Ρόλος συνδέσεων στις μεταλλικές κατασκευές

Ρόλος συνδέσεων στις μεταλλικές κατασκευές Σύνδεση μελών κατασκευής μεταξύ τους Ασφαλής μεταφορά εντατικών μεγεθών από μέλος σε μέλος Απαιτήσεις: Ασφάλεια Κατασκευασιμότητα Συνέπεια με υπολογιστικό προσομοίωμα

Ιδιαιτερότητα συνδέσεων στις μεταλλικές κατασκευές Σε αντίθεση με το έγχυτο επιτόπου του έργου οπλισμένο σκυρόδεμα, που εξασφαλίζει μονολιθικότητα λόγω του τρόπου κατασκευής, στις μεταλλικές κατασκευής τόσο η μελέτη (υπολογισμοί και σχεδίαση) των συνδέσεων, όσο και η κατασκευή τους, απαιτούν ιδιαίτερο χρόνο, προσπάθεια και προσοχή. Για το λόγο αυτό υπάρχει ειδικό μέρος του Ευρωκώδικα 3, αφιερωμένο στις συνδέσεις

Τύποι συνδέσεων στις μεταλλικές κατασκευές Κοχλιώσεις κυρίως εργοταξιακή σύνδεση Συγκολλήσεις κυρίως εργοστασιακή σύνδεση

Παραδείγματα κοχλιωτών συνδέσεων

Τύποι κοχλιών και εξαρτημάτων

Γεωμετρία κοχλία

Διάμετροι κοχλιών

Διάμετροι οπών

Τύποι οπών (α) κανονική ή υπερμεγέθης οπή (β) οπή βραχείας σχισμής (γ) επιμήκης οπή

Διάμετροι οπών

Ποιότητες χάλυβα κοχλιών

Όρια αποστάσεων κοχλιών

Ποιότητες χάλυβα κοχλιών Γενική αρχή: Ποιότητα του χάλυβα κοχλιών καλύτερη από την ποιότητα του χάλυβα των συνδεόμενων ελασμάτων

Είδη έντασης κοχλιών

Μηχανισμός λειτουργίας απλού διατεμνόμενου κοχλία

Μηχανισμοί αστοχίας απλού διατεμνόμενου κοχλία Διάτμηση κορμού κοχλία Σύνθλιψη άντυγας οπής ελάσματος

Αναπτυσσόμενες τάσεις κορμού κοχλία Διατμητικές τάσεις: τ F f ub = A 3 0.6 f ub Aπ= 2 d 4 f ub όριο θραύσης σε εφελκυσμό f ub 3 όριο θραύσης σε διάτμηση F 0.6 fub A

Αντοχή κορμού κοχλία σε διάτμηση

Μονότμητοι κοχλίες

Δίτμητοι κοχλίες

Αντοχή κοχλία σε διάτμηση ανά επίπεδο διάτμησης κατά τον ΕΚ3

Ενεργός επιφάνεια κοχλία Κοχλίες Μ12 Μ16 Μ20 Μ22 Μ24 Μ27 Μ30 Μ36 d (mm) 12 16 20 22 24 27 30 36 Ενεργός επιφάνεια A s (mm 2 ) 84,3 157 245 303 353 459 561 817

Άντυγα οπής

Κατανομή τάσεων στην άντυγα της οπής

Κατανομή τάσεων στην άντυγα της οπής πραγματική ιδεατή

Αντοχή άντυγας οπής σε σύνθλιψη

Αντοχή άντυγας οπής σε σύνθλιψη κατά τον ΕΚ3

Κοχλιώσεις μεγάλου μήκους

Κοχλιώσεις μεγάλου μήκους Μειωτικός συντελεστής αντοχής σε διάτμηση κατά τον ΕΚ3: β = 1 Lf Lj 15d 200 d 0.75β 1.00 Lf

Αντοχή απλών διατεμνόμενων κοχλιώσεων Κατηγορία Α Οριακή κατάσταση αστοχίας F v,ed 1.Διάτμηση κορμού F v,ed F v,ed F v,rd 2.Σύνθλιψη άντυγας οπών F v,ed F b,rd

Έλεγχος ολκιμότητας κατά ΕΑΚ F F b, Rd v, Rd Διάτμηση κορμού ψαθυρή μορφή αστοχίας Σύνθλιψη άντυγας όλκιμη μορφή αστοχίας

Εφελκυόμενοι κοχλίες F t,ed Δύναμη παράλληλη με τον άξονα του κοχλία

Εφελκυόμενοι κοχλίες Αντοχή σε εφελκυσμό κορμού F t,rd fuba = 0.9 γ M2 s f ub : όριο θραύσης χάλυβα κοχλία Α s : ενεργός διατομή του κορμού του κοχλία γ Μ2 = 1,25

Εφελκυόμενοι κοχλίες Αντοχή σε διάτρηση ελάσματος B = π0.6 p,rd d t f m γ M2 u d m : μέση διάμετρος της κεφαλής του κοχλία t : πάχος του ελάσματος f u : όριο θραύσης χάλυβα ελάσματος γ Μ2 = 1,25

Εφελκυόμενοι κοχλίες Κατηγορία D F t,ed Οριακή κατάσταση αστοχίας 1. Εφελκυσμός κορμού F t,ed F t,rd 2. Διάτρηση ελάσματος F t,ed B p,rd

Κοχλιώσεις υπό διάτμηση και εφελκυσμό F F V,Ed V,rd Ft,Ed + 1, 0 1, 4F t,rd F t,ed F v,ed F t,ed F t,rd F V,Ed : διατμητική δύναμη που ασκείται στον κοχλία F t,ed : εφελκυστική δύναμη που ασκείται στον κοχλία F V,rd : διατμητική αντοχή του κοχλία F t,rd : εφελκυστική αντοχή του κοχλία

Προεντεταμένες διατεμνόμενες κοχλιώσεις: Μηχανισμός λειτουργίας Οι αναπτυσσόμενες δυνάμεις τριβής μεταξύ των ελασμάτων δεν επιτρέπουν να πραγματοποιηθεί σχετική μετακίνηση τους Fv,Ed F v,ed εγκάρσιες δυνάμεις μεταξύ των ελασμάτων δυνάμεις τριβής μεταξύ των ελασμάτων

Προεντεταμένες διατεμνόμενες κοχλιώσεις Αντοχή σε ολίσθηση kμ s F s,rd =n F γ M3 p, C n : αριθμός των επιφανειών τριβής k s : συντελεστής σχήματος οπής (για κανονικές οπές k s =1, για υπερμεγέθεις ή επιμήκεις οπές k s <1) μ : συντελεστής τριβής F p,c : δύναμη προέντασης A s : ενεργός διατομή κορμού κοχλία (απομειωμένη λόγω σπειρώματος) γ Μ3 = 1,10 F = 0, 7 f A p, C ub s

Προεντεταμένες διατεμνόμενες κοχλιώσεις Μόνον ποιότητες 8.8 και 10.9 Η δύναμη προέντασης στο εργοτάξιο επιβάλλεται είτε με δυναμόκλειδο ή με μέτρηση της περιστροφής του κοχλία (πιο δύσκολο αλλά ασφαλέστερο) Ο συντελεστής τριβής μ εξαρτάται από την επεξεργασία των επιφανειών (βαφή, αμμοβολή κλπ.) Στον Ευρωκώδικα 3 προδιαγράφονται 4 κατηγορίες επεξεργασίας, Α, B, C, D, με συντελεστές τριβής μ από 0,2 ως 0,5

Προεντεταμένες διατεμνόμενες κοχλιώσεις Συντελεστής σχήματος οπής

Προεντεταμένες διατεμνόμενες κοχλιώσεις Συντελεστής τριβής

Προεντεταμένες διατεμνόμενες κοχλιώσεις Ανοχές οπών

Προεντεταμένες διατεμνόμενες κοχλιώσεις Κατηγορία Β Κοχλιώσεις ανθεκτικές σε ολίσθηση στην οριακή κατάσταση λειτουργικότητας Κατηγορία C Κοχλιώσεις ανθεκτικές σε ολίσθηση στην οριακή κατάσταση αστοχίας

Αντοχή προεντεταμένων διατεμνόμενων κοχλιώσεων Κατηγορία Β Κοχλιώσεις ανθεκτικές σε ολίσθηση στην οριακή κατάσταση λειτουργικότητας Οριακή κατάσταση λειτουργικότητας 1. Ολίσθηση ελασμάτων F v,ed,ser F s,rd,ser Οριακή κατάσταση αστοχίας 2. Διάτμηση κορμού F v,ed F v,rd 3. Σύνθλιψη άντυγας οπών F v,ed F b,rd

Αντοχή προεντεταμένων διατεμνόμενων κοχλιώσεων Κατηγορία C Κοχλιώσεις ανθεκτικές σε ολίσθηση στην οριακή κατάσταση αστοχίας Οριακή κατάσταση αστοχίας 1. Ολίσθηση ελασμάτων F v,ed F s,rd 2. Σύνθλιψη άντυγας οπών F v,ed F b,rd

Προεντεταμένες κοχλιώσεις υπό εφελκυσμό και διάτμηση Για συνδέσεις κατηγορίας Β: F = s,rd, ser k ( ) μ n F - 0, 8 F s p, C t,ed, ser γ M3 Για συνδέσεις κατηγορίας C: F = s,rd k ( ) μ n F - 0, 8 F s p, C t,ed γ M3

Εφελκυόμενα ελάσματα συνδεόμενα με προεντεταμένες κοχλιώσεις Για απλές κοχλιώσεις : A f 0, 90 A f N t,rd = min ( N pl,rd;n u,rd ) = min ; γm0 γm2 y net u Για προεντεταμένες κοχλιώσεις : A f net N t,rd = γ m0 y

Αρθρωτή σύνδεση: Πείροι

Παραδείγματα πείρων

Γεωμετρία και απλό στατικό προσομοίωμα πείρου Τέμνουσα δύναμη F Sd V Sd = 2 Καμπτική ροπή FSd M Sd = b + 4c + 2a 8 ( )

Γεωμετρικοί περιορισμοί πείρων Τύπος A : Δεδομένο πάχος t

Γεωμετρικοί περιορισμοί πείρων Τύπος Β : Δεδομένη γεωμετρία

Έλεγχοι αντοχής πείρων