Spojevi u drvetu- proraun karakteristinih detalja -

Tjemeni zglob trozglobnog okvira

Sastavni dijelovi trozglobnog okvira

Sila na zglobu (FH ) i (Fv ) prenijet e se trnom zgloba.Sila (FH ) prenijet e se u drvo kontaktnim naponom Sila (Fv ) e se prenijeti tapastim spajalima, avlima, trnovima ili vijcima Sila (Fv ) u zglobu i grupa spajala u svom teitu obrazuju moment M = Fv l1 . Kontaktnu

Kontaktnu duinu elinog eonog profila treba tako birati da sila (FH ) uzimajui u obzir i moment M bude u jezgri spojne povrine. To je ostvareno ako vrijedi:

Pri proraunu vano je uzeti u obzir potrebne dokaze:Za elik: Dokaz za otpornost spajala i debljinu lima Dokaz nosivost zglobnog spoja trnom provedenog prema vaeim normama za elik. Za drvo:Dokaz nosivosti spajala za prijenos sile (Fv )Proraun tlanog napona od horizontalne sile (FH ) ( u obzir treba uzeti i ekscentrino unoenje sile vodei rauna o kutu izmeu pravaca sile i pravaca vlakanaca drva.)Utjecaja deformacije od bubrenja i utezanja drva Mogunost cijepanja drva uslijed duine plohe unoenja sile prema visini nosaa

Dokaz nosivost zglobnog spoja trnom:Krenuti emo sa ispitivanjem nosivosti zglobnog spoja trnom provedenog prema vaeim normama za elik ( EuroCode 3). Kod zglobnog spoja izdvojit emo cilindrini ep prenika d koji radi na posmik (kao dvosjena zakovica) i tlak po omotau rupe. Otpornost epana posmik predstavit emo izrazom:

gdje je: - fnr = vrstoa materijala rupe epa (Fe 360 fnr = 400 N/mm2); - Ao = plotina rupe za ep; -Do = promjer epa;

Dok za otpornost na tlak po omotau rupe vrijedi:

Gdje je: - a =min (e1/300; fnr/fr ; e1= a zgloba, a zahtijevano a zgloba iznosi:

Dokaz za otpornost spajala Za elik:

U prijenosu vertikalne komponenta sile (Fv) sudjeluju i tapasti elementi tj. spajala: avli, trnovi ili vijci. Ukupna vertikalna komponenta aktivne sile raspodjeljuje se na sve vijke tako da je otpornost jednog vijka dana izrazom:

Zbog ekscentrinog djelovanja sile u odnosu na zglobni trn, obrazuje se moment M = Fv l1, iji se intenzitet optereenja dijeli na sile u spojnim sredstvima, proporcionalno udaljenostima od toke sredita rotacije spojnih sredstava i pri tome vrijedi izraz:

gdje je : n = broj vijaka u redu ;m = broj redova vijaka; b = maksimalna udaljenost vijaka u redu;

Tako da je ukupna sila kojom je optereen jedan vijak jednaka izrazu:

Za drvo :to se pak tie drvenih elemenata tu je pozornost potrebno usmjeriti na :Proraun tlanog napona od horizontalne sile (FH ) uzimajui u obzir i ekscentrino unoenje sile vodi rauna o kutu izmeu pravaca sile i pravaca vlakanaca drva. sc,o,d

na kontaktnoj se povrini javlja rezultirajua sila R, gdje njena horizontalna komponenta izaziva tlani napon u pravcu vlakana koji mora zadovoljiti izraz :

U sluaju da tlak djeluje okomito na pravac vlakana, trebalo bi zadovoljiti slijedee: sc,90,d

gdje je : - kc,90 faktor poveanja kod tlane povrine gdje je duina leaja l < 150 mm;

Mogua je i pojava tlanog napona pod kutem a prema pravcu vlakana za koji pak vrijedi slijedee: sc,a a

gdje je:

Daljini proraun drvenog elementa odnosi se na dokaz nosivosti spajala za prijenos sile (Fv ). ulazni parametri :- debljina drva, perploe ili dubina uputanja spajala,- promjer spajala,-vrijednost za dimenzioniranje momenta teenja spajalaSuvremene norme naglaavaju i opa pravila primjene spajala -Nosivost jednog spajala u nizu od vie spajala u pravcu sile mora se, osim kod avala, reducirati -Pri zajednikom djelovanju razliitih spajala moraju se uvaiti njihove razliite podatljivosti.-Ljepilo i mehanika spajala ne mogu se istovremeno koristiti kao spajala u jednom spoju

- Reducira se nosivost jednog spajala pri promjenjivom smjeru optereenja s dugim ili srednje dugim djelovanjem. Djelovanje promjenljivog utjecaja na elementu izmeu vlane sile Ft i tlane Fc na nosivost mehanikog spajala treba se uzeti u obzir dimenzioniranjem na veu vrijednost od slijedee dvije:

-Minimalne vrijednosti razmaka spajala meusobno i od rubova moraju se potivati.-Pri djelovanju sile pod kutom u odnosu na pravac vlakana treba analizirati poprene vlane napone po postupku :

gdje je: Vd - Vrijednost za dimenzioniranje poprene sile koja je uzrokovana spajalima u elementu debljine t ( V1+V2 = F sin a), t - debljina elementa s poprenim utjecajem, fv,d - vrijednost za dimenzioniranje vrstoe na prerez. F V1 V2 b h

Mehanizam lomaRd u (N)

Napomena : Karakteristino za spomenuti spoj

Veliina ekscentriciteta (l1) treba biti to manja radi orijentacije treba uzeti minimalne razmake trna od rubova elinih ploa.

Duina (l2) eline ploe treba biti to je mogue manja da bi se otklonila opasnost cijepanja drva zbog sprijeenog bubrenja i utezanja drva. Ako se ovo ne moe izbjei kod velikih ekscentriciteta horizontalne sile zgloba treba predvidjeti pojaanja ulijepljenim elinim ipkama po visini presjeka drva odnosno bonim perploama .

Kod malih ekscentriciteta i uslijed toga kompaktnog elinog profila nastaju sile cijepanja drva. Zbog ortotropije drva ove su sile cijepanja manje nego kod masivnih elemenata istih dimenzija. Za uzdune sile paralelne sa osi nosaa savjetuje se proirenje tlanih napona od lokalne toke uvoenja na toci zgloba do raspodjele napona po cijeloj visini presjeka (h) uzeti duine 2h. Ovako dobivenim kutom proirenja napona mogu se proraunati poprene vlane sile cijepanja.

Prikljuak sekundarnog na glavni nosa:

Progibi na spojnim mjestima glavnog i sekundarnog nosaa

Prikljuak sekundarnog na glavni nosa:

Na slici su prikazani sastavni dijelovi nosaa

Ulazni parametri prorauna :Reakcija sekundarnog nosaa oznaena s (F) tlakome se prenijeti u elinu plou profiliranog elementa.

elini profilirani element prenosi silu (F) na glavni nosa. Zbog ograniavanja poprenih tlanih napona na glavnom nosau postavit e se T profil okomito na I profil te urezati u drvo glavnog nosaa.Pravci djelovanja sile (F) na sekundarnom i glavnom nosau na razmaku (l1) uzrokuju dodatni moment M = F l1 .Momentu (M ) suprotstavlja se par sila Ft =-Fc s krakom ( l2 ). Sila (Ft ) se moe preuzeti trnovima. Sila (Fc ) prenijet e se kontaktnim naponom na duini l= 0,2l3 uz pretpostavku ravnomjerno jednolike raspodjele.

Za elik: Proraun normalnih posminih te usporednih napona nosivosti spojnih sredstava prema vaeim normama.

Za drvo :Dokaz poprenog tlanog c,90 napona uslijed sile (F) na donjoj leajnoj ploi.Dokaz normalnog napona c,0 uslijed sile Fc na eonoj ploi sekundarnog nosaa.Proraun trnova za silu Ft para sila.

Potrebno je proraunati:

Napomena :S ovom konstrukcijom mogu se prikljuiti sekundarni nosai na glavne nosae npr. krovni nosai na podvlake. Neizbjene deformacije uslijed bubrenja i utezanja drva nee biti sprijeene. Prikljuak je primjer za jedno prisilno rjeenje upotrebe veih visina sekundarnog nosaa od 50 cm. Prikljuci s elinim elementima u eonom drvu sekundarnog nosaa i spojnim sredstvima za prijenos sile rasporeenih jedan iznad drugoga dovode do pukotina uslijed utezanja sekundarnog nosaa.Leajna ploa sekundarnog nosaa treba biti to manja radi radi smanjenja dodatnog momenta.

Spojna sredstva za prijenos sile (Ft) rasporeena su jedno iza drugoga paralelno vlaknima sekundarnog nosaa. Treba birati dovoljno velike hrptove ili pas vijke (manjeg promjera ) za postizanje ravnomjernog djelovanja jer se oni prije loma plastino ponaaju. U tom sluaju nije potrebno smanjenje njihove nosivopsti kod veeg broja u jednome nizu. Treba meutim prihvatiti vaee norme za proraun. Zbog grube pretpostavke kraka sila (l2) preporua se poveati statiki broj potrebnih spajala za 20 %.

Spoj nosaa od lijepljenog lameliranog drva s elinim stupom:

Na slici su prikazani osnovni dijelovi kontaktnog spoja elik-drvo ostvarena kao zglobna veza uz pomo zglobnih trnova i prikljunica.Ulazni parametri prorauna :

Statike veliine e se prenijeti, na tlanoj strani presjeka kontaktnim naponom, a na vlanoj strani tapastim modanicima i elinim profiliranim limovima.Moment savijanja e se pretvoriti u par sila Z = -D sa razmakom (a ).Pri tom se formiraju sile: Fc=D + N/2 i Ft = Z N/2 ;

Pribrajanjem poprene sile (V) tlanoj sili (Fc) dobiva se rezultanta Fc,res = Fc2 + V2 i a=arctan V/Fc Tlana sila (Fc) prenosi se na konzolni lim stupa. Kod simetrinih sustava lim e se postaviti okomito na pravac sile stalnog optereenja. Kod drugih kombinacija optereenja koja iskazuju drugi kut pravca djelovanja treba rezultantu rastaviti na komponente okomito na konzolni i kosi lim leaja. Tlana povrina nosaa moe se po potrebi poveati dolijepljenim bonim drvom.Vlana sila (Fc,res) prenijeti e se tapastim spajalima, avlima ili vitkim trnovima preko elinih limova.Ovdje izloena pravila prorauna vrijede samo za negativne vorne momente savijanja

Potrebni dokazi

Za elik:Potrebno je proraunati debljine elinih limova kod tlanog i vlanog prikljuka .Proraun trna u zglobu vlanog prikljuka .Za drvo:Proraun tlanih napona u kontaktnim plohama uvaavajui kut izmeu pravca sila i pravca vlakana. Proraun spajala u vlanom spoju.

Napomene:

Tlani spoj s eventualno dolijepljenim pojaanjima treba kompaktno formirati da bi krak unutarnjih sila (a) po mogunosti bio to vei.

Pojaanja trebaju imati veu krutost u pravcu vlakana lijepljenog lameliranog drva nego u pravcu okomito na vlakna. Za ovo se mogu koristiti daske ili ploe izrezane od LLD. Ovime se postie da se trajektorije tlanih napona ire pod malim nagibom, te time popreni i posmini naponi ostaju mali.

Vlani se spoj moe izvesti s vanjskim ili urezanim limovima. Kao spajala pogodni su avli ili trnovi .Ako se primijene trnovi treba birati vitka tijela tako da u sluaju otkaza nosivosti nastupe plastine deformacije. Gdje je vitkost trnova sigurno postignuta moe se izbjei smanjenje njihove nosivosti u sluaju veeg broja trnova u nizu. Treba voditi rauna o podacima o odgovarajuim normama za proraun.Preporua se upotreba buenih avala. Smanjeni razmaci avala u slici njihovog rasporeda u odnosu na ne buene avle daju kompaktniji spoj. Mogu se takoer primijeniti naroiti avli s minimalnom dubinom ukucavanja 12dn. To je potrebno radi vrstoe upanja avala bez prethodnog buenja.

Vijak zgloba izvana treba osigurati maticama ili rascjepkama. Vijak je optereen i na savijanje -primjena odgovarajuih normi za proraun elika.

U vlanoj zoni postavljeni dvostruki zglob treba omoguiti nesmetan rad drva nosaa pri promjeni njegove vlanosti. Zbog toga vezice ne bi trebale biti kratke.

Vijak u vlanom pojasu slui samo za osiguranje poloaja. Duguljasta rupa paralelna s donjim pojasom nosaa omoguava laku montau. Kod upetih stupova koji se prethodno montiraju mogu se gredice i spregovi montirati preko dva ili tri polja na tlu. Tako montirane polovine mogu se podignuti na leaj stupa, uvrstiti montanim vijkom i tada u tjemenom zglobu.

K R A J