Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11 Inžinierske spoje
11.1 Všeobecne
Inžinierske spoje sú, ako naznačuje aj ich pomenovanie, charakterizované tým, že ich odolnosť je
dokladovaná výpočtom. Na rozdiel od tesárskych spojov sú sily v spoji prenášané predovšetkým
mechanickými spájacími prostriedkami (alebo lepidlami). Materiál spájacích prostriedkov je najmä
oceľ, prípadne liatina, tvrdé drevo alebo špeciálne plasty.
(Pozn.: pojem „odolnosť“ je používaný v slovenskom preklade STN EN 1995-1-1, v českom
preklade sa používa pojem „únosnosť“)
V závislosti od spôsobu prenosu síl medzi spájanými časťami je možné rozdeliť inžinierske spoje do
štyroch skupín:
1. kolíkové mechanicky pôsobiace:
- namáhané najmä na strih – sponky, klince, kolíky, svorníky
- namáhané najmä vytiahnutie - skrutky, vlepované tyče
2. plošné mechanicky pôsobiace :
- vkladané záchytky
- lisované záchytky
- oceľové dosky s prelisovanými hrotmi
3. lepené :
- zubovité spoje
- plošné lepené spoje
4. ostatné (špeciálne):
- oceľové dielce
- systémové spoje
V závislosti od prenášaných vnútorných síl medzi spájanými časťami je možné rozdeliť inžinierske
spoje do troch skupín:
- spoje prenášajúce najmä osové sily,
- spoje prenášajúce najmä priečne sily,
- spoje prenášajúce najmä ohybové momenty.
V nasledujúcom sú uvedené príklady jednotlivých skupín.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
-1-
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.1.1 Spoje prenášajúce najmä osové sily
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
-2-
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
-3-
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
-4-
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.1.2 Spoje prenášajúce najmä priečne sily
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
-5-
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
-6-
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.1.3 Spoje prenášajúce najmä ohybové momenty
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
-7-
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.2 Spoje so spájacími prostriedkami kolíkového typu
Spoje so spájacími prostriedkami kolíkového typu sú najdôležitejšou skupinou spojov v
inžinierskych drevených konštrukciách. V závislosti od mechanizmu prenosu síl sa táto skupina
rozdeľuje na dve podskupiny:

kolíkové spájacie prostriedky namáhané predovšetkým priečne k osi - strihom
Táto skupina spájacích prostriedkov prenáša zaťaženie svojou ohybovou tuhosťou. Do tejto skupiny
patria sponky, klince, skrutky, kolíky a svorníky, a tiež vlepené tyče, namáhané priečne k ich
pozdĺžnej osi - Obr. 11.1.
Sponky a nastreľovacia pištoľ
Klince
Skrutky
Svorníky
Kolíky
Vlepené tyče (zaťažené priečne k osi)
Obr. 11.1 Spájacie prostriedky kolíkového typu, namáhané predovšetkým priečne k osi
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
-8-
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________

kolíkové spájacie prostriedky namáhané predovšetkým pozdĺžne vzhľadom na ich
os – na vytiahnutie
Táto skupina spájacích prostriedkov prenáša zaťaženie svojím odporom proti vytiahnutiu. Typickými
predstaviteľmi tejto skupiny sú vlepené tyče namáhané v smere ich pozdĺžnej osi, šikmé samorezné
skrutky, ale tiež špeciálne klince - Obr. 11.2.

kolíkové spájacie prostriedky namáhané kombináciou – v priečnom a aj pozdĺžnom
smere
Niektoré spájacie prostriedky môžu byť zaťažované oboma smermi – kolmo na ich pozdĺžnu os a
zároveň rovnobežne s pozdĺžnou osou. Odolnosť spájacieho prostriedku sa v takom prípade určuje
podľa jednotlivých čiastkových komponentov v dvoch smeroch.
Samorezné (drevo-) skrutky
Vlepené tyče (zaťažené pozdĺžne k osi)
Obr. 11.2 Spájacie prostriedky kolíkového typu, namáhané predovšetkým pozdĺžne k os
11.2.1 Odolnosť spájacích prostriedkov na strih
Na Obr. 11.3 je znázornený spoj s kolíkovými spájacími prostriedkami, ktoré sú namáhané na strih.
strihová
rovina
Obr. 11.3 Spájacie prostriedky namáhané na strih
a) jednostrižný spoj - jeden spájací prostriedok prechádza jednou strihovou rovinou
b) dvojstrižný spoj - jeden spájací prostriedok prechádza dvoma strihovými rovinami
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
-9-
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Odolnosť spoja (v minulosti sa používal pojem „dovolené namáhanie“ a neskôr „únosnosť spoja“)
bola v minulosti spojená s množstvom krátkodobých experimentov pre rôzne spájacie prostriedky a
rôzne kombinácie spájacích prostriedkov a spájaných častí. Výsledky experimentov boli
spriemerované a z nich boli navrhované približné empirické vzťahy pre určenie odolnosti spoja. Zo
štatistického pohľadu boli počty experimentov nedostatočné na to, aby sa dali získať spoľahlivé
hodnoty odolnosti spojov resp. spájacích prostriedkov.
Preto boli vyvinuté teoretické modely, pomocou ktorých sa pri známych materiálových
charakteristikách známych rozmerov spájacích prostriedkov a spájaného materiálu môžeme
vypočítať charakteristické hodnoty odolností.
11.2.2 Mechanika spoja
Sila F v spoji sa prenáša kontaktom – otlačením dreva v oblasti strihovej roviny do spájacieho
prostriedku.
Sily F1 tvoria dvojicu síl s malou excentricitou, ich momentový účinok je vyrovnaný dvojicou
menších síl F2, ktoré pôsobia na väčšom ramene.
Pôsobením týchto dvojíc síl vzniká ohybové namáhanie kolíka, ktoré spôsobí jeho deformáciu
znázornenú na Obr. 11.4.
Odolnosť kolíkového spoja sa určuje pomocou pevnosti dreva v otlačení steny otvoru a zároveň
pomocou plastického momentu kolíka (v českých normách „moment na mezi kluzu kolíka“).
Takýto spôsob dimenzovania kolíkových spojov vychádza z vedeckých prác K.W.Johansen-a
(1949). Podľa takzvanej Johansenovej teórie sa určuje odolnosť v strihu kolíkových spájacích
prostriedkov, akými sú klince, kolíky, svorníky, drevoskrutky a sponky.
F
F2
F
medzera
Spalt
F1
d
F1 F2
d
Zusammenotlačenie dreva
drückung
deformácia
Verformung w
a
F
F
Obr. 11.4 Prenos sily a deformácia kolíkového spoja
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 10 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.2.3 Pevnosť v otlačení steny otvoru
Ako bolo uvedené v predchádzajúcich kapitolách o spojoch, radiálne otlačenie dreva môžeme
rozložiť na dve zložky – zložka rovnobežná s pôsobiacou silou a zložka kolmá na pôsobiacu silu.
Odolávanie dreva voči zložke sily rovnobežnej so smerom sily sa označuje ako pevnosť v
otlačení steny otvoru. Pri zatláčaní spájacieho prostriedku do dreva v smere vlákien je zreteľne
pozorovateľné nielen stlačenie v smere vlákien aj stlačenie dreva kolmo na vlákna. Takéto
deformácie vyvolávajú ťahové napätie kolmo na vlákna a pri ďalšom zvyšovaní zaťaženia môže
dôjsť k rozštiepeniu dreva.
Obr. 11.5 Zreteľné zväčšenie diery skúšobnej vzorky spojené so stlačením dreva v smere vlákien
a zároveň kolmo na vlákna
Ak hovoríme o pevnosti v otlačení steny otvoru, nejedná sa o materiálovú charakteristiku, ale
o charakteristiku systému „namáhaný spájací prostriedok kolíkového typu – drevo“, ktorá závisí od:
- priemeru spájacieho prostriedku,
- od kvality jeho povrchu (hladký alebo profilovaný),
- od spôsobu osadenia spájacieho prostriedku (predvŕtaný alebo nepredvŕtaný),
- od uhla medzi pôsobiacou silou a vláknami dreva.
Pevnosť v otlačení steny otvoru pre rezivo, lepené lamelové dreva a materiály na báze dreva sa dá
určiť podľa normy EN 383 aj experimentálne ťahovými alebo tlakovými skúškami – Obr. 11.6.
Spájacie prostriedky musia byť pri skúške osadené skúšobnej vzorke buď tak, aby nevyčnievali
alebo aby boli namáhané iba v časti, ktorá je v kontakte s drevom – aby bola meraná iba pevnosť v
otlačení steny otvoru.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 11 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Parameter ovplyvňujúci pevnosť v otlačení steny otvoru je hustota dreva a priemer spájacieho
prostriedku, pri veľkoplošných materiáloch na báze dreva aj hrúbka dosky.
Na Obr. 11.6 je znázornené usporiadanie experimentu pri tlakovej a ťahovej skúške a grafické
znázornenie diagramov sila - deformácia pre kolíky viacerých priemerov.
Obr. 11.6 Tlaková a ťahová skúška na určenie pevnosti v otlačení steny otvoru
V ČSN 73 1702 sú v kapitole 12 – Spoje s kolíkovými spojovacími prostředky – uvedené
charakteristické hodnoty pevnosti v otlačení steny otvoru pre rastené drevo, lepené lamelové drevo
a pre veľkoplošné materiály na báze dreva.
Pevnosť dreva v otlačení steny otvoru so zväčšujúcim sa uhlom pôsobiacej sily k vláknam klesá.
Tento jav sa výraznejšie prejavuje pri spájacích prostriedkoch väčších priemerov. Hraničnou
hodnotou priemeru je priemer 8 mm – pozri ČSN 73 1702.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 12 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
A
B
A
B
REZ B - B
REZ A - A
Dj
Kopfdurchmesser
DK
priemer hlavy
1,1 Dj
D
Obr. 11.7 Označenie priemerov skrutky
V prípade skrutiek do dreva sa stretávame s troma označeniami priemeru skrutky – Obr. 11.7:
– vonkajší priemer D (menovitý priemer) – táto hodnota sa používa pri určovaní pevnosti
v otlačení v stene otvoru a spolu s dĺžkou skrutky sa udáva ako popis skrutky v projektoch
(napr. drevoskrutka 8x300 mm)
– priemer jadra v závitovej časti Dj – táto hodnota sa používa pri výpočte plastického
momentu My,k. Je to približne 60-80 % vonkajšieho priemeru.
– priemer hlavy skrutky DK – táto hodnota sa používa pri výpočte tzv. „pretiahnutia hlavy
skrutky“.
Priemer označený ako 1,1 Dj je tzv. „efektívny účinný priemer“ skrutky, súvisiaci s tvarom závitu
skrutky.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 13 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.2.4 Plastický moment kolíkového spájacieho prostriedku (v norme ČSN 73
1702 „moment na mezi kluzu“)
Plastický moment spájacieho kolíkového spájacieho prostriedku je možné určiť podľa EN 409,
pričom kolík je skúšaný na ohyb podľa Obr. 11.8. Druhou možnosťou je použitie EN 26891, pri
ktorej sa skúša celý spoj (kolík je osadený v dreve) podľa Obr. 11.8.
Obr. 11.8 Konfigurácia skúšky spájacieho prostriedku podľa uvedených noriem
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 14 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Dôležitým parametrom je uhol α, od ktorého je závislý stupeň plastizácie spájacieho prostriedku. Pri
uhle 45 stupňov predpokladá norma EN 409 plnú plastizáciu spájacieho prostriedku. Potom sa
plastický moment oceľového kolíka s kruhovým prierezom vypočíta nasledovne:
My.= fy . Wpl
kde
My...................... plastický moment spájacieho kolíkového prostriedku [Nmm]
fy…………………medza klzu ocele [N/mm2]
fu…………………medza pevnosti ocele v ťahu [N/mm2]
d…………………priemer spájacieho prostriedku [mm]
Ďalej je potrebné uviesť, že uhol α klesá s rastúcim priemerom kolíka. Pre spájacie prostriedky
s priemermi 8 mm až 16 mm sa pohybuje uhol α v intervale od 8º do 15º. Na základe početných
experimentov a teoretických prác sa určila funkcia pre výpočet charakteristickej hodnoty plastického
momentu nasledovne:
My, k = 0,3 . fu, k . d2,6
Podľa uvedeného vzťahu sa počíta plastický moment pre všetky kolíkové spájacie prostriedky
kruhového prierezu - kolíky, svorníky, klince a sponky.
Pre klince s obdĺžnikovým alebo štvorcovým priečnym rezom platí podľa ČSN 73 1702:
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 15 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Pre drevoskrutky so širokým závitom sa do výpočtu dosadzuje priemer jadra v závitovej časti Dj,
ako je uvedené na Obr. 11. 7. Závity drevoskrutiek sú v súčasnej ponuke skrutiek veľmi odlišné,
preto je potrebné zohľadniť informácie výrobcov, prípadne sa môžu využiť priamo údaje
v technických schváleniach pre produkty.
Pri určení návrhovej hodnoty plastického momentu sa uvažuje so súčiniteľom spoľahlivosti
materiálu γM pre oceľové prvky namáhané na ohyb.
11.2.5 Pôsobenie skupiny spájacích prostriedkov
V predchádzajúcich kapitolách bola uvedená problematika určenia efektívneho počtu spájacích
prostriedkov. Ako orientačné údaje uvádzame, že pri kolíkových spojoch s minimálnymi
vzdialenosťami a1 = 5d je účinný počet spájacích prostriedkov približne 70% pôvodného počtu. Ak
sa vzdialenosti spájacích prostriedkov zväčšia, narastá aj ich účinný počet.
11.3 Výpočtový model K. W. Johansena (1949) pre spoje
s kolíkovými spájacími prostriedkami
Ak je aspoň v jednom spájacom prostriedku dosiahnutá návrhová pevnosť v otlačení steny otvoru
a/alebo aspoň v jednom spájacom prostriedku je dosiahnutý plastický moment, je dosiahnutá
odolnosť spoja.
Dosiahnutie odolnosti je závislé od:
-
počtu strihových rovín (jedna, dve alebo viaceré),
-
hrúbky spájaných častí,
-
plastického momentu spájacieho prostriedku,
-
pevnosti v otlačení steny otvoru spájaných častí.
K. W. Johansen urobil experimenty so spájacími prostriedkami uloženými v jednom rade s osovými
vzdialenosťami 10 d. Podľa rozmiestnenia spájacích prostriedkov sa jednalo o experimenty pre
JEDEN spájací prostriedok, pretože vďaka dostatočným osovým vzdialenostiam nenastalo
pôsobenie skupiny spájacích prostriedkov (vzdialenosť by musela byť menšia ako cca 7d).
Obr. 11.9 Vzdialenosti spájacích prostriedkov pri Johansenových experimentoch
V nasledujúcom budú uvedené vzťahy pre výpočet jednostrižných spojov s uvažovaním ideálneho
plastického správania sa spájacieho prostriedku.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 16 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.3.1 Výpočet odolnosti jednostrižných spojov
Dôležitým predpokladom uvedených vzťahov je ideálne plastický pracovný diagram spájacieho
prostriedku – Obr. 11.10.
Obr. 11.10 Pracovný diagram spájacieho prostriedku
Použité označenia:
t1, t2..........hrúbka dreva alebo hmoty na báze dreva, alebo hĺbka vniknutia
spájacieho prostriedku [mm]
f h, 1, d..........návrhová hodnota pevnosti steny otvoru časti 1 [N/mm2]
f h, 2, d..........návrhová hodnota pevnosti steny otvoru časti 2 [N/mm2]
β = f h, 2, d / f h, 1, d
d................priemer spájacieho prostriedku [mm]
M y,d ..........návrhová hodnota plastického momentu spájacieho prostriedku [Nmm]
Rd .............návrhová hodnota odolnosti spájacieho prostriedku v jednej strihovej škáre [N]
Mechanizmy zlyhania jednostrižného spoja sú uvedené nižšie.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 17 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Obr. 11.11 Schematické znázornenie mechanizmov porušenia jednostrižného spoja
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 18 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Vzťahy pre výpočet a mechanizmy porušenia „a“ a „b“:
Obr. 11.12 Mechanizmy porušenia „a“ a „b“
Vzťahy pre výpočet a mechanizmus porušenia „c“:
Ohybový moment v strihovej rovine:
Obr. 11.13 Mechanizmus porušenia „c“
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 19 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Nahradením b2 = b1 / β a dosadením do (1) a (2) dostaneme
a
Substitúciou a1 a a2 dostaneme kvadratickú rovnicu s neznámou b1
Vyriešením kvadratickej rovnice:
Vzťahy pre výpočet a mechanizmus porušenia „d“:
Obr. 11.14 Mechanizmus porušenia „d“
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 20 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Výsledný vzťah pre „d“:
Vzťahy pre výpočet a mechanizmus porušenia „e“:
Obr. 11.15 Mechanizmus porušenia „e“
Výsledný vzťah pre „e“:
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 21 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Vzťahy pre výpočet a mechanizmus porušenia „f“:
Obr. 11.16 Mechanizmus porušenia „f“
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 22 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Charakteristická odolnosť klincov, sponiek, kolíkov, svorníkov a skrutiek pre jednu strihovú škáru
a jeden spájací prostriedok v jednostrižnom spoji sa vypočíta ako najmenšia hodnota
z nasledujúcich výrazov (STN EN 1995-1-1):
V modrom rámiku sú odolnosti vypočítané podľa Johansenovej plasticitnej teórie, v červenom
rámiku sú príspevky odolnosti z lanového efektu pôsobenia spájacieho prvku.
„Lanový efekt“ vzniká ohnutím spájacích prostriedkov v spoji, závisí od uhla ohnutia a od typu
povrchu spájacieho prostriedku resp. od jeho ukončenia. Zložky síl rovnobežné s pôsobiacou silou
sa v spájacom prostriedku so zväčšujúcim uhlom (pri ohybe) zväčšujú a spájací prostriedok je
namáhaný väčšou ťahovou silou. Pôsobením trenia oceľ - drevo alebo použitím kotviacich prvkov
(matice a podložky) sa zvyšuje odolnosť spájacieho prostriedku.
Príspevok z lanového efektu pôsobenia spájacieho prvku sa má obmedziť na nasledujúce percento
z podielu podľa Johansenovej teórie:
- klince s kruhovým prierezom
15 %
- klince so štvorcovým prierezom
25 %
- iné klince
50 %
- skrutky
100%
- svorníky
25 %
- kolíky
0%
Ak nie je Fax,Rk známe, má sa uvážiť príspevok z lanového efektu pôsobenia nulovou hodnotou.
Mechanizmus porušenia ovplyvňujú tieto parametre:
-
hrúbky spájaných častí,
-
návrhové pevnosti v otlačení steny otvoru spájaných častí,
-
priemer spájacieho prostriedku,
-
plastický moment spájacieho prostriedku.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 23 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.3.2 Výpočet odolnosti dvojstrižných spojov
Pre dvojstrižné spoje drevo-drevo a dvojstrižné spoje drevo-oceľ sa dajú analogicky odvodiť vzťahy
pre výpočet odolnosti spoja.
Obr. 11.17 Dvojstrižný spoj po porušení – vľavo spoj s oceľovým kolíkom, v strede spoj s klincom
a vpravo spoj s dreveným kolíkom
Obr. 11.18 Schematické znázornenie mechanizmov porušenia dvojstrižného spoja
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 24 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Podľa Obr. 11.19 je zrejmé, že pri návrhu dvojstrižného spoja by sme sa mali snažiť, aby odolnosť
spoja bola rozhodujúca pri mechanizme porušenia „k“, kde sa dá využiť dostatočná duktilita spoja
a v spájacom prostriedku vznikajú dva plastické kĺby v každej strihovej rovine.
Obr. 11.19 Grafické znázornenie odolnosti dvojstrižného spoja s parametrom t1
Charakteristická odolnosť klincov, sponiek, kolíkov, svorníkov a skrutiek pre jednu strihovú škáru
a jeden spájací prostriedok v dvojstrižnom spoji sa vypočíta ako najmenšia hodnota z nasledujúcich
výrazov (STN EN 1995-1-1):
V modrom rámiku sú odolnosti vypočítané podľa Johansenovej plasticitnej teórie, v červenom
rámiku sú príspevky odolnosti z lanového efektu pôsobenia spájacieho prvku.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 25 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.3.3 Výpočet odolnosti viacstrižných spojov drevo-drevo
Odolnosť viacstrižných spojov sa stanovuje ako suma odolností dvojstrižných (čiastkových) spojov so
zohľadnením možných mechanizmov zlyhania spoja.
11.3.4 Výpočet odolnosti spojov drevo - oceľ
Spoje oceľ - drevo sú uvedené v STN EN 1995-1-1 v kapitole 8.2.3 (citované časti z normy STN EN
1995-1-1 sú podfarbené sivou farbou) :
„Charakteristická odolnosť spoja oceľ – drevo závisí na hrúbke oceľového plechu. Oceľové plechy
s hrúbkami do 0,5d sa klasifikujú ako tenké plechy, podobne, s hrúbkou najmenej d, ktoré majú
toleranciu priemeru otvorov menej ako 0,1d sa klasifikujú ako plechy hrubé. Charakteristická hodnota
odolnosti spojov s hrúbkami oceľových plechov medzi tenkým a hrubým plechom sa určí lineárnou
interpoláciou medzi hraničnými hodnotami pre tenké a hrubé plechy.
Musí sa posúdiť napätie oceľových plechov.
Charakteristická odolnosť pre jeden strih klinca, svorníka, kolíka a skrutky sa má
najmenšia hodnota z nasledujúcich výrazov:
zobrať ako
- pre tenký oceľový plech jednostrižne:
 0,4 f h,k t1 d

Fax,Rk
Fv,Rk  min 
1,15 2M y,Rk f h,k d  4
(a)
(8.9)
(b)
- pre hrubý oceľový plech jednostrižne:


 Fax,Rk
4 M y,Rk
 f h,k t1 d  2 


1
4
f h,k d t12 




Fax,Rk
Fv,Rk  min 2,3 M
y,Rk f h,k d 

4


 f h,k t1 d
(c)
(d)
(8.10)“
(e)
V kapitole 8.2.3 normy sú tiež uvedené vzťahy pre dvojstrižné spoje oceľ – drevo.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 26 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.3.5 Výpočet odolnosti viacstrižných spojov drevo – oceľ - drevo
V nasledujúcich vzťahoch je uvedený výpočet odolnosti štvorstrižného spoja s oceľovými plechmi
vnútri spoja.
Uhol pôsobiacej sily a vlákien je α= 0º , príspevok lanového efektu nie je v uvedených vzťahoch
započítaný.
I, II
- strihové roviny
d
- priemer spájacieho prostriedku
t1, t2
- hrúbka drevených častí
t
- hrúbka oceľového plechu
Strihová rovina I
Rozhodujúca hodnota odolnosti spájacieho prostriedku v strihovej rovine I sa určí ako najmenšia
hodnota z nasledujúcich vzťahov:
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 27 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Krajná časť dvojstrižného spoja s vnútri osadeným plechom
Strihová rovina II
Rozhodujúca hodnota odolnosti spájacieho prostriedku v strihovej rovine I sa určí ako najmenšia
hodnota z nasledujúcich vzťahov:
a) Krajná časť dvojstrižného spoja s vnútri osadeným plechom
Takýto mechanizmus porušenia nemôže pri
vnútornej strihovej rovine vzniknúť
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 28 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
b) Vnútorná časť dvojstrižného spoja s plechom z vonkajšej časti
Predpokladá sa, že spájací prostriedok sa v tomto mieste uvažuje votknutý do plechu.
Návrhová hodnota odolnosti štvorstrižného spoja s kolíkmi alebo svorníkmi sa potom určí:
Odolnosť spoja je závislá tiež od pomeru hrúbok spájaných častí, resp. od umiestnenia oceľových
plechov. Odporúča sa, aby v štvorstrižnom spoji boli hrúbky dreva v pomere od 1:2:1 do 2:3:2.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 29 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.3.6 Spoje s medzivrstvami
Ak sa medzi spájanými časťami nachádza nenosná medzivrstva (veľkoplošné dosky na báze dreva,
sádrokartónové dosky, izolačné dosky, atď....), neplatí viac vyššie uvažovaná Johansenova teória.
V takomto prípade je výhodnejšie využiť už odvodené vzťahy alebo odvodiť si vzťahy pre odolnosť
pre konkrétnu situáciu.
Obr. 11.20 Prípoj s medzivrstvou vedľajšieho nosníka na hlavný nosník
11.4 Spájacie prostriedky kolíkového typu – kolíky a tesné
svorníky (čes. lícované svorníky)
Kolíky sú hladké spájacie prostriedky kruhového prierezu, rovnakej dĺžky, ako je hrúbka všetkých
spájaných častí. Kolíky sa osadzujú do diery rovnakého priemeru, ako má kolík. Pre ľahšie
osadenie kolíka (najmä v spojoch s oceľovými plechmi) sú hrany kolíka zafrézované. V spojoch
oceľový plech - drevo majú diery v oceľových plechom o 1 mm väčší priemer, ako je priemer kolíka.
Existujú aj kolíky s upraveným koncom tak, že sa zavŕtavajú do plechov bez nutnosti predvŕtania
diery do plechu.
V kolíkových spojoch sa používajú aj svorníky – tieto majú na jednom konci hlavu a na druhom
závit a maticu (prípadne na oboch koncoch závit a maticu). Svorníky „zaisťujú“ spájané časti v spoji
– najmä v spojoch s vonkajšími oceľovými plechmi a zároveň sú schopné prenášať ťahové sily v osi
svorníka.
Odporúča sa, aby v kolíkovom spoji bol aspoň každý šiesty spájací prvok svorník.
Kombinácia kolíkov a tesných svorníkov v spoji je možná, pretože ich odolnosť a správanie sa je
takmer totožné.
Kolíky sú oceľové (výnimočne drevené), svorníky sú zhotovené z ocele.
Kolíky sú zhotovované z ocelí S235, S275 a S 355. Priemery kolíkov sú 6, 8, 10, 12, 16, 20, 24 a 30
mm.
Tesné svorníky majú tie isté priemery ako kolíky. Svorníky sa zhotovujú z ocelí 3.6, 4.6, 4.8, 5.6
a 8.8. Označenie pevnosti ocelí je také isté ako pre skrutky v oceľových konštrukciách, t.j. „x.y“ : x
prenásobené 100 – medza pevnosti fu,k v N/mm2, y/10 vyjadruje pomer medzi medzou klzu fy,k
a medzou pevnosti fu,k.
Napr. údaj pre svorník triedy 5.8 znamená, že jeho medza pevnosti fu,k = 5x100 = 500N/mm2 a
medza klzu fy,k je 8/10 x 500 = 400 N/mm2.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 30 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Obr. 11.21 Oceľové a drevené kolíky rôznych
priemerov a dĺžok, vpravo kolík
s upraveným koncom na prevŕtanie plechu
Svorníky s príslušnými podložkami
Obr. 11.22 Spoj s kolíkmi a oceľovým plechom,
BSB - systém
Frézovanie drážky pre oceľový plech
Obr. 11.23 Spoj s kolíkmi a oceľovým plechom,
Nadpájanie prvkov
(spoj pozdĺžnika na moste „Wenner Bruecke“)
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 31 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Obr. 11.24 Spoj s kolíkmi a oceľovým plechom, BSB - systém
Obr. 11.25 Príklady spojov oceľový plech – kolíky (a svorníky)
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 32 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Špeciálne kolíky s úpravou konca do spojov s tenkými
oceľovými plechmi
Sortiment:
5,0 x 73  193 mm
7,0 x 116  233 mm
V ČSN 73 1702 sú v kapitole 12 – Spoje s kolíkovými spojovacími prostředky - uvedené
charakteristické hodnoty pevnosti v otlačení steny otvoru pre rastené drevo, lepené lamelové drevo
a pre veľkoplošné materiály na báze dreva:
Súčiniteľ k90 popisuje pomer pevnosti v smere vlákien fh,0 k pevnosti kolmo na vlákna fh,90. Vzťahy
pre výpočet k90 sú empirické vzťahy.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 33 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
V STN EN 1995-1-1 sú vzdialenosti kolíkov a tesných svorníkov uvedené v Tab. 8.5.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 34 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Vzdialenosti podľa STN EN 1995-1-1 a ČSN 731702 sú veľmi podobné.
Tabuľka 8.5 — Najmenšie vzdialenosti kolíkov
Vzdialenosti
(pozri Obr. 11. 8.7)
Uhol
Najmenšie vzdialenosti
a1
(v smere vláken )
0°  α  360°
(3 + 2 I cos α I) d
a2
(kolmo na vlákna)
0°  α  360°
3d
a3,t
(namáhaný koniec dreva)
–90°  α  90°
max (7 d; 80 mm)
a3,c
(nenamáhaný koniec dreva)
90°  α < 150°
210°  α  270°
max (a3,t I sin α I) d; 3 d)
3d
max (a3,t I sin α I) d; 3 d)
0°  α  180°
max [(2 + 2 sin α) d; 3 d]
180°  α  360°
3d
150°  α < 210°
a4,t
(namáhaný okraj)
a4,c
(nenamáhaný okraj)
V jednom spoji sa odporúča použiť viac ako jeden svorník alebo kolík – súvisí to s možnosťou
výskytu trhlín v dreve (najmä rezive) práve v mieste spoja.
Pri použití svorníkov spoji je možné využiť lanový efekt svorníka.
Odolnosť svorníka na ťah je určená menšou z hodnôt:
-
ťahová odolnosť svorníka,
-
odolnosť dreva v tlaku kolmo na vlákna pod oceľovou podložkou – je možné uvažovať
s vyššou hodnotou pevnosti v tlaku kolmo na vlákna, pretože presah podložky je na obe
strany.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 35 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Príklad 11. 4: Návrh spoja priečle a stĺpa (spoj č.2)
podľa STN EN 1995-1-1: 2004) [1]
Schéma priečnej väzby posudzovanej konštrukcie a statická schéma s vyznačením
posudzovaných spojov
Spoj bol navrhnutý na vnútorné sily získané z konkrétneho projektu drevenej haly.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 36 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Výpis extrémnych hodnôt vnútorných síl na konštrukcii od všetkých kombinácií
zaťažovacích stavov.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 37 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Návrh a posúdenie spoja č. 2:
Návrh počtu svorníkov:
Počet strihových škár pre jeden svorník:
Priemer svorníka [mm]:
nsv  10
nsk  2
d  28
Schéma posudzovaného spoja a zaťaženie jednotlivých spájacích prostriedkov
Uhol výslednice pôsobiacej na svorník vzhľadom na vlákna (pre stĺp):
 1  0deg
Uhol výslednice pôsobiacej na svorník vzhľadom na vlákna (pre priečlu):
 2  17deg
Výslednica sa skladá zo zložky priečnej a osovej sily (V.Ed = 6.1kN, N.Ed = 259.5kN).
Keďže hodnota osovej sily N.Ed je rádovo väčšia ako hodnota priečnej sily V.Ed, je
možné pri určovaní uhla pôsobenia výslednice α priečnu silu zanedbať.
Návrh uloženia svorníkov (STN EN 1995-1-1 : 2004 (D), Tab. 8.4, Obr. 8.7):
Keďže spájame dva prvky a zaťaženie nepôsobí v rovnakom smere vzhľadom na smer
vlákien jednotlivých prvkov, určia sa minimálne vzdialenosti pre oba prvky a zohľadní
sa nepriaznivejší stav.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 38 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Minimálne vzdialenosti svorníkov od okraja [mm] (stĺp):

 
a3.t  max ( 7  d 80)
a4.t  max  2  2  sin  1 3  d


a3.t  196
a4.t  84
Minimálne vzdialenosti svorníkov od okraja [mm] (priečla):

 
a3.t  max ( 7  d 80)
a4.t  max  2  2  sin  2 3  d


a3.t  196
a4.t  84
Minimálna vzájomná vzdialenosť svorníkov
v smere vlákien [mm] (stĺp):

   d
Minimálna vzájomná vzdialenosť svorníkov
v smere vlákien [mm] (priečla):

   d
a1  4  cos  1
a1  4  cos  2
a1  138.777
a1  139
Minimálna vzájomná vzdialenosť svorníkov kolmo na smer vlákien [mm] (stĺp, priečla):
a2  4  d
a2  112
Uvažujeme vzťahy pre svorníky s priemerom do d = 30 mm.
Charakteristická hodnota hustoty dreva (GL24h) [kg/m3]:
 k  380
Predbežný návrh priemeru svorníka [mm]:
d  28
Charakteristická hodnota pevnosti stien otvorov v smere vlákien dreva [N/mm2]:
fh.0.k  0.082  ( 1  0.01  d)   k
fh.0.k  22.435
Súčiniteľ k90 pre ihličnaté drevo:
k90  1.35  0.015d
k90  1.77
Charakteristická hodnota pevnosti stien otvorov pod
uhlom  na vlákna dreva [N/mm2]:
fh. .k 
fh.0.k
 2  cos  22
k90  sin  2
fh. .k  21.05
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 39 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Pre zaťaženie pôsobiace v smere vlákien platí:
fh.2.k
fh.0.k
fh.1.k
fh.0.k
Pre zaťaženie pôsobiace pod uhlom na smer vlákien platí:
fh.2.k
fh. .k
fh.1.k
fh. .k
Poznámka: V podrobnom výpočte je vhodné posúdiť tento spoj aj na nebezpečenstvo
rozštiepenia (STN EN 1995-1-1:2004 (D), 8.1.4).
Vzájomný pomer pevností stien otvorov prvkov:
 
fh.2.k
fh.1.k
  0.938
Osová sila pôsobí v smere vlákien dreva, a preto pri výpočte efektívneho počtu
svorníkov považujeme za „rad“ smer svorníkov v smere vlákien. Ak by pôsobilo
zaťaženie priečnou silou, uvažoval by sa „rad“ v smere kolmom na vlákna.
Počet svorníkov v rade:
n  5
Počet radov svorníkov:
nr  2
Rozostup svorníkov v smere vlákien [mm], pozri Obr. 7.10
(vzdialenosť si volím tak, aby vyhovovala minimálnej vzdialenosti a1  140
svorníkov určenej vyššie):
Efektívny počet svorníkov v rade:
4

a1 
0.9


nef  min n n 
13

d


nef  3.352
Charakteristická hodnota pevnosti ocele v ťahu pre obyčajné oceľové
kolíky/svorníky [N/mm2]:
fu.k  600
Charakteristická hodnota plastického momentu spájacieho prostriedku [N*mm]:
My.Rk  0.3  fu.k  d
2.6
6
My.Rk  1.042  10
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 40 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
ti ... hrúbka dreva alebo hĺbka vniknutia, pričom „i“ je buď 1 alebo 2, pozri obrázok [mm]:
t1  100
t2  140
Charakteristická hodnota odolnosti spájacieho prostriedku proti vytiahnutiu [N]
(únosnosť svorníka v ťahu):
Fax.Rk  0
Charakteristická odolnosť spájacieho prostriedku na vytiahnutie Fax.Rk nebola v tomto
prípade uvažovaná ─ pozri čl. 8.2.2 (2) normy [1]. Posudzovaný spoj je namáhaný
podľa Obr. 8.2 (g),(h),(j),(k) normy [1] ─ spoje drevo ─ drevo a
hmota na báze dreva ─ drevo, dvojstrižný spoj.
Charakteristická hodnota odolnosti spájacieho prostriedku v jednej strihovej škáre:
Fv.Rk
min( A B C D)
3
A  fh.1.k  t1  d  62.819  10
3
B  0.5  fh.2.k  t2  d  41.257  10
C  1.05 
fh.1.k  t1  d
D  1.15 

 2  ( 1   ) 
4    ( 2   )  My.Rk


2
fh.1.k  d  t1
2

Fax.Rk


4
  
3
 31.423  10
Fax.Rk
2 
3
 2  My.Rk  fh.1.k  d 
 40.942  10
1
4
3
Fv.Rk  31.423  10
Fv.Rk.kN 
Fv.Rk
1000
kN
Fv.Rk.kN  31.423  kN
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 41 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Modifikačný faktor trvania zaťaženia a vlhkosti:
(EN 1995-1-1:2004 (D), 3.1.3)
kmod  0.9
Hodnota súčiniteľa kmod je zrejmá z kombinácie zaťažovacích stavov:
stále zaťaženie, sneh, vietor.
Parciálny súčiniteľ spoľahlivosti vlastností materiálu pre spoje,
Tab. 2.3 normy [1]:
 M.spoje  1.3
Návrhová odolnosť spájacieho prostriedku v jednej strihovej škáre:
Fv.Rk.kN
Fv.Rd  kmod 
 M.spoje
Fv.Rd  21.754  kN
Osová sila od vonkajšieho zaťaženia pôsobiaca na spoj [N]:
Osová sila nevyvoláva prídavný ohybový moment a pôsobí v smere vlákien
(pôsobí do ťažiska skupiny spájacích prostriedkov).
3
NEd  259.5  10
Osová sila pôsobiaca na jeden svorník [N]:
NEd
NEd.1 
nef  nr
3
NEd.1  38.706  10
Priečna sila od vonkajšieho zaťaženia pôsobiaca na spoj [N]: Priečna sila nevyvoláva
prídavný ohybový moment.
VEd  6.1  10
Priečna sila pôsobiaca na jeden svorník [N]:
3
VEd
VEd.1 
n  nr
VEd.1  610
Ohybový moment od vonkajšieho zaťaženia pôsobiaci na spoj [N*mm]:
MEd  0
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 42 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________


Výsledná sila pôsobiaca na jeden svorník [N]:
Fvys.1  NEd.1  VEd.1  N
Posúdenie na namáhanie strihom:
Fvys.1  39.316 kN
Podmienka:
Posúdenie:
Fvys.1
Fv.Rd  nsk
Fvys.1
Fv.Rd  nsk
 1.0
 0.904
Vyhovuje
Záver: Navrhujem 10 svorníkov s priemerom 28 mm osadené podľa obrázka.
Spoj je využitý na 90 %.
Rozmiestnenie spájacích prostriedkov
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 43 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.5 Spájacie prostriedky kolíkového typu – svorníky
V ČSN 731702 sú do tejto kapitoly zahrnuté aj závitové tyče.
Pre svorníky platia tie isté ustanovenia, ako pre kolíky. Odlišnosť je iba v minimálnych
vzdialenostiach spájacích prostriedkov.
Vzdialenosti svorníkov sú v STN 1995-1-1 v Tab. 8.4 definované nasledovne:
Tabuľka 8.4 — Najmenšie vzdialenosti svorníkov
Vzdialenosti
(pozri Obr. 11. 8.7)
Uhol
Najmenšie vzdialenosti
a1
(v smere vláken )
0°   360°
(4 + I cos  I) d
a2
(kolmo na vlákna)
0°    360°
4d
a3,t
(namáhaný koniec dreva)
–90°    90°
max (7 d; 80 mm)
a3,c
(nenamáhaný koniec dreva)
90°  < 150°
150°   < 210°
max [(1 + 6 sin ) d ]
4d
210°    270°
max [(1 + 6 sin ) d; 4d]
a4,t
(namáhaný okraj)
0°    180°
max [(2 + 2 sin ) d]
a4,c
(nenamáhaný okraj)
180°    360°
3d
Svorníky a závitové tyče sa vkladajú do diery s priemerom o 1 mm väčším, ako je priemer
spájacieho prostriedku.
Pod hlavou a maticou svorníka musí byť oceľová podložka predpísaných rozmerov a hrúbky.
Rozmery kruhových podložiek sú v Tab. G 13.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 44 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Odporúčané veľkosti podložiek pod hlavu a maticu svorníka sú nasledovné:
Štvorcová podložka
[ mm ]
Kruhová podložka
[ mm ]
Závitové tyče (príp. hladké tyče so závitom iba na koncoch prvku) sú spájacie prostriedky, ktoré sa
používajú predovšetkým na namáhanie ťahom.
Ich návrh a posúdenie je analogické ako pre kolíky.
Oceľ závitových tyčí by mala mať pevnostnú triedu aspoň 3.6, môžu sa použiť aj ocele uvedené pri
svorníkoch.
Obr. 11.26 Typické príklady použitia závitových tyčí ako spájacích prostriedkov namáhaných na ťah
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 45 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.6 Spájacie prostriedky kolíkového typu – skrutky do dreva
Skrutky do dreva môžu mať závit po celej dĺžke drieku alebo iba v časti drieku.
Obr. 11.27 Skrutky do dreva – vľavo so závitom v časti drieku, vpravo so závitom po celej dĺžke
drieku
Vďaka závitu môžu byť skrutky namáhané nielen priečne k pozdĺžnej osi – strihom, ale aj v smere
pozdĺžnej osi skrutky – na vytiahnutie (príp. na zatlačenie).
Skutočnosť, že skrutka môže prenášať sily vo viacerých smeroch, umožnila rozšírenie použitia
skrutiek v súčasných moderných drevených konštrukciách.
Obr. 11.28 Skrutky so šesťhrannou hlavou (vľavo), so zapustenou hlavou (v strede) a špeciálne
skrutky (vpravo)
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 46 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.6.1 Namáhanie skrutiek v smere pozdĺžnej osi skrutky (na vytiahnutie
príp. zatlačenie)
Ak sú skrutky namáhané v smere pozdĺžnej osi skrutky, môžu nastať nasledovné mechanizmy
porušenia:
-
porušenie na vytiahnutie (príp. zatlačenie) zaskrutkovanej časti,
-
porušenie skrutky na vzper pri zaťažení tlakom,
-
porušenie pretiahnutím hlavy skrutky,
-
porušenie odtrhnutím hlavy skrutky v prípoji s oceľovými plechmi,
-
porušenie skrutky ťahom.
Porušenie na vytiahnutie (príp. zatlačenie) zaskrutkovanej časti
Pri porušení na vytiahnutie dochádza k prekročeniu šmykovej odolnosti dreva na ploche, ktorá je
daná vonkajším obrysom závitu skrutky.
Obr. 11.29 Skrutky s plným závitom namáhané na ťah
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 47 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Porušenie skrutky na vzper pri zaťažení tlakom
Pri porušení skrutky namáhanej tlakom môže dôjsť buď k porušeniu skrutky na vzper alebo
prekročeniu tlakovej únosnosti dreva pri hrote skrutky.
Obr. 11.30 Porušenie skrutiek na vzper
Obr. 11.31 Porušenie dreva tlakom kolmo na vlákna v oblasti koncov skrutiek, použité boli skrutky
so závitom v celej dĺžke skrutky, na obrázku je pozorovateľné vybočenie dreveného
prierezu
Porušenie pretiahnutím hlavy skrutky
Ak sú spájané časti z dreva pomerne tenké (napr. tenké veľkoplošné dosky na báze dreva)
a použité skrutky majú pomerne malé hlavy, môže v spoji nastať porušenie pretiahnutím hlavy
skrutky cez pripájaný materiál. Takejto situácii sa dá zabrániť jednak výpočtom a jednak dodržaním
konštrukčných zásad spoja (predovšetkým dodržaním hrúbok spájaných častí).
Pre spoje s oceľovým plechom nie je potrebné takýto výpočet robiť, pretože hrúbka prípojných
plechov býva spravidla dostatočná vzhľadom na možnosť pretiahnutia hlavy skrutky cez plech.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 48 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Obr. 11.32 Porušenie dreva pretiahnutím hlavy skrutky
Porušenie skrutky ťahom
Porušenie skrutky súvisí veľkosťou priemeru, s použitým materiálom skrutky a s veľkosťou
pôsobiacej sily. Skrutka sa môže porušiť tesne pod hlavou alebo v drieku. Posúdenie skrutky na ťah
sa robí podľa zásad navrhovania oceľových konštrukcií.
11.6.2 Namáhanie skrutiek v smere kolmo na pozdĺžnu os skrutky - strihom
Ak sú skrutky namáhané priečne k pozdĺžnej osi, je možné na určenie odolnosti skrutky použiť
Johansenovu teóriu.
Vo vzťahoch pre výpočet odolnosti vystupujú pri skrutkách aj príspevky lanového efektu.
Eurokód EC 5 a norma ČSN 73 1702 sa odlišujú v hranici priemeru skrutky, ktoré sa posudzujú ako
kolíky alebo klince. V ČSN 73 1702 je to 8 mm, v STN EN 1995-1-1 je to 6 mm:
ČSN 73 1702:
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 49 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Odolnosť skrutiek v strihu sa určuje pomocou vzťahov pre kolíky.
Minimálne vzdialenosti skrutiek sa uvažujú ako pre klince. Tabuľka 10 z ČSN 731702 je uvedená
v odseku pre klince.
Maximálne vzdialenosti v smere vlákien by nemali byť väčšie ako 40 d, v smere kolmom na vlákna
20 d.
STN EN 1995-1-1:
čl. 8.7.1. Priečne namáhanie skrutiek (strih)
(1)P Pri určovaní odolnosti sa musí zohľadniť vplyv závitu skrutky použitím účinného priemeru def.
(2)
Pre skrutky s čiastočne hladkým driekom, ktoré majú vonkajší priemer závitovej časti
rovnaký ako priemer drieku, platia ustanovenia 8.2 za predpokladu, že
-
priemer hladkého drieku sa zoberie ako účinný priemer def;
-
hĺbka vniknutia hladkého drieku, do dreva s hrotom, nie je menej ako 4d.
(3)
Ak nie sú podmienky podľa (2) splnené, má sa vypočítať odolnosť skrutky s použitím
účinného priemeru def, ktorý je 1,1-násobok priemeru jadra závitovej časti drieku.
(4)
Pre skrutky s čiastočne hladkým driekom a priemerom d > 6 mm, platia ustanovenia z 8.5.1.
(5)
Pre skrutky s čiastočne hladkým driekom a priemerom d najviac 6 mm platia
ustanovenia z 8.3.1.
(6)
Požiadavky na zhotovenie a kontrolu skrutkových spojov obsahuje 10.4.5.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 50 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Odolnosť spoja na strih sa dá výrazne zvýšiť osadením samorezných skrutiek do dreva pod uhlom
45 stupňov. Namáhanie takejto skrutky je potom najmä ťahové. Pre spoje drevo–drevo
a drevo–oceľový plech–drevo k zväčšeniu odolnosti a zároveň tuhosti spoja.
Výsledná šmyková odolnosť spájacieho prostriedku sa potom určí nasledovne:
1. Pomocou Johansenovej teórie sa určí mechanizmus porušenia a odolnosť spájacieho
prostriedku Rk.
2. Ak v rozhodujúcom mechanizme porušenia vystupuje člen zohľadňujúci lanový efekt Rax, k,
vypočíta sa.
3. Určí sa minimum z hodnôt 0,25 Rax, k resp. Rk podľa Johansena.
4. Obe vypočítané hodnoty sa sčítajú.
Účinný počet skrutiek namáhaných strihom sa určuje rovnako, ako pre kolíky (čl. 12.3 ČSN 731702
– uvedené v nasledovnom).
Sortiment vyrábaných skrutiek do dreva je veľmi široký. Výrobcovia by o svojich produktoch mali
poskytovať čo najviac informácií (čo nie je vždy samozrejmosťou). V každom prípade pri návrhu
skrutkového spoja je nutné poznať okrem geometrických rozmerov skrutky aj triedu pevnosti
ocele, z ktorej je skrutka vyrobená.
11.6.3 Namáhanie skrutiek v smere pozdĺžnej osi skrutky - výpočet
V ČSN 731702 sú odolnosti skrutiek definované podľa tried únosnosti, v norme STN EN 1995-1-1
takáto definícia, nie je uvedená.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 51 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Pri určovaní medze pevnosti fu,k sa môže uvažovať s hodnotou fu,k = 400 N/mm2, pokiaľ nie sú
známe presné hodnoty. Väčšina skrutiek je však zhotovená z ocelí vyšších pevností, kde medza
pevnosti fu,k dosahuje hodnoty až 1400 N/mm2 .
V spojoch s drevotrieskovými doskami, s doskami OSB, s doskami z krížom lepeného dreva
a s cementotrieskovými doskami by mala byť ich hrúbka aspoň 20 mm. Vtedy je možné uvažovať
hodnotu f2,k podľa Tabuľky 15. Ak je hrúbka menšia, výrazne klesá aj hodnota f2,k.
Ak sú v spoji použité skrutky s technickým osvedčením, môžu sa uvažovať hodnoty odolnosti, ktoré
uvádza výrobca.
Pri spoji so skupinou skrutiek, ktoré sú namáhané zložkou sily v smere drieku je účinný počet
skrutiek:
n ef = n 0,9
kde:
n ef .....účinný počet skrutiek
n ........počet skrutiek, ktoré pôsobia v spoji spolu.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 52 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
V STN EN 1995-1-1 sú uvedené vzdialenosti skrutiek nasledovne:
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 53 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Príklad 11.6.3:
Prípoj ťahaného prúta drevo-drevo skrutkami s technickým osvedčením
Materiál:
Lepené lamelové drevo GL 28h
Rozhodujúca kombinácia zaťažení –
stále + sneh (nad 1000m n.m.)
M, LLD = 1,25
hustota dreva k = 410 kg/m3
Skrutky so širokým priebežným
závitom podľa technického
osvedčenia Z-9.1-519 (v Rakúsku)
M, oceľ = 1,25
Rozmery spájaných prvkov:
Pôsobiaca sila:
stredná časť b x h = 160 x 220 mm
krajné častich b x h = 80x 220 mm
Nd = 48,0 kN
Návrh spoja:
Jednostrižný spoj drevo – drevo s použitím skrutiek so širokým závitom.
Návrh – 8 skrutiek 12,0 x 120 mm.
V uvedenom technickom osvedčení sú stanovené minimálne vzdialenosti skrutiek priemeru do
8,0mm. Zvolené skrutky v prípoji majú priemer 12 mm, preto pre určenie minimálnch vzdialeností
bola použitá Tab 8.8 smernice enBR.
Minimálne vzdialenosti skrutiek:
a1  80 mm  4  d  4 12  48 mm
a2  80 mm  4  d  4 12  48 mm
a3,t  100 mm  4  d  4 12  48 mm
a4,c  60 mm  4  d  4 12  48 mm
Namáhanie na vytiahnutie:
l ef,1 ... dĺžka závitu v drevenej časti, kde je hlava skrutky
l ef,2 ... dĺžka závitu v drevenej časti, kde nie je hlava skrutky
lef ,1  b1  2  80  2  113 mm
lef ,2  lskrutka  lef ,1  220  113  107mm
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 54 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Charakteristická pevnosť na vytiahnutie:
12
12

 10,3 N / mm 2
4
4
2
2
(sin )   (cos )
(sin 45)   (cos 45)
3
3
kmod
0,8
 f1, ,k  d  lef ,2 
 10,3 12 107 
 8464 N
 M ,drevo
1, 25
f1, ,k 
Rax ,d
Pevnosť na pretiahnutie hlavy: d1 = 12 mm ... priemer závitu
d k = 22,6 mm ... priemer hlavy (podľa technického osvedčenia)
Rax ,d
kmod


2
0,80 

10
d


10  22, 62 
k



 M ,drevo 
1, 25 
 3269 N 


max
 max 



  max 
  10414 N
k
N
0,80
10414


mod
12  l  d 

12 113 12 

1
ef ,1


1, 25 
 M ,drevo 
Maximálna ťahová odolnosť skrutky:
Rax, k = 38000 N pre ... d1 = 12 mm (podľa technického osvedčenia)
Rax ,d 
Rax ,k
 M ,oceľ

38000
 30400 N
1, 25
Maximálna odolnosť skrutky v smere osi skrutky (skrutka je namáhaná najmä na vytiahnutie) je
minimálna hodnota z odolností na ťah, vytiahnutie a pretiahnutie hlavy, t.j. minimálna hodnota z
hodnôt 30400 N, 8464 N a 10414 N.
Maximálna odolnosť skrutky v smere osi skrutky je potom Rax, d = 8464 N.
Poznámka:
Odolnosť jednej skrutky R d v smere pôsobiacej sily
sa dá určiť pomocou rozkladu maximálnej odolnosti
Rax, d (táto pôsobí v osi skrutky!). Aktivovaním sily na
vytiahnutie vzniká v pripájaných častiach aj zložka
sily kolmá na kontaktné plochy. Táto vyvoláva trenie
na pripájaných plochách, čím je aktivovaný
„dodatočný“ odpor spoja, ktorý je možné vo výpočte
zohľadniť.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 55 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Zväčšenie odolnosti skrutky vplyvom trenia v kontaktných plochách:
Rd  Rax ,d  cos     Rax ,d  sin   Rax ,d  (cos     sin  )
Rax, d x cos ........ zložka sily v skrutke pôsobiacej proti vytiahnutiu
 x Rax, d x sin ... zložka sily od trenia
Pri uvažovaní koeficientu trenia  = 0,25 dostávame
Rd  8464  (cos 45  0, 25  sin 45  7481 N
Celková odolnosť spoja so zohľadnením efektívneho počtu skrutiek
nef  n 0,9  40,9  3, 48
Efektívny počet skrutiek je uvažovaný pre každú strihovú rovinu spoja zvlášť, pretože tieto pôsobia
nezávisle!
Rcelkové , d  2  nef  Rd  2  3, 48  7481  52068 N
Posúdenie:
Fd
Rcelková ,d

48 103
 0,92  1, 00
52068
Vyhovuje
11.6.4 Kombinované namáhanie skrutiek
Pri skrutkových spojoch, ktoré sú namáhané kombináciou síl v smere driekov a kolmo k ním, má
byť splnená podmienka
 Fax,Ed

 Fax,Rd

2

F
   v,Ed

 Fv,Rd


2

 1


kde sú:
Fax,Rd a Fv,Rd návrhové hodnoty odolností spojov pre zaťaženie v smere osi alebo kolmo na os.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 56 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Príklad 11.6.4: Prípoj ťahaného prúta (stužidlo)
Materiál:
lepené lamelové drevo GL 24h
rozhodujúca kombinácia zaťažení – stále + vietor
M = 1,25
hustota dreva k = 380 kg/m3
skrutky so šesťhrannou hlavou
trieda pevnosti 2A, M,St = 1,1
Rozmery spájaných prvkov:
drevená časť 160x160 mm
oceľový plech hrúbky ts = 6 mm
Pôsobiaca sila:
Nd = 16,5 kN pod uhlom 45 stupňov
Návrh spoja:
Jednostrižný spoj drevo – oceľový plech s použitím skrutiek so šesťhrannou hlavou, plech je osadený
zvonka dreveného prierezu. Návrh – 4 skrutky pevnostnej triedy 4.8, 12,0 x 120 mm.
Minimálne vzdialenosti skrutiek:
- na strih: a1; A  (3  2  cos  )  d  5  d  5 12  60 mm
A = 0°
a2; A  3  d  3 12  36 mm
a4,c; A  3  d  3 12  36 mm
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 57 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
- na vytiahnutie: a1; H  4  d  4 12  48 mm
a2; H  4  d  4 12  48 mm
H = 90°
a4,c; H  4  d  4 12  48 mm
uhol α je uhol medzi osou skrutky a smerom vláken
Rozhodujúcimi sú maximálne hodnoty z vypočítaných minimálnych hodnôt:
a1; A 
60 
a1;exist  90 mm  a1;req  max 
  max    60 mm
48
a1; H 
a2; A 
36 
a2;exist  60 mm  a2;req  max 
  max    48 mm
 48
a2; H 
a4,c; A 
36 
a4,c;exist  50 mm  a4,c;req  max 
  max    48 mm
48
a4,c; H 
Vlastnosti ocele pre triedu pevnosti 4.8: fu,k = 400 N/mm2 fy,k = 320 N/mm2
f h ,1,d 
f h ,1, k  kmod

0, 082  (1  0, 01  d )   k  kmod

M
M
0, 082  (1  0, 01  d )  380  0,90
f h ,1,d 
 19, 7 N / mm 2
1, 25
d k  0, 7  d
M y ,d 
Oceľový plech:
M y ,k
 M ,oceľ

0,30  f u ,k  (1,1  dGk ) 2,6
1,10

0,30  400  (1,1  0, 7 12) 2,6
 35362 Nmm
1,10
d 12
  6 mm  tenký plech
2 2
t1  lskrutka  ts  120  6  114 mm
ts  6 mm 
Namáhanie na vytiahnutie:
f1,k  70 106   k2  70 106  3802  10,1 N / mm 2
lef  0, 60  lskrutka  0, 60 120  72 mm
α = uhol medzi osou skrutky a smerom vláken = 90°
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 58 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Rax ,d


f1,k  d  lef
k
 mod 

10,1 12  72
0,90 

2
2
 sin   1,35  cos   M , drevo 
 sin(90) 2  1,35  cos(90) 2  1, 25 


kmod




2
f 2,k  d k 
 min 

  min 

 M ,drevo




2
0,9  400 (0, 7 12)  
2





0,9  fu ,k dGK  
1, 25
4





 M ,oceľ
4


Rax ,d
 6283 N 


 min 

  6283 N
15960 N 


Namáhanie na strih:
 ( 2  1)  f h ,1,d  t1  d   ( 2  1) 19, 7 114 12  11163
Rd  min 


  4089 N
 2  M y , d  f h ,1,d  d  Rd   2  35362 19, 7 12  0   4089 
Efektívny počet spájacích prostriedkov na vytiahnutie:
nef ,ax  n 0,9  40,9  3, 48
Efektívny počet spájacích prostriedkov na strih:
nef  n 0,9  4
a1
90
 20,9  4
 1, 74
10  d
10 12
Posúdenie:
m
m
 Fax ,d   Fd 

   1
 Rax.d   Rd 
 Fax , d

 nef ,ax  Rax ,d
m
 
Fd
  
  2  nef  Rd
2
m

  1

m = 2 .........pre drevoskrutky
2
 16,50 103 cos 45   16,50 103  sin 45 

 
  0, 28  0, 67  0,95  1
3, 48  6283

  2 1, 74  4089 
Vyhovuje
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 59 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.7 Spájacie prostriedky kolíkového typu – klince (čes. hřebíky)
Klince sú v spojoch drevených konštrukcií väčšinou namáhané na strih, namáhanie na
vytiahnutie je zriedkavejšie. Spoje s klincami obsahujú spravidla väčší počet klincov (v porovnaní
s kolíkovými, svorníkovými alebo skrutkovými spojmi). Duktílne správanie klincov umožňuje dobré
rozdelenie zaťaženia v spoji. Bežne sú používané kruhové klince so zapustenou hlavou, ktoré sú
zatĺkané bez predvŕtania alebo nastreľované tlakom vzduchu špeciálnymi prístrojmi (klince
s menšími priemermi).
Pevnosť v ťahu najmenej 600 MPa
Sortiment:
- hladké klince
1,8 x 35 mm až 8,8 x 300 mm
- hrebienkové klince
4,0 x 40  100 mm
5,1 x 80  320 mm
6,0 x 60  100 mm
- špirálové klince
od 2,5 x 25  70 mm
do 6,0 x 60  330 mm
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 60 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Zásobník s hrebienkovými klincami
V klincovom spoji sú spravidla použité minimálne štyri (pri jednostrižnom spoji) alebo dva (pri
dvojstrižnom spoji) klince tak, aby v spoji boli aspoň štyri strihové roviny. Odolnosť klinca v spoji
závisí od pevnosti v otlačení steny otvoru a od odolnosti klinca v ohybe a určuje sa podľa
Johansenovej teórie.
Aby sa zabránilo rozštiepeniu dreva, musia byť dodržané minimálne osové vzdialenosti klincov.
Takisto sú určené aj minimálne hĺbky vniknutia klinca do spájaných častí.
Okrem hladkých klincov sa používajú aj rôzne iné – špeciálne klince, napr. hrebienkové klince,
špirálové klince, krokvové klince, atď. Hladké klince by sa nemali používať v spojoch, kde môžu byť
klince namáhané na vytiahnutie, v takýchto spojoch je potrebné použiť špeciálne klince.
Odsek 12.2. v ČSN 731702 – Únosnost při namáhaní kolmo k ose kolíku – platí pre kolíky aj klince.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 61 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Obr. 11.33 Klince rôznej dĺžky, rôzneho priemeru a s rôznou povrchovou úpravou
Predvŕtanie dier pre klince sa odporúča u drevín s vyššou štiepateľnosťou (napr. smrekovec
opadavý (čes. modřín)) a pri použití klincov väčších priemerov. Pri spájaní bukových a dubových
prvkov sa odporúča vždy diery predvŕtať. Priemer predvŕtanej diery je približne 85% – 90%
priemeru klinca. Klince s predvŕtanými dierami majú vyššiu odolnosť a môžu byť umiestnené s
menšími minimálnymi vzdialenosťami.
Pri prenose väčších síl v spoji je možné použiť oceľové plechy (hrúbka minimálne 2,0 mm), ktoré sú
vo väčšine prípadov vkladané do vypílenej alebo vyfrézovanej drážky. V takomto spoji sú priemery
dier v plechu zhodné s priemerom klinca.
11.7.1 Namáhanie klincov kolmo k pozdĺžnej osi klinca - výpočet
Návrh klincového spoja závisí od spájaných materiálov. V ČSN 731702 sú uvedené zásady pre
spoje drevo - drevo, drevo – materiály na báze dreva, spoje s materiálmi na báze sádra – drevo
a spoje s oceľovými plechmi.
Klince osadené v čele prvku rovnobežne s vláknami dreva namáhané priečne sa nemajú uvažovať
ako nosné.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 62 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 63 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.7.2 Namáhanie klincov rovnobežne s pozdĺžnou osou klinca - výpočet
Klince osadené v čele prvku rovnobežne s vláknami dreva namáhané na vytiahnutie sa nemajú
uvažovať ako nosné.
Odolnosť klincov s hladkým driekom na vytiahnutie je veľmi malá, ich možnosť použitia je v norme
presne špecifikovaná.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 64 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.7.3 Kombinované namáhanie klincov
Pri kombinovanom namáhaní platia rovnaké vzťahy pre výpočet odolnosti pre klince, sponky
a skrutky do dreva. Vzťahy sú uvedené v predchádzajúcich odsekoch pre skrutky.
11.8 Spájacie prostriedky kolíkového typu – sponky
Sponky sú zhotovené buď z pozinkovaného drôtu alebo z drôtu opatreného protikoróznym
povlakom. Priemer sponiek je od 1,2 do 2,0 mm. Sú nastreľované tlakom vzduchu do spájaných
častí, pričom horná časť sponky lícuje s pripájanou rovinou, resp. hĺbka vniknutia tejto časti je
maximálne 2 mm. Pôsobenie sponiek sa dá porovnať s pôsobením dvojice tenkých hladkých
klincov.
Sponky sa používajú na spájanie debnení, latovaní a veľkoplošných dosiek v stĺpikových
konštrukciách. Sponkový spoj v stĺpikových konštrukciách má mať najmenej štyri sponky.
Pre kruhové, blízke kruhovým alebo pre pravouhlé sponky so skosenými alebo symetricky
zahrotenými driekmi platia ustanovenia rovnaké ako pre klince, okrem určenia charakteristického
plastického plastického momentu a okrem minimálnych osových vzdialeností sponiek.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 65 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Obr. 11.34 Sponky a sponkovačka – zariadenie na nastreľovanie sponiek
STN EN 1995-1-1:
Pre sponky z drôtu s pevnosťou v ťahu najmenej 800 N/mm² sa má zobrať charakteristický plastický
moment jedného drieku sponky:
M y,Rk  240 d 2,6
kde je:
My,Rk
d
charakteristický plastický moment v Nmm;
priemer drieku sponky v mm.
Tieto sú v STN 1995-1-1 definované nasledovne:
Obr. 11.35 Definovanie vzdialeností pri sponkových spojoch
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 66 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Tabuľka 8.3 — Najmenšie vzdialenosti sponiek
Vzdialenosti
(pozri Obr. 11. 33)
Uhol
Najmenšie vzdialenosti
pre   30°
pre  < 30°
0°    360°
(10 + 5 I cos  I) d
(15 + 5 I cos  I) d
a2
(kolmo na vlákna)
0°    360°
15 d
a3,t
(namáhaný koniec dreva)
–90°    90°
(15 + 5 I cos  I) d
a3,c
(nenamáhaný koniec dreva)
90°    270°
15 d
a4,t
(namáhaný okraj)
0°    180°
(15 + 5 I sin  I) d
a4,c
(nenamáhaný okraj)
180°    360°
10 d
a1
(v smere vláken)
ČSN 731702:
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 67 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.9 Spájacie prostriedky kolíkového typu – vlepované tyče
Vlepované oceľové tyče sa používajú najmä na lokálne zosilnenie drevených prvkov (napr. časti
nosníkov namáhaných priečnym ťahom alebo pri výrezoch, kde je nebezpečenstvo vzniku trhlín),
na zosilnenie miest s bodovým vnášaním veľkých síl (napr. v miestach podpier), na zhotovenie
votknutých stĺpov, na vystuženie šmykom namáhaných prierezov (analogicky ako strmene
v železobetóne), na vytvorenie momentových spojov a rámových rohov, na vytvorenie tuhých
styčníkov priehradových nosníkov a tiež ako spriahovací prvok v spriahnutých drevobetónových
prierezoch.
Prednosťou týchto spájacích prostriedkov je možnosť prenosu veľkých síl.
Vo všeobecnosti sú spoje pomocou vlepovaných tyčí tuhé, pričom oceľové prvky sú chránené
drevom proti korózii a aj proti účinkom požiaru.
Tyče sú určené najmä na namáhanie v smere osi tyče. Pri namáhaní kolmo na os tyče sa postupuje
ako pri kolíkovom spoji.
Obr. 11.36 Závitové tyče rôznych priemerov
Obr. 11.37 Závitové tyče vlepené do čela dreveného prierezu
V spoji medzi oceľovou tyčou a dreveným prvkom je lepidlo, ktoré zabezpečuje nepoddajnosť
spoja. Až do porušenia spoja nesmie nastať v spoji žiadny preklz. Zlyhanie lepidla by nemalo byť
rozhodujúcim faktorom v spoji.
Prenos síl z ocele do dreva prebieha postupne – najskôr z ocele do lepidla a potom z lepidla do
dreva. Prenos síl z ocele do dreva sa neuskutočňuje trením. Povrch oceľových tyčí je profilovaný
rôznymi spôsobmi (metrickým závitom - závitové tyče, hrubým závitom – GEWI-tyče, rebrami –
betonárska oceľ). Sila je do lepidla prenesená profilom tyče, z lepidla do dreva sa sila prenáša
adhéziou.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 68 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Prenos sily v smere kolmo na vlákna dreva je po celej ploche približne rovnomerný a súvisí
s veľkým rozdielom modulov pružnosti ocele a dreva kolmo na vlákna.
Prenos sily v smere vlákien dreva je iný. Rozlišujeme tieto možné zlyhania:
-
porušenie dreva v kontaktnej ploche drevo – lepidlo (prekročenie odolnosti dreva
v šmyku),
-
porušenie v kontaktnej ploche drevo – lepidlo (prekročenie adhézie medzi drevom a
lepidlom),
-
porušenie lepidla (prekročenie šmykovej odolnosti lepidla),
-
porušenie v kontaktnej ploche lepidlo - oceľ (porušenie „zazubeného“ spoja medzi
lepidlom a oceľou),
-
porušenie ocele v „zazubenom“ spoji (prekročenie šmykovej únosnosti ocele v kontakte
oceľ - lepidlo),
-
porušenie samotného oceľového prierezu.
Spoje s vlepovanými tyčami nie sú v STN 1995-1-1 zvlášť uvedené.
V ČSN 731702 je odolnosť oceľových vlepovaných tyčí uvedená v odseku 14.3. Podobne ako
u ostatných kolíkových spájacích prostriedkov sa rozlišuje únosnosť pre namáhanie kolmo na
vlákna a rovnobežne s vláknami dreva.
Oceľové tyče majú byť z ocelí triedy 4.6 až 8.8. Priemery tyčí sú 8 až 24 mm.
11.9.1 Namáhanie kolmo k osi tyče
Pri posudzovaní kolmo na vlákna dreva sa postupuje rovnako ako pri svorníkoch a závitových
tyčiach.
11.9.2 Namáhanie v smere osi tyče
Duktílne správanie spoja sa môže uvažovať iba v prípade, ak sa jedná o duktílne správanie
samotnej oceľovej tyče.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 69 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 70 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.10 Plošne pôsobiace spájacie prostriedky – záchytky (čes.
„hmoždíky“)
Prenos zaťaženia je sústredený na vonkajšie plochy spájaných častí. Zaťaženie sa prenáša najmä
šmykom paralelne s vláknami, šikmo k vláknam a kolmo na vlákna. Niektoré záchytky sa osadzujú
aj do čelných plôch drevených prvkov.
Záchytky sa vyrábajú tvrdého dreva (dub, buk), z ocele, z liatiny a z hliníka. V záchytkovom spoji
sú osadené aj svorníky s podložkou, ktoré zabezpečujú vzájomné zopnutie spájaných častí.
Podľa spôsobu osadenia záchytiek možno rozdeliť spoje na:
-
vkladané záchytky - záchytky sa vkladajú do pripravených (vyvŕtaných alebo
vyfrézovaných) drážok. Ako príklad možno uviesť prstencové (Typ A – podľa EN 912) a
tanierové (Typ B) záchytky – napr. systém APPEL.,
-
zatláčané záchytky – záchytky sa zatláčajú (lisom alebo pomocou skrutkovania) do
dreva. Do tejto skupiny patria jednostranné alebo obojstranné ozubené záchytky (Typ C
– napr. systém „Bulldog“ a Typ D – napr. systém „GEKA“),
-
vkladané a zatláčané záchytky – skupina ozubených záchytiek z liatiny, ktoré sú
vložené do vyfrézovanej drážky a následne zatlačené (Typ E).
Obr. 11.38 Záchytky typu A, B a C
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 71 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Obr. 11.39 Prstencová záchytka a spoj s prstencovou záchytkou
Obr. 11.40 Záchytky typu D a E
Pri navrhovaní sa môžu použiť hodnoty odolností uvádzané výrobcom alebo sa postupuje podľa
príslušnej normy.
Pri navrhovaní resp. posudzovaní spájaných častí je potrebné zohľadniť oslabenie dreveného
prierezu samotnou záchytkou a použitými svorníkmi.
Pri výpočte odolnosti spoja sa musí zohľadniť počet záchytiek v jednom rade za sebou, už pri dvoch
záchytkách sa uvažuje so znížením odolnosti.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 72 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Podľa STN EN 1995-1-1 sa pre spoje s kruhovými záchytkami typu A alebo platničkovými záchytkami
typu B podľa EN 912 a EN 14545 s priemermi až do 200 mm berie charakteristická odolnosť v smere
vláken Fv,0,Rk pre záchytku a strihovú škáru:
Fv,0,Rk
k1 k 2 k3 k 4 (35 d c1,5 )
 min 
k1 k3 he (35 d c )
(a)
(b)
kde je:
Fv,0,Rk charakteristická hodnota odolnosti v smere vláken dreva;
dc
priemer záchytky v mm;
he
hĺbka zapustenia v mm;
ki
modifikačný faktor s i = 1 až 4, ako je definované ďalej.
Modifikačné faktory ki zohľadňujú geometriu spoja, hustotu dreva spájaných častí a typ spoja (drevo
– drevo alebo drevo – oceľový plech.
Rozmery záchytiek sú uvedené v ČSN 731702 v prílohe G.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 73 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Charakteristická hodnota odolnosti Fv,Rk ozubenej záchytky typu C podľa EN 912 (jednostranná: typ
C2, C4, C7, C9, C11; obojstranná: typ C1, C3, C5, C6, C8, C10) a EN 14545 sa má uvážiť:
18 k1k 2 k3 d c1,5
Fv,Rk  
1, 5
25 k1k 2 k3 d c
kde je:
Fv,Rk
pre jednostrannú záchytku
pre obojstrannú záchytku
charakteristická odolnosť jednej ozubenej záchytky v N;
ki
modifikačný faktor s i = 1 až 4, ako je definované ďalej;
dc
priemer ozubených záchytiek typov C1, C2, C6, C7, C10 a C11 v mm;
dĺžka strany ozubených záchytiek typov C5, C8 a C9 v mm;
druhá odmocnina zo súčinu dĺžok strán ozubených záchytiek typov C3 a C4 v mm.
Modifikačné faktory ki zohľadňujú geometriu spoja, hustotu dreva spájaných častí a typ spoja (drevo
– drevo alebo drevo – oceľový plech.
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 74 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
V ČSN 731702 je uvedený postup aj pre návrh spojov so špeciálnymi záchytkami v čelnej ploche
dreva. V STN 1995-1-1 sa takéto spoje nenachádzajú.
Obr. 11.41 Spoj so záchytkami v čelnej ploche dreva
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 75 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.11 Plošne pôsobiace spájacie prostriedky – kovové dosky
s prelisovanými tŕňmi (čes. „desky s prolisovanými trny“)
Spoje s kovovými doskami s prelisovanými tŕňmi sú určené najmä na prenos normálových
(ťahových a tlakových) síl, preto sa používajú hlavne pre priehradové konštrukcie. V spoji sú
spájané jednočasťové drevené prvky rovnakej hrúbky, spravidla od 40 do 70 mm.
Hrúbka kovových dosák je 1,0, 1,5 a 2,0 mm. Dosky sú špeciálnymi lismi zatláčané z oboch strán
spoja do drevených častí. V porovnaní s klincovanými spojmi je takýto spoj zhotovený rýchlejšie.
Používajú sa prevažne kovové dosky s jednostranne prelisovanými hrotmi, avšak existujú spoje aj
s obojstranne prelisovanými hrotmi.
Konštrukcie sa používajú najmä na priemyselné a poľnohospodárske stavby, tiež ako krovy
rodinných a bytových domov.
Zo známejších výrobcov možno spomenúť napr. Gang-Nail, Bova, TTS-Twinplate. Systémy
podliehajú technickému osvedčovaniu.
Obr. 11.42 Kovové dosky s prelisovanými tŕňmi a ich použitie
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 76 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
Obr. 11.43 Kovové dosky s prelisovanými tŕňmi a ich použitie
Výpočet odolnosti dosky je uvedený aj v STN EN 1995-1-1 a tiež v ČSN 731702.
Výrobcovia konštrukcií s použitím tohto systému spojov používajú na návrh spojov špeciálny
softvér. Napriek výraznej redukcii času pri navrhovaní spojov pomocou softvéru sa odporúča
kontrola jednoduchšími metódami (najmä kontrola vstupných údajov a okrajových podmienok
výpočtu).
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 77 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.12 Plošne pôsobiace spájacie prostriedky – oceľové dielce a
systémové spoje
Oceľové dielce a systémové spoje sa vo všeobecnosti kombinujú s kolíkovými spájacími
prostriedkami (klince, kolíky, svorníky, ...). V posledných desaťročiach boli vyvinuté desiatky
systémov s rôznymi uholníkmi, papučami (čes. botkami), kotevnými prvkami, atď.. Odolnosť (čes.
únosnost) jednotlivých prvkov je stanovená v technických osvedčeniach.
Odolnosť spájacích prvkov sa určuje podľa predchádzajúcich kapitol. Pri použití oceľových častí je
potrebné navrhnúť aj príslušnú ochranu proti korózii a proti účinkom požiaru.
Obr. 11.44 Systémové spoje – príklad výrobkov
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 78 -
Gerhard Schickhofer - Jaroslav Sandanus
Inžinierske spoje
_________________________________________________________________________
11.13 Literatúra
[1]
STN EN 1995-1-1 – Eurokód 5 – Navrhovanie drevených konštrukcií
SÚTN Bratislava, 2008
[2]
Madsen, B.;
‘Behaviour of Timber Connections‘,
Holz Ingenieurwesen Ltd., British, Kanada, 2000
[3]
Schweizerische Arbeitsgemeinschaft for Holzforschung, Kursleitung: E. Gehri,
‘Verbindungstechnik im Holzbau‘,
Tagungsband zum 32. SAH-Fortbildungskurs, Weinfelden/Schweiz, 2000
[3]
Schickhofer, G.; et.al.
‘Holzbau – Nachweisführungen für Konstruktionen aus Holz, Part B‘,
Skript, Institut für Holzbau und Holztechnologie, Technische Universität Graz,
Graz/Österreich, 2004 (in Deutsch)
[4]
Thelanderson, S.; Larsen, H.-J. (Publisher);
‘Timber Engineering - Part Three: Joints and Structural Assemblies‘,
John Wiley & Sohns, West Sussex, UK, 2003
[5]
Mischler, A.;
‘Bedeutung der Duktilität von Stahl-Holz-Verbindungen‘,
Dissertation, Professur für Holztechnologie, ETH Zürich, Zurich/Schweiz, 1998
(in Deutsch)
[6]
McKenzie, W.M.C.; Zhang, Binsheng;
‘Design of Structural Timber to Eurocode 5 – Second Edition,
Palgrave macmillan, New York, USA (2007)
[7]
N.N.
‘STEP 1 – Timber Engineering‘;
Kapitel C1 – C17, Erste Auflage, Centrum Hout, Niederlande, 1995
Prohlubovací kurs v oboru dřevostaveb
- 79 -
Download

11 Inžinierske spoje