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).
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.
- minimalne odległości wynoszą:
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}
\)
- αb – 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:
\(\begin{equation} \alpha_d= \begin {cases} \cfrac {e_1}{3 \cdot d_o}, & \textrm { dla śrub skrajnych} \\ \cfrac{p_1}{3 \cdot d_o} – \cfrac{1}{4} , & \textrm { dla śrub pośrednich} \end {cases} \label{7} \end{equation}
\)
- Fb,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:
- fu – 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.
- γM2 – częściowy współczynnik nośności równy 1,25.
UWAGA: W przypadku powiększonych otworów nośność śrub na docisk Fb.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.
Zobacz też:
Rodzaje i kategorie połączeń śrubowych
