MK I P04 Oslonci.lezista

Dr T. Vacev - Metalne konstrukcije I

2011./2012.2011./2012.

Tema 3

Metalne Metalne konstrukcijekonstrukcijeII

Dr T. Vacev - Metalne konstrukcije I 2

SADRŽAJ PREDAVANJA

4. OSLONCI I LEŽIŠTA


4. OSLONCI I LEŽIŠTAVertikalne i horizontalne reakcije nosača prenose se preko oslonaca(manje reakcije), ili, preko ležišta (velike reakcije)

Osnovna funkcija oslonaca i ležišta:

da sigurno prenesu oslonačke reakcije

da obezbede pomeranja i obrtanja oslonačkog preseka u skladu sa predviđenim graničnim uslovima



Najednostavniji način oslanjanja nosača je direktno oslanjanje, odnosnopolaganje nosača direktno na grede (podvlake) ili stubove

Direktno oslanjanje se primenjuje uglavnom u zgradarstvu, gde su opterećenja mirna i umerenog intenziteta

Pri direktnom oslanjanjunosača na podvlake,u oslonačkim zonamatreba predvideti ukrućenjana rebrima nosača ipodvlake radi pravilnoguvođenja sile u rebro i njegove stabilizacije


4. OSLONCI I LEŽIŠTAOslonačka ukrućenja mogu eventualno da se izostave kod nosača izrađenih od standardnih valjanih profila pod mirnim opterećenjem

Rebra valjanih profila su nešto deblja, te im je i vitkost manja

Zaobljenja na prelazu sa nožica na rebro kod valjanih profila povoljno utiču na stabilnost, jer se pomoću njih povećava zona rasprostiranja napona (leff)


4. OSLONCI I LEŽIŠTAKontrola napona u rebru na mestu oslonca:

RV = vertikalna reakcija nosačatw = debljina rebra


4. OSLONCI I LEŽIŠTAPrijem horizontalnih reakcija u pravcu i upravno na pravac nosača, sprečavanje preturanja nosača i prijem negativnih vertikalnih reakcija se ostvaruje zavrtnjevima (Sl. a), ako je širina nožice dovoljna za smeštanje zavrtnjeva (min. M16, d0 = 17mm)

U suprotnom, prijem horizontalnih sila je pomoću "klema-pločica" (a), kratkih ugaonih šavova (b), ili bočnim oslanjanjem preko rebra (c)

Ovakve veze su karakteristične za rožnjače i podne nosače u zgradarstvu


4. OSLONCI I LEŽIŠTADirektno oslanjanje nosača na stubove: najjednostavnije pomoćuhorizontalne čeone ploče zavarene na vrh stuba i zavrtnjeva (a)

Kontinualni nosači: ukrućenja na rebru u produžetku nožica stuba (b) –usled obrtanja preseka levo i desno od oslonca se u tim zonama javljaju koncentracije napona (neracionalno jedno ukrućenje u pravcu ose stuba)



Direktno oslanjanje, sa ili bez ukrućenja rebra (a, b), nije poželjno kada se obrtanja preseka levo i desno od oslonca značajno razlikuju; tada dolazi do neravnomerne raspodele napona pritiska u kontaktnoj zoni, pa rezultanta ne deluje u težištu stuba (c)


4. OSLONCI I LEŽIŠTAEkscentrično naprezanje stuba se sprečava postavljanjem centrir pločeispod grede (d) koja omogućava slobodno obrtanje kontinualnog nosača i uvođenje vertikalne oslonačke reakcije tačno u težište stuba

Ukrućenja - na rebrima nosača i stuba iznad i ispod centrir ploče

Kod krajnjih oslonaca prostih i kontinualnih igreda, takođe težiti da se sile unose centrično, pomoću centrir ploča (e), ili podmetača od tvrde gume (f)


4. OSLONCI I LEŽIŠTAKod oslonaca sa centrir pločom, linijski napon pritiska (σ¯), koji se javlja na kontaktu nožice sa centrir pločom, se određuje na osnovu Hercovih(Hertz) izraza za kontakt valjka (gornja površina centrir ploče je zaobljena)i ploče

Ako se nosači oslanjaju na betonske elemente, ispod donje nožicenosača treba predvideti sloj maltera (ili „eksmal”) debljine d=20-30 mm,radi ravnomerne raspodele napona


4. OSLONCI I LEŽIŠTAPored kontrole napona u rebru nosača, u ovom slučaju teba proveriti inapon pritiska u betonu. Preporučuje se dužina krutog oslonca:

ss ≈ h / 3 +100 [mm]h = visina nosača u mm

Kontrola napona u betonu:σ = RV / ab ≤ σb,dop

a = dužina krutog osloncab = širina nožiceRV = vertikalna reakcija iσb,dop = dopušteni napon pritiska za betonu

Prijem horizontalnih sila ostvaruje se pomoću ubetoniranih ankera, a kod manjih sila pomoću posebnih tiplova za beton („FERUM” Valjevo i dr.)


4. OSLONCI I LEŽIŠTALežišta

Kod oslonačkih reakcija velikog intenziteta se ne može se primeniti direktno oslanjanje nosača, već se koriste ležišta

Ležišta svojom konstrukcijom omogućavaju pravilno prenošenje oslonačkih reakcija, kao i projektovana pomeranja i obrtanjaoslonačkog preseka

Ležišta se uglavnom primenjuju u mostogradnji, ali i u zgradarstvu, uslučaju reakcija velikog intenziteta


4. OSLONCI I LEŽIŠTALežišta prema mogućnostima pomeranja:

Nepokretna - potpuno sprečavaju horizontalna pomeranja; prenose vertikalne i horizontalne reakcije u svim pravcima (najčešće u dva upravna pravca, podužni i poprečni)

Pokretna u jednom pravcu - prenose vertikalne reakcije i horizontalne reakcije upravno na pravac pomeranja (najčešće se pravac pomeranja poklapa sa podužnom osom nosača)

Pokretna u svim pravcima - prenose samo vertikalne reakcije (moguće nesmetano pomeranje u svim pravcima


4. OSLONCI I LEŽIŠTAPokretna ležišta, obzirom na način funkcionisanja:

Kotrljajuća ležišta - pomeranje se ostvaruje kotrljanjem čeličnih valjaka

Klizna ležišta - pomeranje se ostvaruje klizanjem preko materijala sa izuzetno malim koeficijentom trenja (npr. teflon)

Sa stanovišta obrtanja oslonačkog preseka razlikuju se:

Linijsko prekretno ležište - omogućava obrtanje oslonačkog preseka u jednoj ravni (obrtanje oko linije)

Tačkasto prekretno ležište - omogućava obrtanje u svim pravcima (obrtanje oko tačke)


4. OSLONCI I LEŽIŠTADo sredine 20. veka korišćena su isključivo čelična ležišta, a odšezdesetih godina 20. veka počinje šira primena ležišta na bazi prirodne iveštačke gume i fluorkarbonskih polimera

Čelična ležišta: svi delovi su izrađeni od čelika

Osnovni materijal: Č0371, Č0363, Č0471, Č0473, Č1430, ČL0500, i bolji

Često se delovi jednog čeličnog ležišta izvode od čelika različitog kvaliteta

Konstrukcija: livenjem, zavarivanjem, ili kombinovano

Čelična ležišta se uglavnom primenjuju u mostogradnji

Klasična čelična ležišta se izrađuju kao nepokretna i pokretna


4. OSLONCI I LEŽIŠTANepokretno čelično ležište prekretno po liniji

Konstrukcija ležišta za manje reakcije (max 5000 kN)

Ležište se sastoji od gornje prekretne i donje, fiksne ležišne ploče

Veza gornje ležišne ploče sa čeličnim nosačem i prijem horizontalnih silaje preko čeličnog cilindra (C) koji se polaže u otvor na donjoj nožici nosača

Zavrtnjevi pričvršćuju gornju ležišnu ploču i ne prenose horizontalnereakcije


4. OSLONCI I LEŽIŠTANepokretno čelično ležište prekretno po liniji

Konstrukcija ležišta za manje reakcije (max 5000 kN)

Horizontalna reakcija u pravcu nosača prenosi se sa gornje na donjuležišnu ploču preko ispusta (A) koji su sastavni deo gornje, prekretne ploče

Bočno pomeranje sprečeno je pomoću graničnika (B)

Prenos horizontalnih reakcija sa donje ležišne ploče na beton je trenjem,ili, kod većih sila, čepovima ili ispustima sa donje strane ležišne ploče

Donja ležišna ploča ima zaobljen (radijus R) istureni deo

Pozitivne vertikalne reakcije se prenose kontaktom

Eventualne negativne (zatežuće)reakcija primaju dodatni elementi


4. OSLONCI I LEŽIŠTANepokretna tačkasto prekretna ležišta

Omogućavaju svestrano obrtanje oslonca

Kontaktne površine kod tačkasto prekretnih ležišta su sferne površine

Poluprečnik zaobljenja gornje ploče, po pravilu je veći od poluprečnikadonje kalote (R2 > R1)

Time se postiže povećanje nosivosti tačkastog ležišta (v. Hercove izraze)



Pokretna čelična ležišta (najčešće): ležišta sa valjcima i pendel ležišta

Ležišta sa valjcima su linijski prekretna

Pendel ležišta mogu da budu i linijski i tačkasto prekretna

Čelična ležišta sa valjcima: pomeranje se ostvaruje kotrljanjem valjaka

Varijante: sa jednim valjkom, sa dva valjka i sa više valjaka


4. OSLONCI I LEŽIŠTAPokretna čelična ležišta sa jednim valjkom

Pomeranje se ostvaruje kotrljanjem valjaka

Sastoje se od gornje i donje ležišne ploče i čeličnog valjka između njih

Obe ležišne ploče imaju vođice koje ulaze u žljeb urezan na valjku kojiodržava pravac pomeranja i prijem bočnih horizontalnih sila

Nedostatak: pri obrtanju preseka dolazi do promenepravca vertikalne reakcije, što može da dovede doiskakanja ležišta


4. OSLONCI I LEŽIŠTAPokretna čelična ležišta sa dva valjka

Radi ravnomernog prenošenja sila, ovde se javlja se i srednja – sedlastaploča

Gornja i sedlasta su slične kao kod nepokretnih linijski prekretnih ležišta zamanje reakcije

Klasična čelična ležišta sa dva valjkaprimenjuju se za vertikalne reakcijeod 1000 do 5000 kN


4. OSLONCI I LEŽIŠTAPendel ležišta (klatna) - za mostovske nosače srednjih raspona

Zahtevaju veću visinu da bi se ostvarilo željeno pomeranje

Pomeranje konstrukcije na ležištu se ostvaruje okretanjem ležišta oko fiksne tačke ili ose

Mogu da budu pomerljiva u jednom pravcu i linijski prekretna (a), ilisvestrano pomerljiva i tačkasto prekretna (b)


4. OSLONCI I LEŽIŠTAKontrole napona pri proračunu čeličnih ležišta:

Napon pritiska na beton u ležišnoj spojnici

Napon u gornjoj ležišnoj ploči opterećenoj na savijanje

Napon u donjoj ležišnoj ploči opterećenoj na savijanje

Napon pritiska na kontaktu izmeđudelova ležišta (Hercov napon)


4. OSLONCI I LEŽIŠTASpecifičnost proračuna čeličnih ležišta - određivanje kontaktnog pritiska između delova ležišta

Proračun napona na kontaktu sprovodi se pomoću Hercovih obrazaca

Osnovna pretpostavka: kontaktne (dodirne) su površine male u odnosu na radijus zakrivljenosti površi

U neopterećenom stanju kontakt između ploče i sfere je tačka, a između ploče i kružnog cilindra linija

Unošenjem opterećenja dolazi do deformacija, pa tačka prelazi u krug, a linija u pravougaonu traku

Kontaktni napon deluje upravno na dodirnu površinu i menja se po eliptičnom zakonu - od nule po obimu kruga/duž ivica trake, do max. vrednosti u centru kruga/duž srednje linije pravougaone trake


4. OSLONCI I LEŽIŠTAHercov proračunski model za opšti slučaj, odnosno kontakt dve sfernepovršine radijusa R1 i R2 ( R2 > R1 )


4. OSLONCI I LEŽIŠTAHercovi obrasci - dodir dve sferne površine

Prečnik kontaktnog kruga ( d˙ )

Maksimalan napon pritiska u tački ( σ˙ )


4. OSLONCI I LEŽIŠTAHercovi obrasci - kontakt sfere i ploče ( R2 →∞ ):

Prečnik kontaktnog kruga ( d˙ )



4. OSLONCI I LEŽIŠTAHercovi obrasci - kontakt dva kružna cilindra:

Širina kontaktne trake ( d˙ )



4. OSLONCI I LEŽIŠTAHercovi obrasci - kontakt kružnog cilindra i ploče(i ležišta sa centrir pločom):

Širina kontaktne trake ( d˙ )



4. OSLONCI I LEŽIŠTAU okviru standarda SRPS U.E7.131/1980 "Ležišta i zglobovi nosećih čeličnih konstrukcija", dati su dopušteni naponi za dodir u tački ili po liniji

Osnovni nedostaci čeličnih ležišta: velika visina i težina, skupa izrada i održavanje (pogotovu zbog podložnosti dejstvu naponske korozije)

Documents

MK I P04 Oslonci.lezista