςθσ F = kn υλικό S235 a Fl = 10 mm, ast = 6 mm Ζητοφμενα: Σάςεισ ςτθ ςυγκολλθτι ςφνδεςθ (καθοριςμόσ με ζνα απλοποιημζνο τρόπο) τθν περίπτωςθ χριςθσ τθσ απλοποιθμζνθσ μεκόδου ανάλυςθσ, υποτίκεται ότι οι αξονικζσ δυνάμεισ και καμπτικζσ δυνάμεισ, που καταπονοφν τθ ςυγκολλθτι ςφνδεςθ, ςυναντοφν αντίςταςθ μόνο από ςυγκολλιςεισ φλάντηασ και ότι οι διατμθτικζσ δυνάμεισ ςυναντοφν αντίςταςθ από ςυγκολλιςεισ φφλλων ελάςματοσ. Εςωτερικζσ δυνάμεισ και ροπζσ Vz = F = kn My = F e = = knm Ιδιότητεσ διατομήσ A w,fl = (a Fl l w,fl ) = = 30.0 cm² I w,st = (a St l w,st ) = 2 ( ) = 36.0 cm² 47

49 Σάςεισ ςυγκόλληςησ μζςω μιασ καμπτικισ ροπισ μζςω μιασ διατμθτικισ δφναμθσ Σιμή αναφοράσ των πραγματικϊν τάςεων με τθ χριςθ ςυμβατικοφ υπολογιςμοφ 48

50 υγκολλητή δοκόσ-i που καταπονείται από διάτμηςη και κάμψη Διάγραμμα ιςορροπίασ μιασ δοκοφ ενόσ ανοίγματοσ με γραμμικά φορτία Δεδομζνα: παράμετροι δράςθσ g = 50.0 kn/m και q = kn/m υλικό S235 γωνιακζσ ςυγκολλιςεισ διπλισ όψθσ πάχοσ ραφισ a = 6 mm Ζητοφμενα: εςωτερικζσ δυνάμεισ και ροπζσ ιδιότθτεσ διατομισ τάςεισ ςυγκόλλθςθσ μζςω δφναμθσ διάτμθςθσ τιμι αναφοράσ των πραγματικϊν τάςεων 49

51 Αποτελζςματα: εςωτερικζσ δυνάμεισ και ροπζσ ιδιότθτεσ διατομισ τάςεισ ςυγκόλλθςθσ μζςω δφναμθσ διάτμθςθσ τιμι αναφοράσ των πραγματικϊν τάςεων 50

52 υγκολλητή ςφνδεςη μεταξφ μιασ εφελκυςτικήσ ράβδου και ενόσ κομβοελάςματοσ υγκολλθτι ςφνδεςθ μεταξφ μιασ εφελκυςτικισ ράβδου (IPE 200) και ενόσ κομβοελάςματοσ Δεδομζνα: παράμετροι δράςθσ F = 400 kn υλικό S235 γωνιακζσ ςυγκολλιςεισ διπλισ όψθσ πάχοσ ραφισ a Fl = 5 mm Ζητοφμενα: Σάςεισ ςτθ ςυγκολλθτι ςφνδεςθ Η εκτζλεςθ τθσ ςφνδεςθσ γίνεται με τζτοιο τρόπο, που οι φλάντηεσ τθσ διατομισ I εντάςςονται ςτο επίπεδο του ελάςματοσ δοκοφ (πλάτοσ εγκοπισ 10 mm, βάκοσ εγκοπισ 100 mm) και το ζλαςμα δοκοφ αποκόπτεται. Η ςφνδεςθ μεταξφ των φλάντηων και του κομβοελάςματοσ εκτελείται μζςω γωνιακισ ςυγκόλλθςθσ - μεταξφ του φφλλου και του κομβοελάςματοσ εκτελείται μια μετωπικι ςυγκόλλθςθ. Εςωτερικζσ δυνάμεισ και ροπζσ N = F = επιμεριςμόσ των δυνάμεων 51

53 Ιδιότητεσ διατομήσ A w,fl = (a Fl l w,fl ) = 4 ( ) = 20.0 cm² A w,st = a St l w,st = 0.56 ( ) = cm² Σάςεισ ςυγκόλληςησ Σιμή αναφοράσ των πραγματικϊν τάςεων 52

54 υγκολλητή ςφνδεςη ενόσ μοχλοφ υγκολλθτι ςφνδεςθ ενόσ μοχλοφ Δεδομζνα: παράμετροι δράςθσ F = 40 kn υλικό S235 γωνιακζσ ςυγκολλιςεισ, περιφερειακζσ ςυγκολλιςεισ πάχοσ ραφισ a = 5 mm Ζητοφμενα: Σάςεισ ςτθ ςυγκολλθτι ςφνδεςθ 1 και 2 Εςωτερικζσ δυνάμεισ και ροπζσ ςυγκολλθτι ςφνδεςθ 1 Vz = F = 40.0 kn Mx = F e = = 8.0 knm ςυγκολλθτι ςφνδεςθ 2 Vz = F = 40.0 kn Mx = F e = = 8.0 knm My = F e = = 8.0 knm 53

55 Ιδιότητεσ διατομήσ Σάςεισ ςυγκόλληςησ ςυγκολλθτι ςφνδεςθ 1 54

56 ςυγκολλθτι ςφνδεςθ 2 Σιμή αναφοράσ των πραγματικϊν τάςεων ςυγκολλθτι ςφνδεςθ 1 ςυγκολλθτι ςφνδεςθ 2 55

57 Ερωτήςεισ Γηα πνηνπο ζπλδπαζκνύο ηάζεωλ ζα πξέπεη λα θαζνξηζηεί ε ηηκή αλαθνξάο ηωλ πξαγκαηηθώλ ηάζεωλ ζηηο ζπγθνιιήζεηο ; ΕΡΩΣΗΗ 1 A B C D E Πνηα είλαη ε νλνκαζηηθή ηάζε ζηε ζπγθνιιεηή ζύλδεζε (πάρνο ξαθήο a = 12 mm) ιόγω κηαο παξακέηξνπ δξάζεο (δξώζα δύλακε) F = 1000 kn; ΕΡΩΣΗΗ 2 A B C D E Πνηα είλαη ε δεπηεξνβάζκηα ηεηξαγωληθή ξνπή κηαο επηθαλεηαο (ξνπή αδξαλείαο) I w,y ηεο ζπγθνιιεηήο ζύλδεζεο ηεο παξαθάηω άθακπηεο ζύλδεζεο δνθνύ; ΕΡΩΣΗΗ 3 A B C D E 56

58 Πνηα είδε ηάζεωλ πξνθύπηνπλ ζηε ζπγθνιιεηή ζύλδεζε θαη πνηα είλαη ε ηηκή αλαθνξάο ηωλ πξαγκαηηθώλ ηάζεωλ ζηηο ζπγθνιιήζεηο ζ w,v ; ΕΡΩΣΗΗ 4 A B C D E Πόζν είλαη νη ηάζεηο ζπγθόιιεζεο ιόγω δηαηκεηηθώλ δπλάκεωλ ζηηο ζπγθνιιήζεηο κεηαμύ a) ηνπ ειάζκαηνο δνθνύ θαη ηεο θιάληδαο θαη b) ηεο θιάληδαο θαη ηνπ πξνζηηζέκελνπ ειάζκαηνο θιάληδαο ηεο δεδνκέλεο δηαηνκήο; Vz = 550 kn, Iy = cm 4 ΕΡΩΣΗΗ 5 A B C D E 57