ÇELİK KONSTRÜKSİYONDA CIVATALAR - guven-kutay.chguven-kutay.ch/civata/08b_civata.pdf · Ç e l i k k o n s t r ü k s i y o n d a c ı v a t a l a r 3 1 Çelik konstruksiyonda

08b_civata.doc

2010 Mart

www.guven-kutay.ch

ÇELİK KONSTRÜKSİYONDA

CIVATALAR08b

Özet M. Güven KUTAY

08b_civata.doc

I N H A L T S V E R Z E I C H N I S

1 Çelik konstruksiyonda bağlantı cıvataları....................................................................................3

1.1 Çelik konstruksiyonda cıvataların kullanılması ve tipleri....................................................3 1.2 Çelik konstruksiyondaki ön germesiz cıvata bağlantıları ....................................................4

1.2.1 Cıvatada bağlantısında kesme gerilimi “τk”.................................................................5 1.2.2 Cıvatada bağlantısında izdüşüm yüzey basıncı................................................................5 1.2.3 Emniyetli kesme mukavemeti ve emniyetli izdüşüm yüzey basınç değeri......................6

1.3 Ön germeli kaymayan ve alıştırmalı, yüksek kaliteli cıvata bağlantıları .............................9 1.3.1 Gerekli ön germe kuvvetinin bulunması ....................................................................10 1.3.2 Bağlantı için gerekli cıvata sayısının bulunması........................................................10 1.3.3 Bağlantıda bağlanan parçaların mukavemet sağlaması .............................................10 1.3.4 Konstruksiyon için gerekli malzeme kesit alanının hesaplanması: ...........................11 1.3.5 Genel kontrol .............................................................................................................11

1.4 Moment etkisindeki cıvata bağlantıları..............................................................................11 1.4.1 Eğilme momenti etkisindeki konsol bağlantısı ..........................................................12 1.4.2 Torsiyon momenti etkisindeki konsol bağlantısı .......................................................13

1.5 Çelik konstruksiyonda bağlantı cıvataları için örnek.........................................................15 1.5.1 Tampon konstruksiyonu.............................................................................................15 1.5.2 Enine yük ve moment etkisindeki konsol bağlantısı..................................................18 1.5.3 Enine yük ve moment etkisindeki konsol bağlantısı..................................................21 1.5.4 Gezer köprü vinçinin başlığı bağlantısı, yalnız moment etkisi..................................24 1.5.5 Depo rafı profil bağlantısı ..........................................................................................27 1.5.6 Depo rafı konsol bağlantısı ........................................................................................29

2 Konu İndeksi..............................................................................................................................31

Ç e l i k k o n s t r ü k s i y o n d a c ı v a t a l a r

www.guven-kutay.ch

3

1 Çelik konstruksiyonda bağlantı cıvataları

1.1 Çelik konstruksiyonda cıvataların kullanılması ve tipleri

Çelik konstruksiyondaki cıvata bağlantıları, imal edilen parçaları daha ekonomik ve kolay nakil etmek veya parçaları çalışacakları yerde monte etmek için kullanılır. Diğer taraftan cıvata bağlantısının kullanılmasının bir sebebide , bazı kaynak konstruksiyonunda çoğu kaynak yerlerine tam olarak erişilememesidir. İşletmede zorlamanın darbeli, yani dinamik zorlama olması halinde, yüksek kaliteli cıvataların kullanılmasıyla, darbeli ve dinamik zorlamalar kontrol altına alınır. Büyük kesme ve çekme kuvvetinin etkilediği yerlerdede bu cıvata bağlantıları gayet rahatlıkla kullanılır. Çelik konstruksiyonda ve vinç çelik konstruksiyonunda genelde şu cıvatalar kullanılır: • Ham cıvatalar; dövme ve ovalama metodu ile imal edilmişlerdir. Şaftlarının çapı anma çapına

eşittir. İmalat sonu şaftları ayrıca işlenmemiştir. Kaliteleri; 4.6 ve 5.6 olan cıvatalardır.

• Alıştırma cıvataları; dövme ve ovalama metodu ile imal edilmişlerdir. Şaftlarının çapı anma çapından 1 mm büyüktür. İmalatta son işlem olarak şaftları hassas ISO toleransına göre işlenmiştir.

Kaliteleri; 4.6 ve 5.6 olan cıvatalardır.

• Yüksek kaliteli cıvatalar; cıvata kalitesi 10.9 olan, ya “Ham cıvata” veya “Alıştırma cıvatası” olarak imal edilen cıvatalardır.

Bunun yanında gerektiğinde bütün kaliteli cıvatalar çelik konstruksiyondaki cıvata bağlan-tılarında kullanılabilir. Örneğin: 8.8 kalitesindeki cıvatalar. Fakat bağlanan parçaların mukavemet değerlerine göre çelik konstruksiyon için kullanılan 4.6 ve 5.6 kalitesindeki cıvataların kullanılması çoğu zaman ekonomik vede gereklidir. Çünkü, St 37 veya St 52 malzemesinin mukavemet değerleri, çelik konstruksiyonda kullanılacak 4.6 ve 5.6 kaliteli cıvataların mukavemet değerine eşittir.

LSiL Ro

Si LRoL

RoL LLSi Ro

Şekil 1, Ham cıvata Şekil 2, Alıştırma cıvatası Şekil 3, Yüksek kaliteli cıvata Şekil 1ve Şekil 2 deki rondela kalınlığı LRo genelde DIN de verildiği gibi 8 mm kalınlıkta alınır. Şekil 3 deki rondela konstruksiyona göre seçilir.

Çelik konstrüksiyonda bağlantı cıvataları genelde bası ve çeki etkisindeki profillerin bağlantısında kullanılır. Enine kuvvet çoğu zaman sürtünme kuvveti ile karşılanır. Bazan da enine kuvvet sürtünme kuvveti ile karşılanmayıp ya cıvata kesmeye zorlandırılır, yada ek bir konstruksiyon elamanı tarafından karşılanır.

Çelik konstrüksiyonda bağlantı cıvatalarının hesapları genelde kesmeye ve izdüşüm yüzey basıncına göre yapılır ve bağlantılar şu şekilde isimlendirilir:


www.guven-kutay.ch

4

F G

dd

1

2t1t

t

F/2

F/2

Şekil 4, Enine zorlanan tipik çelik konstruksiyon bağlantısı

Geçme deliği ile cıvata arasındaki boşluk > 0,3 mm ve ≤ 1,0 (2,0) mm ise

Kİb Kesme(K) ve izdüşüm yüzey basınçlı (İb) bağlantılar. KaÖ Ön germeli (Ö) kaymayan (Ka), yüksek kaliteli cıvata bağlantıları.

Geçme deliği ile cıvata arasındaki boşluk ≤ 0,3 mm ise

KİbA Kesme(K) ve izdüşüm yüzey basınçlı (İb) ve alıştırmalı (A) bağlantılar. KaÖA Ön germeli (Ö) kaymayan (Ka) ve alıştırmalı (A), yüksek kaliteli cıvata bağlantıları.

1.2 Çelik konstruksiyondaki ön germesiz cıvata bağlantıları Çelik konstruksiyonda cıvata bağlantıları ilk olarak kesmeye ve sonrada izdüşüm yüzey basıncına göre kontrol edilir ve hesaplanırlar. Burada hesaplar yalnız cıvata bağlantıları için yapılmıştır. Fakat hesap esası diğer bağlantı elemanları içinde aynen geçerlidir. Örneğin; Perçinler, Pimler, Nokta kaynakları ve Pernolar gibi. Hesaplardaki tek ayrılık emniyetli mukavemet değerlerindedir. Parçadaki gerilimler hiç bir fark gözetilmeden aynen hesaplanır.

F/2

F/2

1t1

2tt

F

d

Perçinler

F

Ft

d

t 1

2

Pimler

F F/2

F/2

e ee1 1

ee

e3

22

F F

tt

t2

1

1

ddG

b

t

1t

F

d

2

F

Nokta kaynakları

t 1

F

t 2t 1

d

F/2

F/2

Pernolar

Şekil 5, Benzer bağlantılar

d mm Çap F N Enine etki kuvveti e mm Aralıklar, konstruksiyon ölçüleri Kuvvet etkisi yönünde e1 ≥ 2,5.d e ≈ 3,0.d Kuvvet etkisi yönüne dik e2 ≥ 2 .d e3 ≈ 3,0.d t mm Plakaların (parçaların) kalınlığı


www.guven-kutay.ch

5

1.2.1 Cıvatada bağlantısında kesme gerilimi “τk”

Genel şart: τ≤⋅⋅

τ KEMCCŞ

k nmA

F = F ( 1 )

nF = FC

C mA

F = CŞ

Ck ⋅

τ

4d

= A2Ş

Şa⋅π

md

F4 = C

2Ş

CKEM

⋅⋅π

⋅τ

Kesme gerilimine göre cıvata çapı:

KEMCCa mn

F4dτ⋅⋅⋅π

⋅≥τ

m

F4 dCkEM

Ca ⋅τ⋅π

⋅≥τ F ( 2 )

F N Bağlantıyı zorlayan toplam kuvvet FC N Bir cıvatayı zorlayan kuvvet dŞ mm Cıvatanın anma çapı, şaft çapı dτa mm Cıvatanın kesme gerilimine göre çapı AŞ mm2 Bir cıvatanın şaft kesit alanı nC 1 Kuvvet etkisindeki cıvata adedi mC 1 Cıvata bağlantısının kesmeye zorlanan kesit sayısı τKEM N/mm2 Cıvatanın emniyetli kesme mukavemeti τk N/mm2 Cıvatada kesme gerilimi

1.2.2 Cıvatada bağlantısında izdüşüm yüzey basıncı

Genel şart: σ≤⋅⋅

σ LEMCminŞ

L n td

F = F ( 3 )

nF = FC

C minŞ

CLEM td

F = ⋅

σ

İzdüşüm yüzey basıncına göre cıvata çapı:

LEMminCL tn

Fdσ⋅⋅

≥σ

LEMmin

CL t

Fdσ⋅

≥σ F ( 4 )

F N Bağlantıyı zorlayan toplam kuvvet FC N Bir cıvatayı zorlayan kuvvet dŞ mm Cıvatanın şaft çapı dσL mm Cıvatanın izdüşüm basıncına göre çapı AŞ mm2 Bir cıvatanın şaft kesit alanı nC 1 Kuvvet etkisindeki cıvata adedi tmin mm FC etkisindeki en ince malzeme kalınlığı σLEM N/mm2 Bağlantı kesitinde emniyetli izdüşüm yüzey basıncı mukavemeti σL N/mm2 Bağlantı kesitinde izdüşüm yüzey basıncı


www.guven-kutay.ch

6

1.2.3 Emniyetli kesme mukavemeti ve emniyetli izdüşüm yüzey basınç değeri Tablo 1-a, Çelik konstruksiyonda Bağlantı elemanlarının mukavemet değerleri Sütun a b c d e f g

Bağlantı elemanı Gerilim şekli

Kesme τKEM

İzdüşüm basma σLEM

*)1

Çekme σÇEM

Sıra

Bağ

lantı

şekl

i

Ön

germ

e

Del

ikte

boşl

uk ∆

d Bağlantı elemanının malzemesi veya kalitesi

H HZ H HZ H HZ

1 4.6 kaliteli cıvatalar 4.6 kaliteli havşa başlı DIN 7969 ∆d ≤ 1 mm için

112 126 280 320 110 125

2 5.6 kaliteli cıvatalar 5.6 kaliteli havşa başlı DIN 7969 168 192 *)2

420 *)2 470 150 170

3

Kİb yok 0,3 ...

2,0 10.9 yüksek kaliteli cıvatalar DIN 6914 240 270 *)3 *)3 360 410

4 4.6 alıştırma cıvatası,DIN 7968 RSt 36 Perçinler DIN 124/DIN 302 140 160 320 360 110 125

5 5.6 alıştırma cıvatası,DIN 7968 RSt 44 Perçinler DIN 124/ DIN 302 210 240 *)2

480 *)2 540 150 170

6

KİbA yok ≤ 0,3

10.9 yüksek kaliteli alıştırma cıvatası DIN 7999 320 320 *)3 *)3 360 410

7 KaÖ KaÖA tam ≤ 0,3 10.9 yüksek kaliteli alıştırma cıvatası

DIN 6914 ve DIN 7999 − − *)3 *)3 GE

önA

F8,0 ⋅

Tablo 1-b, Konstruksiyon elemanlarının mukavemet değerleri Sütun a b c d e

İzdüşüm yüzey basıncı σLEM *)4, *)1 değerleri Malzeme St 37 St 52 Yükleme durumu *)5

Sıra

Bağlantı şekli

Ön germe

Delikte boşluk

∆d Bağlantı elemanının kalitesi

H HZ H HZ

0,3 ... 2,0 4.6 kaliteli cıvatalar DIN 6914, yüksek kaliteli cıvatalar 1 yok

≤ 1 mm 5.6 kaliteli cıvatalar 280 320 420 480

2

Kİb

yarım 0,3 ... 2,0 DIN 6914, yüksek kaliteli cıvatalar 380 430 570 645

3 yok ≤ 0,3 DIN 124 ve DIN 302, Perçinler DIN 7968, alıştırma cıvataları 320 360 480 540

4 KİbA

yarım ≤ 0,3 DIN 7999, yüksek kaliteli cıvatalar 420 470 630 710

5 KaÖ KaÖA tam ≤ 0,3 DIN 6914, yüksek kaliteli cıvatalar

DIN 7999, yüksek kaliteli cıvatalar 480 540 720 810

6 Çok eksenli bağlantılarda mafsal pernosu için 210 240 320 360

7 Basma ve eğilme basması DIN 4114 T1 ve T2 ye göre σB EM 140 160 210 240

8 Çekme ve eğilme çekmesi vede Basma ve eğilme basması için karşılaştırma mukavemet değeri σEM 160 180 240 270

9 Kesme τK EM 92 104 139 156


www.guven-kutay.ch

7

Tablo 1 için açıklamalar: Kİb Kesme ve izdüşüm yüzey basıncında çalışan normal cıvata ile bağlantı KİbA Kesme ve izdüşüm yüzey basıncında çalışan alıştırma cıvatası ile bağlantı KaÖ Ön germeli kaymayan bağlantılar KaÖA Ön germeli kaymayan alıştırma cıvatası ile bağlantılar *)1 Bağlantıdaki elemanlar çeşitli malzemeden ise, en zayıf malzemenin değeri alınır. *)2 Kostruksiyon elemanı olarak St 37 kullanılmışsa, -b deki en düşük değer alınır. *)3 -b deki σLEM değerleri alınır. *)4 Değerler malzeme kalınlığı t ≥ 3 mm için geçerlidir. *)5 Çelik konstruksiyonda yükleme durumu:

H Ana yük • Konstruksiyonun öz ağırlık kuvveti vede taşınan veya kaldırılan yük,

• İvmelerden ileri gelen kütle kuvvetleri,

• Yük darbelerinden ileri gelen kuvvetler.

HZ Ek yükler • Rüzgar kuvveti (DIN 1055 T4 den),

• Kasılmadan ve çarpık hareketlerden vede ısıdan ileri gelen kuvvetler,

• Kar veya rüzgar yükünden ileri gelen kuvvetler (DIN 1055 T5 den),

• Merdivenler, raflar ve korkulukların ağırlığından ileri gelen kuvvetler.

HS Özel yükler • Vinçi işletmeye alırken kullanılan kontrol yüklerinden ileri gelen kuvvetler,

• Tampon kuvvetleri,

• İki araba veya vinç beraberce bir rayda çalışıyorlarsa, bunların çarpışma kuvveti.

Yükleme durumu HS için H değerlerinin %30 fazlası alınır. Darbeli, titreşimli veya özel konstruksiyonlarda kuvvetler faktörlerle yükseltilir ve mukavemet hesapları, zorlanma statik zorlanmaymış gibi yapılır ve emniyetli mukavemet değerleri böylece sabit kalır.


www.guven-kutay.ch

8

Tablo 2-a, Vinç çelik konstruksiyonda bağlantı elemanlarının emniyetli mukavemet değerleri

Sütun a b c d e f g h

DIN 7968, alıştırma cıvataları DIN 7990, cıvataları

Cıvata 4.6

Parça St37

Cıvata 5.6

Parça St52-3

Cıvata 4.6

Parça St37

Cıvata 5.6

Parça St52-3

Yükleme durumu

Sıra

Zorlanma şekilleri

H HZ H HZ H HZ H HZ

tek kesitli 1

Kesme

τK EM çok kesitli

84

112

96

128

126

168

144

192 70 80 70 80

tek kesitli 2

İzdüşüm

basıncı σL EM çok kesitli

210

280

240

320

315

420

360

480 160 180 160 180

3 Çekme σÇ EM 100 110 140 154 100 110 140 154

Tablo 2-b, Vinç çelik konstruksiyonda konstruksiyon parçalarının emniyetli mukavemet değerleri

Sütun a b c d e

St 37 St 52-3

Yükleme durumu Sıra

Gerilim şekli

H HZ H HZ

1 Çekme ve Karşılaştırma mukavemet değeri σÇ EM 160 180 240 270

2 Basma ve flambaj mukavemet değerleri σB EM 140 160 210 240

3 Kesme mukavemet değerleri τEM 92 104 138 156 Burada bir cıvatanın taşıyabileceği enine kuvveti hesaplarsak: Kesme gerilimine göre kuvvet: CŞKEMCi mAF ⋅⋅τ≤ F ( 5 ) Yüzey basıncına göre kuvvet: minŞLEMCi tdF ⋅⋅σ≤ F ( 6 )

FC N Bir cıvatayı zorlayabilecek en büyük kuvvet τKEM N/mm2 Cıvatanın emniyetli kesme mukavemeti AŞ mm2 Bir cıvatanın şaft kesit alanı mC 1 Cıvata bağlantısının kesmeye zorlanan kesit sayısı σLEM N/mm2 Bağlantı kesitinde emniyetli izdüşüm yüzey basıncı mukavemeti dŞ mm Cıvatanın şaft çapı tmin mm FCi etkisindeki en ince malzeme kalınlığı


www.guven-kutay.ch

9

1.3 Ön germeli kaymayan ve alıştırmalı, yüksek kaliteli cıvata bağlantıları Ön germeli kaymayan ve alıştırmalı, yüksek kaliteli cıvata bağlantılarında temas yüzeyleri önceden işlenip hazırlanmalıdır. Örneğin: kumlama gibi.

µ0

ÖNF

FÖN

FN

FIS

FIS

NFFN

NF

FKaGER= FE

= FEKaGERF

Şekil 6, Ön germeli bağlantı

Enine kuvvet temas yüzeylerindeki sürtünme kuvvetiyle taşınacağın-dan, cıvatalar gerekli ön germekuvveti ile sıkılmalıdır. Ön gerilimli kaymayan ve alıştırmalı, yüksek kaliteli cıvata bağlantı-larıyla (KaÖA) çok büyük enine kuvvetler taşınır. Böyle bir bağlantıda cıvatanın yalnız sürtünme ile taşıyacağı enine kuvvet şu şekilde hesaplanır (FKaGER):

İşletmede boyuna kuvvet yoksa; S

F FKa

ÖN0ERG Ka

⋅µ≤ F ( 7 )

İşletmede boyuna kuvvet varsa; ( )

S

FF F

Ka

İŞÖN0ERG Ka

−⋅µ≤ F ( 8 )

FKaGER = FE N Bir cıvatanın kaymaya karşı gerekli enine kuvvet µ 1 Titizlikle hazırlanmış temas yüzeylerindeki sürtünme katsayısı µ0 = 0,50 boyanmış ve kaymayan St 37 yüzeyi için, µ0 = 0,55 kumlanmış veya temizlenmiş St 52 yüzeyi için FÖN N Bir cıvatayı montajda sıkarak depo edilen ön germekuvveti bak Tablo 3 FİŞ N Bir cıvatayı işletmede boyuna zorlayan kuvvet (Ek kuvvet) SKa 1 Kaymaya karşı emniyet faktörü, bak Hata! Başvuru kaynağı bulunamadı.

Tablo 3, Kaymaya karşı emniyet faktörü

statik zorlama dinamik zorlama H HZ H HZ 1,25 1,10 1,40 1,25

, Kaliteli cıvata (10.9) için ön germekuvveti FÖN ve Sıkma momenti MSı

µgen M12 M16 M20 M22 M24 M27 M30 M36 Ön germeFÖN [kN] *)1 ≈ 0,12 50 100 160 190 220 290 350 510

MoS2 yağlı ≈ 0,10 100 250 450 650 800 1250 1650 2800 Sıkma MSı [Nm] Hafif yağlı ≈ 0,12 120 350 600 900 1100 1650 2200 3800

*)1 Burada bağlanan plakaların yüzey basınçını karşılamaları önemlidir ve kontrol edilmelidir. Burada verilen FÖN kuvvetinde biraz emniyet payı vardır.


www.guven-kutay.ch

10

1.3.1 Gerekli ön germe kuvvetinin bulunması Bir cıvatayı montajda sıkarak depo edilecek ön germe kuvvetini bulmak için F ( 7 ) ve F ( 8 ) i işlersek şu formülleri buluruz:

İşletmede boyuna kuvvet yoksa; SF F0

KaEÖN µ

⋅≥ F ( 9 )

İşletmede boyuna kuvvet varsa; FSF F İŞ0

KaEÖN +

µ⋅

≥ F ( 10 )

F ( 9 ) ve F ( 10 ) daki semboller F ( 7 )ve F ( 8 ) deki sembollerle aynıdır.

Yarım sıkma momenti ile sıkılmış cıvatanın enine taşıyabileceği toplam kuvveti bulmak için, bir cıvatanın kaymaya karşı emniyetli enine kuvvetine, emniyetli kesme ve izdüşüm yüzey basınçlı kuvvetinide katmamız gerekir ve böylece şu formül elde edilir:

F + F 0,5 = F KibEMKaEMEtopEM F ( 11 )

FKtopEM N Bir cıvatanın toplam taşıyabileceği emniyetli enine kuvvet FKibEM N Bir cıvatanın kesme ve izdüşüm basıncında taşıyabileceği emniyetli enine kuvveti FKaEM N Bir cıvatanın kaymaya karşı emniyetli enine kuvveti

1.3.2 Bağlantı için gerekli cıvata sayısının bulunması

F

F n

ECiEM

maxtopC ≥ F ( 12 )

nC 1 Konstruksiyondaki cıvata sayısı Ftop max N Cıvata bağlantısını zorlayan toplam max. kuvvet FECiEM N Bir cıvatanın taşıyabileceği emniyetli enine kuvvet

Burada bulunan cıvata sayısı konstruksiyona göre çift sayı olarak alınır.

1.3.3 Bağlantıda bağlanan parçaların mukavemet sağlaması Bağlantı parçaların mukavemet sağlaması yapılırken cıvatalar için açılmış deliklerin alanları hesaplar için alınacak kesit alanlarında dikkate alınmalıdır.

σ≤σ ÇEMFç

çç

A

F = F ( 13 )

Fç N Hesap kesitindeki çekme veya basma kuvveti AFç mm2 Çekme veya basma kuvveti etkisindeki hakiki kesit alanı σÇEM N/mm2 Malzemenin emniyetli çekme mukavemet değeri

dGGFç ntdA = A ⋅⋅− F ( 14 )

A mm2 Çekme veya basma kuvveti etkisindeki genel kesit alanı dG mm Cıvata için açılan geçiş deliği çapı t mm Malzemenin kalınlığı ndG 1 Cıvata için açılan geçiş deliği adedi


www.guven-kutay.ch

11

1.3.4 Konstruksiyon için gerekli malzeme kesit alanının hesaplanması:

σ⋅ ÇEMA

çGER S

F = A F ( 15 )

AGER mm2 Konstruksiyon için gerekli malzeme kesit alanı Fç N Hesap kesitindeki çekme veya basma kuvveti SA 1 Konstruksiyondaki gerekli alan için düzeltme faktörü, önerilen sayı: SA = 0,8 σÇEM N/mm2 Malzemenin emniyetli çekme mukavemet değeri

Bütün "Çelik konstuksiyonda cıvatarlar" da verilen formüllere göre yapılan hesaplar, ancak şu şartlar altında ve kontroller yapıldığı zaman doğrudur:

• Konstruksiyonun kullanılacağı işletmenin şartnamesindeki veya kabul edilen emniyet katsayıları doğru alındıysa,

• Konstruksiyon şartnamelere uygun olarak yapıldıysa,

• Kullanılan malzemeler için kabul edilen mukavemet değerleri doğru ise. 1.3.5 Genel kontrol Bir bağlantıda aynı zamanda kesme ve çekme zorlaması varsa bu zorlamaların mukavemet kontrolü bir yandan tek tek yapılır. Yani çekme zorlaması yalnız çekme zorlaması varmış gibi, kesme zorlamasıda yalnız kesme zorlaması varmış gibi yapılır ve daha sonra tam kontrol şu şekilde yapılır:

12

KEM

k2

ÇEM

ç ≤

τ

τ+

σ

σ F ( 16 )

σç N/mm2 Cıvatadaki normal gerilme σÇEM N/mm2 Malzemenin emniyetli çekme mukavemet değeri τk N/mm2 Cıvatadaki kesme gerilmesi τKEM N/mm2 Malzemenin emniyetli kesme mukavemet değeri

1.4 Moment etkisindeki cıvata bağlantıları Cıvata konstruksiyonunu zorlayan kuvvetin etkileme doğrultusu konstruksiyonun ağırlık merkezinden geçmiyorsa, ki kuvvetin etkileme doğrultusunun ağırlık merkezinden geçmesi çok ender rastlanan özel bir durumdur, cıvata bağlantısı etkileyen kuvvetin yanında ayrıca birde moment tarafından zorlanır. Bu durum genelde konsol bağlantılarında görülür. Konsol bağlantısı ya torsiyon veya eğilme momenti ile zorlanır. Konsol bağlantısındaki cıvata hesaplarını yapmak için şu hazırlığın yapılması gereklidir: 1. Konstruksiyonu etkileyen bütün dış kuvvetler, cıvata konstruksiyonunun ağırlık merkezine

taşınmalıdır.

2. Momentin etkisini gösterdiği dönme noktası belirlenmelidir. Yani moment bütün sistemi hangi nokta etrafında çevirmeyi deniyor.

3. Çözüm için kuvvetin değişimi linear olarak kabul edilir, yani kuvvet ve dönme noktasına kuvvetin mesafesi doğru orantılı olarak alınır.


www.guven-kutay.ch

12

1.4.1 Eğilme momenti etkisindeki konsol bağlantısı

"Der Bauingenieur", teknik mecmuasının 1952 senesinde yayınlanan , 7 nci sayısında bay " Steinhardt " (Ştaynhardt) dönme noktası (D) olarak H/4 mesafesini önermektedir. Bak Şekil 7

Özel bir durum yoksa vede şartnamede hesap esasları için bir şart koşulmamış-sa, günlük pratik hesaplar için bende bu öneriyi desteklerim.

Eğer tereddütünüz varsa dönme noktası olarak cıvata konstruksiyonunun ağırlık merkezini (S) alınız.

Bu kitapta yapılacak hesaplarda bay Steinhardt’ ın önerisi kabul edilicek ve bütün hesaplar ve varsayımlar buna göre yapılacaktır.

11F

2F

D

F

F

b

H/4

L2

L1 H

L

S

Şekil 7, Eğilme momenti etkisindeki konsol bağlantısı

Şekil 7 deki konsol bağlantısındaki cıvatalar, F kuvveti ile doğrudan kesmeye, F kuvvetinin ağırlık merkezine olan mesafesi LF den doğan eğilme momenti (Meğ = F . LF) ile çekmeye zorlanacaklardır.

FL 1

L

L

2

3

D

3

3

Dönme noktası

1F

2F

F2

1

LF

Şekil 8, D-Noktası ve kuvvetler

Mekanik kanunlarına göre: Σ Mb = 0

L F = L F +...+ L F + LF Fnn2211 ⋅⋅⋅⋅

Orantıdan:

LL F = F ;

LL F = F ;

LL F = F

1

n1n

1

313

1

212

⋅⋅⋅ ve

LL F = L F1

211

11⋅

⋅ değerlerini alırsak ve bu değerleri moment

dekleminde yerleştirirsek:

LF = L

LF +...+ L

LF + L

LF + L

LFF

1

2n1

1

231

1

221

1

211 ⋅

⋅⋅⋅⋅

formülünü elde ederiz.

M = L

L +...+ L + L + L F LF =

LL +...+

LL

+ LL

+ LL

F eğ1

2n

23

22

21

1F1

2n

1

23

1

22

1

21

1 ⋅∴⋅

⋅

L=L veF=F 1max1max

L L M

= F M = L

L F 2i

maxeğmaxeğ

max

2i

max ∑

⋅∴

∑


www.guven-kutay.ch

13

Boyuna kuvvet; 2i

maxeğmaxçM

L L

zM = F

Σ⋅ F ( 17 )

FçM max N Momenten doğan en uçtaki cıvatayı etkileyen max. kuvvet Meğ Nmm Cıvata kontruksiyonunu etkileyen eğilme momenti Lmax mm En uçtaki cıvatanın dönme noktasına olan uzaklığı z 1 Moment etkisindeki cıvata sırasının adedi. Örneğin; Şekil 8 deki konstruksiyonda iki sıra var ve z = 2 Σ Li

2 mm2 Bir sıradaki cıvataların D-Noktası uzaklığı karelerinin toplamı

Enine kuvvet; nF = FCi

E F ( 18 )

FE N Bir cıvatayı etkileyen enine kuvvet F N Cıvata kontruksiyonunu bir yönde etkileyen toplam kuvvet nCi 1 Konstruksiyondaki cıvata adedi

Bundan sonra bağlantının hesabı, kullanılan cıvataya ve kabul edilen hesap şekline göre, ya makina yapımındaki cıvata bağlantısı veya çelik konstruksiyondaki cıvata bağlantısı hesabına göre yapılır. Eğer hesap makina yapımına göre yapılıyorsa enine kuvvet ya sürtünme kuvvetiyle veya ek konstruksiyonla (örneğin: pim) karşılanması gerekir.

Normal makina yapımında kullanılan cıvataların enine kuvvet etkisiyle kesmeye zorlanmama-larına dikkat edilir. Max. yüklenen cıvatadaki eksenel kuvvet

Boyuna kuvvet; max çMnçmax FFF += F ( 19 )

Fmax N Bir cıvatayı zorlayan boyuna max kuvvet Fnç N Bir cıvatayı normal kuvvetten etkileyen boyuna kuvvet Fnç = Fç / nC FçM max N Momenten doğan en uçtaki cıvatayı etkileyen max. Kuvvet

1.4.2 Torsiyon momenti etkisindeki konsol bağlantısı Torsiyon momenti etkisindeki konstruksiyondada eğilme momentinde olduğu gibi aynı varsayımlar kabul edilir ve momentin etkisiyle en uçtaki cıvatayı zorlayan max. enine kuvvet bulunur. Burada dönme noktası olarak cıvata konstruksiyonunun ağırlık merkezi seçilir. Bir sürü konstruksiyonda ağırlık merkezinde ne civata nede pim bulunur. Buna rağmen konstruksiyonunun ağırlık merkezi dönme noktası olarak alınır.

S

F

r3

LF

1

2

345

6

7 8r 1

5r

r7 r 84r

6r 2r

y26F6Mt

F4Mt

F6Fy

5

F5Fy

F5Mt

F3Fy

tF2Mt

F2Fy

4 3

4FyF3Mt

S

M

F

7

F7Fy

F7Mt

1Mt

1

F1Fy

F8Mt

F8

F8Fy

F

Şekil 9, Torsiyon momenti etkisindeki konsol bağlantısı


www.guven-kutay.ch

14

) y + x (

r M = r r M = F = F 22

maxS2i

maxS1max

∑

⋅∑⋅

F ( 20 )

MS Nmm Konstruksiyonun ağırlık merkezindeki torsiyon momenti rmax mm Ağırlık merkezine en uzaktaki cıvatanın uzaklığı r mm Cıvataların ağırlık merkezine normal uzaklıkları x,y mm Cıvataların ağırlık merkezine eksenlerine göre uzaklıkları Fmax N Cıvatayı enine etkileyen max. kuvvet Fx,Fy N Koordinat sistemine göre cıvatayı etkileyen kuvvetler nC 1 Konstruksiyondaki cıvata adedi

1F

1Mty

F

F

F

1 1MtxF

2MtF1Fy

F2Fy1MtF

2

2

Şekil 10, Cıvatalardaki kuvvetler

1 Numaralı cıvatadaki kuvvet:

F1y = F1Mty + F1Fy

2Mtx1

2y11 FF = F +

1 Numaralı cıvatadaki kuvvet:

F2y = F2Mt + F2Fy Burada hangi kuvvet büyükse hesap onunla yapılır.

Max. yüklenen cıvatadaki çapraz kuvvet

maxMtçkmax FFF += F ( 21 )

Enine kuvvetden doğan kesme kuvveti

n/FF xk = F ( 22 ) Torsiyon momentinden doğan kesme kuvveti

2maxtS

MtmaxçrrMF

Σ

⋅= F ( 23 )

2n

21

maxtSmaxMt

r...rrMF++

⋅= F ( 24 )

Momentten doğan boyuna kuvvet bir cıvatada bulunmuşsa diğer cıvatadaki kuvvet şu formülle bulunur:

1

2Mt1Mt2 r

rFF ⋅= F ( 25 )

Cıvatalardan hangisi max. kuvvet etkisindeyse o cıvata için hesaplar yapılır ve konstruksiyona devam edilir.


www.guven-kutay.ch

15

1.5 Çelik konstruksiyonda bağlantı cıvataları için örnek 1.5.1 Tampon konstruksiyonu Şekilde gösterilen tampon konstruksiyonu için St 52-2 ile iki çözüm ön görülmüştür.

a2a2a2a3 a1

h

b1b2 a3

s1

s2

s2

a4

d XF

YF

a3 a1a2a2 a2

h

FX

FY

d

b3

Stift

Şekil 11, Tampon konstruksiyonu, Alternatif 1 Şekil 12, Tampon konstruksiyonu, Alternatif 2

Alternatif 1 Cıvatanın ölçüleri ile sıkıştırma momentini hesaplayınız. Alternatif 2 Cıvatalar kaliteli alıştırmalı çelik ve ön germesiz konstruksiyon KibA (Kesme ve izdüşüm yüzey basıncında çalışan alıştırma cıvatası) bağlantısı. Yükleme durumu HZ. Çözüm olarak hangi konstruksiyonu seçersiniz? Cıvatanın ölçülerini hesaplayınız. Anbarda mevcut cıvatalar : 6-Kt Schr. DIN 931, 8.8 kalitesinde ve µgen ≈ 0,14. Alıştırma cıvatası, 4.6, DIN 7968 X-Ekseni yönündeki kuvvet: FXmax = 76,8 kN Y-Ekseni yönündeki kuvvet: FYmax = 0,1 . FX = 7,68 kN

Geometrik ölçüler: a1 = 200 mm a2 = 100 mm a3 = 30 mm b1 = 130 mm b2 = 30 mm b3 = 50 mm d = 80 mm h = 125 mm s1 = 20 mm s2 = 12 mm

Alternatif 1 in çözümü:

4 3 2 1

Lx

L y F

x

y

Mtop

xF

yF

H0

F 2F F1

top

F4 D 3

HD

FyF MFy

3F

2 1

y

FyF FyF

LL2

3L

1

h = Ly = 125 mm ; nCı = 8 ; zCı = 2


www.guven-kutay.ch

16

H0 = 2.a3 + 3.a2 H0 = 360 mm

HD = H0/4 = 90 mm HD = 90 mm

FFy = Fy / nCı = 7680/8 FFy = 960 N

LX = a1 + a2 + 0,5.a2 = LX = 350 mm

L1 = L2 + a2 = L1 = 240 mm

L2 = L3 + a2 = L2 = 140 mm

L3 = (a3 + a2) − + HD = L3 = 40 mm

Fİş = F1 + FFy = 18713 + 960 = Fİş = 19670 N

( )23

22

21C

1tot1

LLLzLMF

++⋅

⋅= bak F ( 17 ) F1 = 18713 N

Mtop = MeğFx + MeğFy = 9600 + 2688 = Mtop = 12288 Nm

MeğFx = FX . Ly = 76800 . 125 = MeğFx = 9600 Nm

MeğFy = Fy . Lx = 7680 . 350 = MeğFy = 2688 Nm

Cıvatanın seçimi: kalite 8.8, Fİş = 19,7 kN< 20 kN

M 16

Cıvatanın akma mukavemet değeri , kalite 8.8 Rp0,2 = 8.8.10 Rp0,2 = 640 N/mm2

Cıvatanın gerilim kesiti AGE = 157 mm2

Ek kuvvet, Cıvatayı etkileyen kuvvet FEk = 0,4 . Fİş FEk = 7869 N

Cıvatanın taşıyabileceği işletme kuvveti FEkmax = 0,1.AGE.Rp0,2 FEkmax = 10048 N

Max. Sıkıştırma momenti Kalite 8.8, µ = 0,14 MSımax = 215 Nm

Sıkma momenti faktörü αSı Tork anahtarı ile αSı = 1,6

Min. Sıkıştırma momenti MSımin = MSımax/αSı MSımin = 135 Nm

Sıkıştırma momenti MSı = (MSımax +MSımin)/2 ± ∆MSı MSı = 175±40 Nm

1. Alternatif, konstruksiyon fonksiyonunu gayet rahat yerine getirebilir.

Alternatif 2 in çözümü:

4 3 2 1

Lx

L y F

x

y

Mtop

xF

yFD

F3FFy FFy

2x

FFy FFy

1

F2 1F

x1

2xFxF FxF FFx F

x1 = 0,5.a2+a2 x1 = 150 mm ; x2 = 0,5.a2 x2 = 50 mm

smin = 12 mm


www.guven-kutay.ch

17

Bir kesit için FFx = Fx / nCı = 76800 / 8 = FFx = 9600 N Bir kesit için FFy = Fy / nCı = 7680 / 8 = FFy = 960 N

Torsiyon momentinden doğan çapraz kuvvet

( )22

21Ci

1tMt1

xx2zxMF

+⋅⋅

⋅= bak F ( 20 ) F1Mt = 18432 N

Bir kesitte çapraz kuvvet ( ) 2Fx

2FyMt1ç FFFF ++= Fç = 21640 N

İzdüşüm basma emniyetli mukavemet değeri σLEM Tablo 1-a Alıştırma cıvatası, 4.6, DIN 7968, KibA, HZ, sıra 4 , sütun e σLEM = 360 ve St 52-2 -b sıra 3, sütun e σLEM = 540 , 360 daha küçük

σLEM = 360 N/mm2

Kesmede emniyetli mukavemet değeri τKEM Tablo 1-a Alıştırma cıvatası, 4.6, DIN 7968, KibA, HZ, sıra 4 , sütun c τKEM = 160 N/mm2

Kesme gerilimine göre cıvata çapı

16021216404

mnF4d

KEMCi ⋅⋅⋅π⋅

=τ⋅⋅⋅π

⋅≥ = 13,122 dτmin =13,122 mm

İzdüşüm yüzey basıncına göre cıvata çapı

36012121640

tnFd

LEMmin ⋅⋅=

σ⋅⋅≥ =5,009 dLmin =13,122 mm

2. Alternatif, konstruksiyon fonksiyonunu gayet rahat yerine getirebilir. Cıvatanın seçimi: • Alternatif 2 Altıköşe- Alıştırma cıvatası, DIN 7968 – M12 x 95 – 4.6

• 8 adat M16 yerine, 4 adet M12 Cıvata,

• Çelik konstruksiyon daha basit,

• Çapraz kuvveti tutması için pime gerek yok,

• Konsol için ek konstruksiyona gerek yok,

• Montaj aletlerine gerek yok (Tork anahtarı gibi).

M12

Ø13

74

12501288

8295

Ø13

,2

Anma çapı: d = 12 mm Şaft çapı: dŞ = 13 h11 Anahtar ağızı: s = 18 mm Geçme deliği: dG = 13,2 ± 0,1 Rondela kalınlığı: tR = 8 mm

Çelik konstruksiyondaki ön germesiz cıvata bağlantılarında kullanılacak alıştırma cıvataları tornada imal edilebilir. Bu cıvataların vidalarının tornada talaş kaldırma metoduyla imal edilmeleri boyuna yük taşımayacakları için mahsurlu değildir. Rondelada istenilen kalınlık ve ölçüde imal edilebilir. Dikkat edilecek durum, vidanın temas yüzeyinde olmamasıdır. Resimde verilen ölçü 20,5 mm standartın önerisidir. Bu istenilen ölçüde yapılabilir.


www.guven-kutay.ch

18

1.5.2 Enine yük ve moment etkisindeki konsol bağlantısı

hr

s

1 2F

F

La

α

dM

Şekil 13, Halat makarası konsolu

Çelik konstruksiyonda kullanılan ön germesiz KibA bağlantısı ola-rak ön görülen halat makarası konsol bağlantısı Şekil 13 de görüldüğü gibi konstruksiyonu yapılacaktır. Bilinenler: Fmax = 30 kN Fmin = 6 kN Yükleme durumu H a = 110 mm h = 110 mm dM = 200 mm L = 200 mm s = 10 mm α = 60° Poz 1 IPB 200, St37-2 Poz 2 10 mm Plaka, St37-2 Depoda DIN 7968 göre alıştırma cıvataları 4.6 kalitesinde mevcut.

Çözüm: Burada iki plaka 8 cıvata var. Hesaplar için bir plaka 4 cıvata vede Fmax = 15 kN alalım.

3

R

4

LF

2b/2

1

FX1

FY

L

XF

F

FY1

MeğFy

İlk önce bütün dış kuvvetler koordinat sistemine göre aynı yönde olan kuvvetler toplanıp cıvata konstruksiyonunun ağırlık merkezine taşınır. Fx1 = Fmax . cosα = 12’990 N Fy1 = Fmax . sinα = 7’500 N Fx = Fx1 = 12’990 N Fy = Fy1 + Fmax = 22’500 N

Cıvataların ağırlık merkezine olan uzaklıkları 22

2h

2aR

+

= = 77,78 mm

Kuvvet kolu LF = L + b/2 = 300 mm

IPB 200 profilinin genişliği b = 200 mm ve b/2 = 200/2 = 100 mm


www.guven-kutay.ch

19

Burada Şekil 14 de görüldüğü gibi 2 numaralı cıvata en fazla yüklenen cıvatadır.

F

4X

1X1

1Y

4Y

4F

F

F4M

F

F

1M

2XF2

2M

F3M

F3Y

F3X3

FF2Y

eğFyM

FX

YF

R

MeğFy = Fy . LF = 6’750 Nm

2Fy eğ

M2R4

RMF

⋅

⋅= = 21’695 N

F2x = Fx / iCı = 12’990 / 4 = 3’248 N F2y = Fy / iCı = 22’500 / 4 = 5’625 N

2FFF M2

My2Mx2 == = 15’341 N

Şekil 14, Halat makarası konsolu 2 Numaralı cıvatayı etkileyen toplam kuvvet:

( ) ( )2y2My22

x2Mx22 FFFFF +++=

F2 = 14’010 N

Cıvata :

DIN 7968 göre alıştırma cıvataları 4.6 kalitesindeYükleme durumu H

2MY

Fy

2F

F

2MXF Fx

F2M

2F

F

Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti DIN 7968 , alıştırma cıvataları 4.6 bak Tablo 1-a sıra 4, sütun d, yükleme durumu H σLEM = 320 N/mm2 Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti , St37-2 bak Tablo 1-b sıra 3, sütun b, yükleme durumu H σLEM = 320 N/mm2 Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti her iki değerde aynı olduğundan küçük değer olarak aynı değer alınır: σLEM = 320 N/mm2 Emniyetli kesme mukavemeti , DIN 7968 , alıştırma cıvataları 4.6 bak Tablo 1-a sıra 3, sütun b yükleme durumu H τKEM = 140 N/mm2 Kesme gerilimine göre cıvata çapı: Kuvvet bir cıvatayı etkileyen kuvvet olduğu için nCı = 1 ve bir keme kesiti olduğundan m = 1 alınır.

bak F ( 2 ) KEMCi mn

F4dτ⋅⋅⋅π

⋅≥ =

14011140104

⋅⋅⋅π⋅ = 11,29 mm

İzdüşüm yüzey basıncına göre cıvata çapı: Poz 1 IPB 200, St37-2 Kemer kalınlığı tIPB = 15 mm Poz 2 10 mm Plaka, St37-2 Kalınlık tPL = 10 mm tmin = 10 mm

bak F ( 4 ) LEMminCı tn

Fdσ⋅⋅

≥ = 320101

14010⋅⋅

= 4,4 mm


www.guven-kutay.ch

20

Cıvatanın seçimi: 6-köşe kafalı DIN 7968 , alıştırma cıvatası M12x45 - 4.6

68

1510

Ø1317

,1

45

M12

Ø13,2

Anma çapı: d = 12 mm Şaft çapı: dŞ = 13 h11 Anahtar ağızı: s = 18 mm Geçme deliği: dG = 13,2 ± 0,1 Rondela kalınlığı: tR = 8 mm



www.guven-kutay.ch

21

1.5.3 Enine yük ve moment etkisindeki konsol bağlantısı

M

s

B

A

b

a

1

L

d

2 Fc

a

F

Şekil 15, Halat makarası konsol bağlantısı

Çelik konstruksiyon germe ağırlığı makara konsolu ön germesiz Kib bağlantısının Şekil 15 da görüldüğü gibi konstruksiyonu yapılacaktır. Bilinenler: F = 60 kN a = 25 mm A = 150 mm b = 20 mm B = 150 mm dM = 200 mm L = 200 mm c = 30 mm s = 15 mm Poz 1 IPB 200, St37-2 Poz 2 15 mm Plaka, St37-2 Depoda DIN 7968 göre alıştırma cıvataları 4.6 kalitesinde mevcut.

Çözüm: Burada iki plaka 8 cıvata var. Hesaplar için bir plaka 4 cıvata alalım. Yükleme statiktir. Çünkü uygulamada titreşimler, darbeler ve rüzgar etkisi hesaplanmaz. Halatı etkileyen kuvvet bilindiği için yükleme durumuda H olarak alınır.

Fmax = 0,5 . F = 30 kN olarak bulunur.

IPB 200 profilinin genişliği b = 200 mm ve b/2 = 200/2 = 100 mm

Lx

1

4

R

eğM

FX

YF

b/2

2

3

YF

L

XF

yL

İlk önce bütün dış kuvvetler koordinat sistemine göre aynı yönde olan kuvvetler toplanıp cıvata konstruksiyonunun ağırlık merkezine taşınır. Fx = Fmax = 30’000 N Lx = L + 0,5 . bIPB = 300 mm Fy = Fmax = 30’000 N Ly = 0,5 . A + a − c = 70 mm

Cıvataların ağırlık merkezine olan uzaklıkları 22

2h

2aR

+

= = 106,07 mm


www.guven-kutay.ch

22

Burada Şekil 16 de görüldüğü gibi 2 numaralı cıvata en fazla yüklenen cıvatadır.

F

F4Y

FY

XFMeğ

1M

F

4MF

F

F4

1Y

1 1X

4X

F

3YF

R

2YFF

3 3XF

3M

2M

2 F2X

Şekil 16, Halat makarası konsolu

Meğ = Fx . Lx + Fy . LF = 11’100 Nm

2eğ

M2R4

RMF

⋅

⋅= = 26’163 N

F2x = Fx / iCı = 30’000 / 4 = 7’500 N F2y = Fy / iCı = 30’000 / 4 = 7’500 N

2 Numaralı cıvatayı etkileyen toplam kuvvet:

M22y2

2x22 FFFF ++= =

F2 = 18’385 N Cıvata :

DIN 7968 göre alıştırma cıvataları 4.6 kalitesinde Yükleme durumu H

F

2

2y

F

F2

2MF

2x

Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti DIN 7968 , alıştırma cıvataları 4.6 bak Tablo 1 -a sıra 1, sütun d, yükleme durumu H σLEM = 280 N/mm2

Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti , St37-2 bak Tablo 1-b sıra 1, sütun b, yükleme durumu H σLEM = 280 N/mm2

Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti her iki değerde aynı olduğundan küçük değer olarak aynı değer alınır: σLEM = 280 N/mm2

Emniyetli kesme mukavemeti , DIN 7968 , alıştırma cıvataları 4.6 bak Tablo 1 -a sıra 1, sütun b yükleme durumu H τKEM = 112 N/mm2

Kesme gerilimine göre cıvata çapı: Kuvvet bir cıvatayı etkileyen kuvvet olduğu için nCı = 1 ve bir keme kesiti olduğundan m = 1 alınır.


F4dτ⋅⋅⋅π

⋅≥ =

11211183854

⋅⋅⋅π⋅ = 14,46 mm


Poz 1 IPB 200, St37-2 Kemer kalınlığı tIPB = 15 mm Poz 2 10 mm Plaka, St37-2 Kalınlık tPL = 10 mm tmin = 10 mm


Fdσ⋅⋅

≥ = 280101

18385⋅⋅

= 5,7 mm


www.guven-kutay.ch

23 Cıvatanın seçimi: 6-köşe kafalı DIN 7968 , alıştırma cıvatası M16x50 - 4.6

Ø17

108

1510

20.5

50

M16

Ø18

Anma çapı : d = 16 mm Şaft çapı dŞ = 17 h11 mm Anahtar ağızı s = 24 mm Geçme deliği dG = 18 ± 0,1 mm Rondela kalınlığı tR = 8 mm

Çelik konstruksiyondaki ön germesiz cıvata bağlantılarında kullanılacak alıştırma cıvataları tornada imal edilebilir. Bu cıvataların vidalarının tornada talaş kaldırma metoduyla imal edilmeleri boyuna yük taşımayacakları için mahsurlu değildir.

Rondelada istenilen kalınlık ve ölçüde imal edilebilir. Dikkat edilecek durum, vidanın temas yüzeyinde olmamasıdır. Resimde verilen ölçü 20,5 mm standartın önerisidir. Bu istenilen ölçüde yapılabilir.


www.guven-kutay.ch

24

1.5.4 Gezer köprü vinçinin başlığı bağlantısı, yalnız moment etkisi 160 kN kapasiteli bir gezer köprü vinçinin başlığının nakliye ve montajda kolaylık olsun diye ön germesiz KibA bağlantısının Şekil 17 de görüldüğü gibi konstruksiyonu yapılacaktır.

aa/2

b

c1

F F

ee

ee f f

ff2

Şekil 17, Vinç başlığı bağlantısı

Bilinen ön değerler:

Yükleme durumu, H ambarda bulunan cıvatalar; DIN 7968, alıştırma cıvatası, 4.6 kaliteli. Tekerlek ve başlıktaki ray kuvvetleri küçük bir farklılıkla eşit kabul edilirse (uygulamada böyle alınır) kuvvetler şöyledir:

Fmax = 30 kN Fmin = 10 kN

a = 1000 mm ; b = 500 mm ; c = 200 mm ; e = 20 mm ; f = 70 mm

Poz 1 U- Profil DIN 1026 – U260 , St 37-2 ; Poz 2 10 mm Plaka , St 37-2,

Çözüm:

F

Eğilme momenti dağılımı M

Enine kuvvet dağılımı F

Bağlantı

a

F

b

eğ

e

FF

2M

eð

5MF

4MF 3MF45

F8y87F7M

F

M

S 96MF 6

3

1MF

2

1

Rf

Burada iki parça başlığın yalnız bir tarafındaki cıvatalar momenti karşılamalıdır. Bunun içinde ilk defa taşınan moment hesaplanır.

Başlığı etkileyen toplam moment:

Meğtop = Fmax . b = 30’000 . 0,5 = 15’000 Nm


www.guven-kutay.ch

25

Bir plakayı etkileyen moment: Meğ = 0,5 . Meğtop = 7’500 Nm Cıvata adedi nCı = 9 dir. Fakat bir cıvata ağırlık merkezinde olduğundan moment taşıyan cıvataların adedi 8 alınır. Bunların 4 ünün ağırlık merkezinden uzaklığı R diğer 4 ünün ise f kadardır. Böylece bir cıvatayı etkileyen enine kuvvet şu şekilde bulunur:

)fR(4

RMF 22

eğM1

+⋅

⋅=

)7099,98(499,98000'500'722 +⋅

⋅= = 12’627 N F1M = 12’630 N

F2M = F1M . f / R = 12’630 . 70 / 98,99 = 8’929 N F2M = 8’930 N Burada hesaplar 1 numaralı cıvatayı etkileyen kuvvet 12,6 kN ile yapılır.

Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti DIN 7968 , alıştırma cıvataları 4.6 bak Tablo 2-a sıra 2, sütun a, tek kesit, yükleme durumu H σLEM = 210 N/mm2 Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti , St37-2 bak Tablo 2-b sıra 2, sütun b, basma, yükleme durumu H σBEM = 140 N/mm2 Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti küçük değer alınır. σLEM = 140 N/mm2 Emniyetli kesme mukavemeti , DIN 7968 , alıştırma cıvataları 4.6 bak Tablo 2-a sıra 1, sütun a, tek kesit, yükleme durumu H τKEM = 84 N/mm2 Kesme gerilimine göre cıvata çapı: Kuvvet bir cıvatayı etkileyen kuvvet olduğu için nCı = 1 ve bir keme kesiti olduğundan m = 1 alınır.


F4dτ⋅⋅⋅π

⋅≥ =

8411600'124⋅⋅⋅π

⋅ = 13,83 mm

İzdüşüm yüzey basıncına göre cıvata çapı: Poz 1 IPB 200, St37-2 Kemer kalınlığı tIPB = 15 mm Poz 2 Lamanın kalınlığı 15 mm seçilir. St37-2 tLA = 15 mm tmin = 15 mm


Fdσ⋅⋅

≥ = 140151

12'600⋅⋅

= 9,02 mm


www.guven-kutay.ch

26

Cıvatanın seçimi: 6-köşe kafalı DIN 7968 , alıştırma cıvatası M16x50 - 4.6

M16

Ø17

1015

108

20.5

50Ø17,2

Anma çapı : d = 16 mm Şaft çapı dŞ = 17 h11 mm Anahtar ağızı s = 24 mm Geçme deliği dG = 17,2 ± 0,1mm Rondela kalınlığı tR = 8 mm



www.guven-kutay.ch

27

1.5.5 Depo rafı profil bağlantısı

Konstrusiyonu Şekil 18 de görülen depo rafı profil bağlantısı yapılacaktır. Bağlantı ön germesiz Kib , DIN 7968 alıştırma cıvatası, 4.6 kaliteli olarak kararlaştırılmıştır. Cıvatanın ölçüleri ne dir?

G

3

G

12

s

h h/2

b

Şekil 18, Depo rafı profil bağlantısı Bilinen ön değerler:

Yükleme durumu: H

Anbarda mevcut cıvatalar : Alıştırma cıvatası, 4.6, DIN 7968

Rafa konulacak malzemenin ağırlığı: m = 10’000 kg

Burada rafa konulacak malzeme tamamen homojen yayılı yük olarak ve bağlantınında yalnız kesmeye çalışacğı, boyuna kuvvet etkisinde olmayacağı kabul edilmiştir.

Poz 1 IPB 200

Poz 2 Pl. 15, St 37

Poz 3 T 100

Geometrik ölçüler: h = 120 mm s = 15 mm b = 200 mm

Çözüm:

Toplam kuvvet Ftop = mG . g = 10’000 . 9,81 = 98’100

Fmax = Ftop / iCı = 98’100 / 8 = 12,3 kN

Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti DIN 7968 , alıştırma cıvataları 4.6, Kib bak Tablo 1-a sıra 1, sütun d, yükleme durumu H σLEM = 280 N/mm2


www.guven-kutay.ch

28

Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti , St37-2, Kib bak Tablo 1-b sıra 1, sütun b, yükleme durumu H σLEM = 280 N/mm2

Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti σLEM = 280 N/mm2 alınır.

Emniyetli kesme mukavemeti , DIN 7968 , alıştırma cıvataları 4.6, Kib bak Tablo 1-a sıra 1, sütun b yükleme durumu H τKEM = 112 N/mm2



F4dτ⋅⋅⋅π

⋅≥ =

11211300'124⋅⋅⋅π

⋅ = 11,8 mm


Poz 1 IPB 200, St37-2 Kemer kalınlığı tIPB = 15 mm Poz 2 15 mm Plaka, St37-2 Kalınlık tPL = 15 mm tmin = 15 mm


Fdσ⋅⋅

≥ = 280151

12'300⋅⋅

= 2,92 mm

Cıvatanın seçimi:

6-köşe kafalı DIN 7968 , alıştırma cıvatası M12x50 - 4.6

1010

,88

15

Ø14

Ø13

50

M12

Anma çapı : d = 12 mm Şaft çapı dŞ = 13 h11 mm Anahtar ağızı s = 18 mm Geçme deliği dG = 14 ± 0,1mm Rondela kalınlığı tR = 8 mm

Çelik konstruksiyondaki ön germesiz cıvata bağlantılarında kullanılacak alıştırma cıvataları tornada imal edilebilir. Bu cıvata vidalarının tornada talaş kaldırma metoduyla imal edilmeleri, boyuna yük taşımayacaklarından sakıncalı değildir.

Rondelada istenilen kalınlık ve ölçüde imal edilebilir. Dikkat edilecek durum, vidanın temas yüzeyinde olmamasıdır. Diğer ölçüler istenildiği gibi yapılabilir.

Somun tam normal somun olarak alınmıştır. Normal somun kalınlığı 10,8 mm dir. Arzu edilir vede konstruksiyonda bir sakınca olmayacaksa ince somun, yani kalınlığı 6 mm somun alınıp cıvata boyuda 45 mm olarak seçilebilir.


www.guven-kutay.ch

29

1.5.6 Depo rafı konsol bağlantısı

Konstrusiyonu Şekil 19 da görülen depo rafı konsol bağlantısı yapılacaktır. Bağlantı ön germesiz KibA , DIN 7968 alıştırma cıvatası, 4.6 kaliteli olarak kararlaştırılmıştır. Cıvatanın ölçüleri ne dir?

2

F1

w1max

3

Bilinen ön değerler: Fmax = 6 kN w1 = 120 mm Poz 1 U-Profili DIN 1026 . St37-2 – U200 Poz 2 I-Profili DIN 1025 . St37-2 – IPB320 Poz 3 Lama 100 mm genişliğinde. Kalınlık seçime bağlı. Yükleme durumu H. nCı = 2

Şekil 19, Depo rafı konsol bağlantısı

Çözüm:

Başlığı etkileyen toplam moment:

Meğ = Fmax . LF = 6’000 . 0,26 = 1’560 Nm

LF = 0,5.(hU200+bIPB320) = 0,5.(200+320) = 260 mm Böylece bir cıvatayı etkileyen enine kuvvet şu şekilde bulunur:

2eğ

MR2

RMF

⋅

⋅=

1

eğw

M= 2602

60000'560'1⋅

⋅= = 12’627 N FM = 13’000 N

FF = Fmax / nCı = 6’000 / 2 = 3’000 N FF = 3’000 N F = FM + FF = 12’630 + 3’000 F = 16’000 N Burada hesaplar bir cıvatayı etkileyen kuvvet 16 kN ile yapılır.

Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti DIN 7968 , alıştırma cıvataları 4.6, KİbA bak Tablo 1-a sıra 4, sütun d, yükleme durumu H σLEM = 320 N/mm2

Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti , St37-2, KİbA bak Tablo 1-b sıra 3, sütun b, yükleme durumu H σLEM = 320 N/mm2

Emniyetli izdüşüm basma mukavemeti σLEM = 320 N/mm2 alınır.

Emniyetli kesme mukavemeti , DIN 7968 , alıştırma cıvataları 4.6, Kib bak Tablo 1-a sıra 4, sütun b yükleme durumu H τKEM = 140 N/mm2


www.guven-kutay.ch

30



F4dτ⋅⋅⋅π

⋅≥ =

14011000'164⋅⋅⋅π

⋅ = 12,06 mm


Poz 1 IPB 320, St37-2 Kemer kalınlığı tIPB = 20,5 mm Poz 2 Lamanın kalınlığı 15 mm seçilir. St37-2 tLA = 15 mm tmin = 15 mm


Fdσ⋅⋅

≥ = 320151

16'000⋅⋅

= 3,33 mm

Cıvatanın seçimi:

6-köşe kafalı DIN 7968 , alıştırma cıvatası M12x50 - 4.6

50

156

158

M12

Ø13,2

Ø13

Anma çapı : d = 12 mm Şaft çapı dŞ = 13 h11 mm Anahtar ağızı s = 18 mm Geçme deliği dG = 13,2 ± 0,1mm Rondela kalınlığı tR = 8 mm

Çelik konstruksiyondaki ön germesiz cıvata bağlantılarında kullanılacak alıştırma cıvataları tornada imal edilebilir. Bu cıvataların vidalarının tornada talaş kaldırma metoduyla imal edilmeleri boyuna yük taşımayacakları için mahsurlu değildir. Rondelada istenilen kalınlık ve ölçüde imal edilebilir. Dikkat edilecek durum, vidanın temas yüzeyinde olmamasıdır. Diğer ölçüler istenildiği gibi yapılabilir.


www.guven-kutay.ch

31

2 Konu İndeksi

A

Alıştırma cıvataları ...................................................... 3

Ç

Çelik konstruksiyonda bağlantı cıvataları.................... 3 ÇK-da emniyetli mukavemet ....................................... 6

E

Eğilme momenti etkisindeki konsol .......................... 12

H

H Ana yük................................................................. 7 Ham cıvatalar............................................................... 3 HS Özel yükler ........................................................... 7 HZ Ek yükler .............................................................. 7

I

İzdüşüm yüzey basıncı................................................. 5

K

Kesme gerilimi............................................................. 5 Kesme ve izdüşüm yüzey basıncı ................................ 7

N

Nokta kaynakları.......................................................... 4

P

Perçinler ....................................................................... 4 Pernolar........................................................................ 4 Pimler........................................................................... 4

T

Torsiyon momenti etkisindeki konsol ........................ 13

V

Vinçte em. Mukavemet................................................ 7

Y

Yüksek kaliteli cıvatalar .............................................. 3


www.guven-kutay.ch

32

Documents

ÇELİK KONSTRÜKSİYONDA CIVATALAR - guven-kutay.chguven-kutay.ch/civata/08b_civata.pdf · Ç e l i k k o n s t r ü k s i y o n d a c ı v a t a l a r 3 1 Çelik konstruksiyonda