Nośność połączeń zakładkowych

Analizując nośność połączeń zakładkowych należy wziąć pod uwagę mechanizmy zniszczenia takiego połączenia do których zalicza się [1,2]:

ścięcie łącznika (trzpienia śruby) w wyniku wyczerpania wytrzymałości,
uplastycznienie blachy (rys.1a),
ścięcie blachy pomiędzy otworami w kierunku oddziaływania obciążenia (rys.1b),
ścięcie blachy pomiędzy otworem a brzegiem blachy w kierunku oddziaływania obciążenia (rys.1c),
rozerwanie blachy prostopadle do kierunku osi wytężenia (rys.1d).

**Rys.1** Mechanizmy zniszczenia połączenia zakładowego: a) uplastycznienie, b,c) – ścięcie blachy, d) rozerwanie blachy [1].

Nośność połączeń na docisk zależy od [1,2]:

pola powierzchni łączonych elementów,
wytrzymałości stali,
rozstawu śrub, a także ich odległości w połączeniu zakładowym:
- minimalne odległości wynoszą:
  - e₁ i e₂ = 1,2d₀,
- minimalny rozstaw śrub w kierunku działania obciążenia wynosi:
  - p₁ = 2,2d₀, p₂=2,4d₀.

**Rys.2** Rozstaw śrub w połączeniach zakładowych według normy [2] w układzie: a) prostokątnym, b) przestawionym.

Nośność połączeń zakładkowych

Zgodnie z normą PN-EN 1993-1-8 nośność śruby ze względu na docisk należy wyznacza się według następującego wzoru [1,2]:

\[
\begin{equation} F_{b,Rd} = \frac{k_1 \cdot \alpha_b \cdot F_{b,Rd,0}}{γ_{M2}} \label{4} \end{equation}
\]

gdzie:

k₁ – współczynnik korygujący zależny od położenia śruby w połączeniu (śruba skrajna lub środkowa), a także położenia w stosunku do działania siły w stosunku do osi głównej śrub, wyznaczany według:

\[
\begin{equation} k_1 = \begin {cases} \min{ \{ 2,8 \cdot \cfrac {e_2}{d_o} – 1,7 \, ; \, 2,5 \}, } & \textrm { dla śrub skrajnych} \\ \min{ \{ 1,4 ] \cdot \cfrac {p_2}{d_o} – 1,7 \, ; \, 2,5 \} } , & \textrm { dla śrub pośrednich} \end {cases} \label{8} \end {equation}
\]

α_b – współczynnik ze względu na odległość śruby, mierzone w kierunku działania obciąż wyznaczany według wzoru:

\[
\begin{equation} \alpha_b = min \{ \alpha_d \ ; \dfrac {f_{ub}}{f_u}\ ; 1,0 \} \label{6} \end{equation}
\]

w którym:

\[
\begin{equation} \alpha_d= \begin {cases} \cfrac {e_1}{3 \cdot d_o}, & \textrm { dla śrub skrajnych} \\ \cfrac{p_1}{3 \cdot d_o} – \cfrac{1}{4} , & \textrm { dla śrub pośrednich} \end {cases} \label{7} \end{equation}
\]

F_b,Rd,0 – podstawowa nośność z uwagi na docisk pojedynczej śruby obliczana według następującego wzoru:

\[
\begin{equation} F_{b,Rd,0}= f_u \cdot d \cdot \sum t \label {5} \end{equation}
\]

w którym:

f_u – wytrzymałość na rozciąganie stali łączonego elementu,
d – nominalna średnica śruby,
∑t – suma grubości ścianki podlegającej dociskowi (suma grubości blach dociskających) w złączu zakładkowym w kierunku obciążenia.

γ_M2 – częściowy współczynnik nośności równy 1,25.

UWAGA: W przypadku powiększonych otworów nośność śrub na docisk F_b.Rd wynosi 0,8 śrub zwykłych, natomiast dla otworów owalnych wydłużonych prostopadle do kierunku działania obciążenia nośność śrub na docisk przyjmuje się wielkości 0,6 nośności okrągłych otworów.

Literatura:

[1] A.Bigus “Projektowanie konstrukcji stalowych według Eurokodu 3 – Część 4 – Połączenia śrubowe,
[2] PN-EN 1993-1-8. Eurokod 3 -Projektowanie konstrukcji stalowych -Część 1-8: Projektowanie węzłów.