skripta M03

porušení pro spoje kolíkového typu (h
ebíky, svorníky, kolí-
ky) ze d
eva a desek



D
evné konstrukce

Návrhové únosnosti dvojst
ižných spojovacích prost
edk:



kde znaky jsou definovány následovn:
t1 a t2 tlouška d
eva nebo desky, nebo hloubka zaražení spojovacího
prost
edku,
,1 ,2( )hf f pevnost v otlaení pro t1 (t2),
b ,2, ,1,/h d h df f ,
d prmr spojovacího prost
edku,
My plastický moment únosnosti spojovacího prost
edku.

Návrhové hodnoty pevnosti v otlaení ,1,h df nebo ,2,h df mají být vypoteny
následovn:


Hodnoty dílích souinitel bezpenosti Mg :
Mg = 1,45 pro d
evo a materiály na bázi d
eva,
Mg = 1,25 pro ocel užívanou ve spojích.
Hodnoty modifikaního souinitele modk jsou uvedeny v tab.2.2



Spoje d
evných konstrukcí

Tab.2.1: Hodnoty modifikaních souinitel kmod





Návrhová hodnota plastického momentu únosnosti My,d spojovacího prost
ed-
ku má být vypotena následovn:




D
evné konstrukce

Hebíkové spoje ocel - devo

Návrhová únosnost pro jeden spojovací prost
edek v jednost
ižných spojích
ocel – d
evo má být uvažována v p
ípad tenké ocelové desky (tj. pro 0,5t d£ ,
kde t je tlouška desky) menší hodnotou zjištnou podle následujících vztah:



V p
ípad silné ocelové desky ( tj. pro t d‡ ), má být návrhová únosnost uva-
žována menší hodnotou, zjištnou podle následujících vztah:



Pro 0,5d t d< < je dovolena lineární interpolace.
Návrhová únosnost pro jeden st
ih jednoho spojovacího prost
edku dvoust
iž-
ných spoj se st
edním prvkem z oceli má být uvažována nejmenší hodnotou
zjištnou podle následujících vztah:


kde znaky jsou definovány následovn:
t1 a t2 tlouška d
eva nebo desky, nebo hloubka zaražení spojovacího
prost
edku,
,1 ,2( )hf f pevnost v otlaení pro t1 (t2),
b ,2, ,1,/h d h df f ,
d prmr spojovacího prost
edku,
My plastický moment únosnosti spojovacího prost
edku.

Spoje d
evných konstrukcí


Návrhová únosnost jednoho st
ihu spojovacího prost
edku dvoust
ižných spoj
s obma vnjšími prvky z tenké oceli má být uvažována menší hodnotou zjiš-
tnou podle následujících vztah:



V p
ípad silné ocelové desky (tj. pro t d‡ ) návrhová únosnost má být uvažo-
vána menší hodnotou zjištnou podle následujících vztah:



Pro 0,5d t d< < je dovolena lineární interpolace.




Obr. 2.6: Roztee a vzdálenosti spojovacích prost
edk

D
evné konstrukce

Minimální roztee a vzdálenosti pro h
ebíky jsou uvedeny v tab. 2.2

Tab. 2.2: Minimální roztee a vzdálenosti pro h
ebíky


Jestliže (t2-l ) je vtší než 4d (viz obr.2.7), potom se smí h
ebíky bez p
edvrta-
ných otvor, zaražené ze dvou stran, p
ekrývat v prost
edním prvku.



Obr.2.7: P
ekrývání h
ebík

Pro h
ebíky bez p
edvrtaných otvor mají mít d
evné prvky minimální tlouš-
ku t, kde
t = max. 7d , nebo
(13 30) / 400kd r-


Spoje d
evných konstrukcí

Hebíky namáhané ve smru díku

Únosnost h
ebík s hladkým d
íkem, namáhaných ve smru d
íku je pomrn
nízká a redukuje se úinkem zmn vlhkosti d
eva. Nemají se používat pro stálá
nebo dlouhodobá zatížení. Nejvyšší únosnosti na vytažení se dosáhne je – li
h
ebík zaražen kolmo ke smru vláken. H
ebíky v ele d
eva mají zpravidla
zanedbatelnou únosnost na vytažení.


Obr.2.8: H
ebíky namáhané ve smru d
íku

Návrhová únosnost h
ebík na vytažení, pro h
ebíkování kolmo na vlákna a pro
šikmé h
ebíkování se má uvažovat jako nejmenší z hodnot podle vzorc

- pro všechny h
ebíky

1,d dR f dl= (odpovídá vytažení h
ebíku z prvku do nhož proniká hrot)

- pro hladké h
ebíky

2
1, 2,d d dR f dh f d= + (odpovídá protažení hlaviky h
ebíku)

- pro kroužkové a závitové h
ebíky
-
2
2,d dR f d= (odpovídá protažení hlaviky h
ebíku)

Prnik hrotu l se má uvažovat minimáln 12d pro hladké h
ebíky a 8d pro
ostatní h
ebíky.



D
evné konstrukce

Pro hladké h
ebíky kruhového pr
ezu se mají používat následující charakteris-
tické hodnoty:
6 2
1, (18.10 )k kf r
-= N/mm2
6 2
2, (300.10 )k kf r
-= N/mm2
kr se dosazuje v kg/m
3.

Pro stavební d
evo, které je zabudováno na mezi nasycení vláken, a které bude
pravdpodobn vysychat p
i psobení zatížení se mají hodnoty 1,kf a 2,kf p
e-
násobit 2/3.

Hebíky namáhané souasn pín a osov
Pro spoje zatížené kombinací osového zatížení (Fax) a p
íného zatížení (Fla)
mají být splnny následující podmínky:
- pro hladké h
ebíky

, ,
, ,
1ax d la d
ax d la d
F F
R R+ £

- pro kroužkové a závitové h
ebíky

2 2
, ,
, ,
1ax d la d
ax d la d
F F
R R


+ £
      
   


kde ,ax dR a ,la dR jsou návrhové únosnosti spoje zatíženého pouze osovým zatí-
žením nebo pouze p
íným zatížením.

2.2.2 Styníkové desky s prolisovanými trny

Styníkové desky s prolisovanými trny se vyrábjí z pozinkovaných ocelových
plech s tlouškou 0,9 až 2,5 mm (viz obr. 2.9).
Spoje d
evných konstrukcí


Obr. 2.9: Typická styníková deska s prolisovanými trny


Obr. 2.10: Typický spoj – (a) pohled, (b) úinné plochy p
ipojení.

Výroba spoj vyžaduje speciální za
ízení ve výrobním závod. Styníkové
desky s prolisovanými trny se používají zejména pro lehké d
evné p
íhradové
nosníky. Nejmenší tlouška jednotlivých prvk má být 35 mm.





Obr.2.11: P
íklady p
íných p
ípoj s možným vznikem trhlin.
D
evné konstrukce


Obr.2.12: Spoje s tvarovými souástmi z ocelového plechu. (a) p
íchytka krok-
ve k vaznici, (b) patka nosníku, (c) integrální spojovací prost
edek, (d) Gerbe-
rv spojovací prost
edek, (e) zarážka, (f) úhelníkový spojovací prost
edek.

2.2.3 Svorníky a kolíky

Svorníky jsou kolíkové spojovací prost
edky z oceli, které jsou opat
eny hla-
vou a maticí.
Svorníky se zpravidla vyrábjí z obyejné oceli se šestihranou nebo tverco-
vou hlavou a maticí. Prmry jsou mezi 12 až 30 mm (viz obr. 2.13). Svorníky
se osazují do p
edvrtaných otvor, které smí být o 1 mm vtší než je prmr
svorník a potom utahují takovým zpsobem, aby prvky byly v tsném kontak-
tu.
Je – li svorník zaražen do otvoru, jehož prmr odpovídá prmru svorníku
(tsný svorníkový spoj), potom psobí jako kolík a je možné použít pravidla
navrhování pro kolíkové spoje.
Ke každému svorníku pat
í oboustranné podložky, jejichž délka strany pop
.
prmr má být nejmén 3d a tlouška nejmén 0,3d (d je prmr svorníku).

Spoje d
evných konstrukcí


Obr.2.13: Svorník s podložkami (naho
e) a kolík (dole)

Pro jednoduché osazení svorník se dovolují p
edvrtané otvory s prmrem o
1 mm vtším.

Svorníkové spoje devo – devo
Pro svorníky do prmru 30 mm se mají používat následující hodnoty charak-
teristických pevností v otlaení pro úhel a k vláknm:
,0,
, , 2 2
90 sin cos
h k
h k
ff
ka a a= +

kde je ,0, 0,082(1 0,01 )h k kf d r= - ( 2/N mm )
90 1,35 0,015k d= + pro mkké d
evo
90 0,90 0,015k d= + pro tvrdé d
evo
kr se dosazuje v
3/kg m a d v mm.

Obr 2.14: Pomr ,hf a / ,0hf v závislosti na úhlu mezi smrem síly a smrem vlá-
ken d
eva (a - listnaté d
evo; b – jehlinaté
ezivo)
D
evné konstrukce




Obr. 2.6: Roztee a vzdálenosti spojovacích prost
edk


Tab. 2.3: Minimální roztee a vzdálenosti pro svorníky





Spoje d
evných konstrukcí

Pro ocelové svorníky kruhového pr
ezu se má používat následující charakte-
ristická hodnota plastického momentu únosnosti:

3
, ,0,8 / 6y k u kM f d=

kde ,u kf je charakteristická pevnost v tahu.

Je-li v
ad za sebou ve smru psobení síly více než 6 svorník má se návrho-
vá únosnost svorník nad poet 6 snížit o 1/3, tj. úinný poet svorník je efn :


Osov namáhané svorníky
Musí se posoudit, je-li vyhovující pevnost svorníku v tahu a velikost podložky.
Návrhové naptí v tlaku pod podložkou nemá p
ekroit ,90,1,8 c df .

Kolíkové spoje
Kolíky jsou štíhlé ocelové válcové tye s hladkým, nkdy také lehce drážkova-
ným povrchem. Nejmenší prmr kolík je 6 mm. Otvory pro kolíky se p
ed-
vrtávají s jmenovitým prmrem. Otvory v ocelovém plechu se smí p
edvrtat o
1 mm vtší než je prmr kolíku, p
ídavné deformace musí být p
im
en uvá-
ženy.

Obr. 2.15: Spoje s kolíkovými spojovacími prost
edky namáhané na st
ih : (a)
jednost
ižné spoje (jedna st
ihová spára na kolík), (b) dvojst
ižný spoj (dv
st
ihové spáry na kolík).

Pro kolíkové spoje platí stejná pravidla jako pro p
ín namáhané svorníky.



6 2 / 3( 6)efn n= + -
D
evné konstrukce

Minimální roztee a vzdálenosti pro kolíky jsou uvedeny v tab.2.4. Znaky
jsou definovány na obr. 2.6


Obr.2.6: Roztee a vzdálenosti spojovacích prost
edk


Tab. 2.4: Minimální roztee a vzdálenosti pro kolíky


Spoje d
evných konstrukcí

Parametry ovlivující únosnost spoj s kolíkovými spojovacími prost
edky
jsou :
• pevnost v otlaení stny otvoru d
evných prvk nebo materiál na bázi
d
eva použitých ve spoji,
• geometrie spoje,
• pevnost materiálu spojovacích prost
edk.

Únosnost v otlaení stny otvoru závisí na:
• hustot d
evných prvk nebo materiál na bázi d
eva,
• prmru spojovacích prost
edk,
• úhlu mezi silou a smrem vláken,
• t
ení mezi spojovacím prost
edkem a d
evem.

Pevnost v otlaení stny otvoru vzrstá lineárn s hustotou d
eva. Malé vzdále-
nosti spojovacích prost
edk mezi sebou a od okraj vedou k p
edasnému
selháni d
evných prvk. Dostatenými vzdálenostmi spojovacích prost
edk
se zamezí rozštpení d
evných prvk. Psobí-li síla šikmo ke smru vláken,
musí se uvážit vliv naptí v tahu kolmo k vláknm. P
i více než šesti spojova-
cích prost
edcích za sebou v jedné
ad je nutno redukovat návrhovou únosnost
spoje.

2.2.4 Vruty




Obr. 2.16: Typické vruty do d
eva: (a) vrut se šestihrannou hlavou, (b) zápust-
ný vrut, (c) vrut s plkulovou hlavou.

D
evné konstrukce


Pín namáhané vruty
Pro vruty o prmru menším než 8 mm platí stejná pravidla jako pro h
ebíky.
Pro vruty o prmru 8 mm a vtším platí stejná pravidla jako pro svorníky.
V p
íslušných vzorcích se má za d dosazovat prmr vrutu v mm m
ený na
hladkém d
íku.
Pro výpoet hodnoty ,y kM se má použít úinný prmr 0,9efd d= za p
edpo-
kladu, že prmr jádra závitu vrutu není menší než 0,7d .
Jestliže délka hladkého d
íku v prvku, do nhož proniká vrut, není menší než
4d , smí se pro výpoet hodnoty ,y kM použít prmr hladkého d
íku.

P
edpokládá se, že:
- vruty jsou zašroubovány do p
edvrtaných otvor ( 0,7 prmru d
íku );
- délka hladkého d
íku je vtší nebo rovna tloušce prvku pod hlavou vru-
tu.
Hloubka zašroubování vrutu ( tj. délka v prvku, do kterého proniká hrot ) má
být minimáln 4d .

Osov namáhané vruty
Návrhová únosnost vrut na vytažení, zašroubovaných v pravých úhlech
k vláknm:

3, ( )d d efR f l d= -

kde 3,df je návrhový parametr pro vytažení;
efl délka závitové ásti v mm v prvku, do nhož proniká vrut;
d prmr v mm m
ený na hladkém d
íku.

Minimální roztee a hloubky zašroubování mají být takové, jak je uvedeno pro
p
ín namáhané vruty.

Vruty namáhané souasn pín a osov

Má být splnna podmínka:
2 2
, ,
, ,
1ax d la d
ax d la d
F F
R R
  + £









Spoje d
evných konstrukcí


kde ,ax dF je osová síla;
,la dF p
íná síla;
,ax dR návrhová únosnost spoje namáhaného osovou silou;
,la dR návrhová únosnost spoje namáhaného p
ínou silou.

Návrhový parametr pro vytažení 3,df se uruje z charakteristického parametru
pro vytažení 3,kf .
3, (1,5 0,6 )k kf d r= +

kr se dosazuje v
3/kg m a d v mm.

Speciální hmoždíky

Speciální hmoždíky mohou p
enášet velká zatížení vzhledem na zvtšení na-
máhané plochy d
eva. Ve stynících p
íhradových konstrukcí lze dosáhnout
tém
ideáln kloubové spoje, použije-li se v každé spá
e jediný speciální
hmoždík. Na obr. 2.17 jsou typické vkládané zalisované hmoždíky.



Obr. 2.17: Speciální hmoždíky: (a) dvoustranné vkládané hmoždíky, (b) jed-
nostranné vkládané hmoždíky, (c) jednostranné a dvoustranné zalisované
hmoždíky
D
evné konstrukce


Obr. 2.18: Spoj s dvoustrannými (vlevo) a jednostrannými (vpravo) vkládanými
hmoždíky



Obr. 2.19: Naptí ve spoji s vkládanými hmoždíky s p
íslušnými smykovými
plochami.


Obr. 2.20: Spoj s dvoustrannými (vlevo) a jednostrannými (vpravo zalisovaný-
mi hmoždíky.

Spoje d
evných konstrukcí

Jednostranné a dvoustranné vkládané hmoždíky se vyrábjí z litiny, oceli nebo
z hliníkových slitin, s prmry mezi 60 a 260 mm. Pro osazení a nosné pso-
bení tohoto typu hmoždíku je dležitá p
esnost p
i frézování a vrtání.
Jiným typem jsou zalisované hmoždíky vyrábné z litiny nebo zinkovaného
plechu s prmry od 38 do 165 mm.
Vtší hmoždíky se používají pro spojování konstrukních prvk z lepeného
lamelového d
eva. Pro konstrukní
ezivo se používají prmry do 75 mm.Pro
omezení úink p
íných ohybových moment musí být spoje zajištny spojo-
vacími prost
edky s kruhovými nebo tvercovými podložkami.
Dvoustranné vkládané nebo zalisované hmoždíky se používají ve spojích d
e-
vných prvk podobným zpsobem. P
enášejí sílu bezprost
edn mezi povrchy
spojovaných prvk. Spoj se zpravidla zhotovuje na staveništi. Umožují pre-
fabrikaci spoj, na staveništi se osadí pouze svorníky.

Petvárné chování spojovacích prostedk
Mechanické spojovací prost
edky vykazují na rozdíl od tuhých lepených spoj
velká p
etvo
ení. Chování spoj závisí na tuhosti spoj a na koncentraci naptí
ve smyku a v tahu kolmo k vláknm. Špiky naptí zpsobují k
ehké chování
jednostranných a dvoustranných vkládaných hmoždík. Ostatní spojova