Połączenia śrubowe należą do połączeń powszechnie stosowanych w konstrukcjach stalowych. W przeciwieństwie do połączeń spawanych, połączenia śrubowe można zdemontować nie ingerując w warstwy antykorozyjne oraz konstrukcję w przypadku przebudowy itp. Połączenie śrubowe powstaje w wyniku połączenia elementów konstrukcyjnych za pomocą łączników w postaci śrub, które umieszcza się we wcześniej przygotowanych otworach. Jakie są rodzaje i kategorie połączeń śrubowych?
Rodzaje i kategorie połączeń śrubowych
Pod względem usytuowania łączonych elementów wyróżnia się połączenia śrubowe zakładkowe (nakładkowe) i doczołowe. Pierwsze z nich zakładkowe występują w przypadku, gdy dwa łączone elementy zachodzą na siebie. W wyniku takiego połączenia obciążenie składowe złącza jest prostopadłe do osi łącznika (rys.1).
Połączenie doczołowe stanowi połączenie dwóch elementów za pomocą blach węzłowych. W przypadku połączenia doczołowego obciążenie składowe złącza jest równoległe do osi śruby (rys.2).
Zarówno połączenia zakładkowe, jak i doczołowe można wykonać jako niesprężone i sprężone. Sprężanie śrub odbywa się w sposób kontrolowanego dokręcania nakrętek kluczem dynamometrycznym tworząc wstępny naciąg trzpieni śrub. W połączeniach niesprężanych (określanych również jako zwykłe) nie wykonuje się wstępnego naciągu trzpieni śrub. W poniższej tabeli zestawiono kategorie połączeń śrubowych dla połączeń zakładkowych i doczołowych [3]:
|
Kategoria |
Kryteria |
Uwagi |
|
Połączenia zakładkowe |
||
|
A Połączenie typu dociskanego |
Fv,Ed ≤ Fv,Rd Fv,Ed ≤ Fb,Rd |
Sprężanie nie jest wymagane. Można stosować śruby klasy od 4.6 do 10.9. |
|
B Połączenie cierne w stanie granicznym użytkowalności |
Fv,Ed.ser ≤ Fv,Rd.ser Fv,Ed ≤ Fv,Rd Fv,Ed ≤ Fb,Rd |
Zaleca się śruby do sprężania klas 8.8 i 10.9. Odporność na poślizg w stanie granicznym użytkowalności, patrz 3.9 |
|
C Połączenie cierne w stanie granicznym użytkowalności |
Fv,Ed ≤ Fs,Rd Fv,Ed ≤ Fb,Rd Fv,Ed ≤ Nnet,Rd |
Zaleca się śruby do sprężania klas 8.8 i 10.9. Odporność na poślizg w stanie granicznym nośności, patrz 3.9. Nnet,Rd patrz 3.4.1(1) c). |
|
Połączenia doczołowe |
||
|
D Połączenia niesprężane |
Ft,Ed ≤ Ft,Rd Ft,Ed ≤ Bp,Rd |
Sprężanie nie jest wymagane. Można stosować śruby klas od 4.6 do 10.9. Bp,Rd patrz tablica 3.4. |
|
E Połączenia sprężane |
Ft,Ed ≤ Ft,Rd Ft,Ed ≤ Bp,Rd |
Zaleca się śruby do sprężania klas 8.8 i 10.9. Bp,Rd patrz tablica 3.4. |
|
Obliczeniowa siła rozciągająca Ft,Ed powinna uwzględniać siłę efektu dźwigni, patrz 3.11. Śruby obciążone siłami rozciągającą i ścinającą powinny także spełniać kryteria podane w tablicy 3.4. |
||
Zarówno połączenie zakładowe, jak i nakładkowe można wykonać jako zwykłe, pasowane i cierne. W połączeniu zwykłym śruba wraz z nakrętką wpływa ściskająco na łączone elementy. Siła rozciągająca występująca w połączeniu przenoszona jest przez trzpień śruby pracujący zarówno na ściskanie, jak i docisk. Połączenie zwykłe zabezpiecza się przed odkręceniem stosując np. podkładki sprężynowe, zawleczki, itp. Obliczając połączenie zwykłe należy sprawdzić rozciąganie trzpienia, ale również tarcie występujące pomiędzy łączonymi elementami, jeżeli jest to wymagane. Połączenie pasowane pracują podobnie, jak połączenia zwykłe z tą różnicą, że pomiędzy otworem a trzpieniem śruby występuje bardzo mały “luz” wynoszący max 0,3 mm. Obliczając połączenie pasowane należy sprawdzić ścinanie oraz nacisk na powierzchnię trzpienia. W przypadku połączeń ciernych stosuje się śruby o wysokiej wytrzymałości sprężających połączenie. Innym rodzajem połączeń śrubowych jest połączenie dociskowe, w którym śruba dociska jeden element do drugiego. W takim połączeniu jeden z elementów posiada gwint pełniąc rolę nakrętki.
Literatura:
[1] D. Czepiżak – Połączenia śrubowe,
[2] A.Bigus „Projektowanie konstrukcji stalowych według Eurokodu 3 – Część 4 – Połączenia śrubowe,
[3] PN-EN 1993-1-8. Eurokod 3 -Projektowanie konstrukcji stalowych -Część 1-8: Projektowanie węzłów.
