Šroubové spoje Šrouby pro ocelové konstrukce s šestihrannou hlavou, vyráběné tvarováním za tepla nebo také za studena, se podle přesnosti rozměrů a drsnosti povrchu dělí na hrubé (průměr otvoru pro šroub je o 1 až 3 mm větší než průměr dříku šroubu) a přesné. Obvyklé průměry šroubů jsou d = 12, (14), 16, 2, 24, 27, 3 mm. Průměr šroubu d (mm) 12 16 2 24 27 3 Plocha jádra šroubu A S (mm 2 ) 84,3 157 245 353 459 561 Pevnostní třídy šroubů jsou 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 1.9. Pevnostní třída šroubů f yb (MPa) f ub (MPa) 4.6 24 4 4.8 32 4 5.6 3 5 5.8 4 5 6.8 64 6 8.8 64 8 1.9 9 1 Kategorie šroubových spojů Spoje namáhané smykem Kategorie A: Spoje namáhané na střih a otlačení všech pevnostních tříd. Posudek se provede na střih a otlačení základního materiálu. Kategorie B: Třecí spoje s vysokopevnostními šrouby tříd 8.8 a 1.9, s kontrolovaným utažením. Smykové zatížení nesmí v mezním stavu použitelnosti způsobit prokluz spoje. V mezním stavu únosnosti k prokluzu může dojít. Kromě posouzení prokluzu pro mezní stav použitelnosti se spoj posoudí na střih a otlačení obdobně jako u kategorie A. Kategorie C: Třecí spoje s vysokopevnostními šrouby tříd 8.8 a 1.9, se speciálně upravenými stykovými plochami a s kontrolovaným utažením šroubů. Jsou posuzovány na prokluz a otlačení v mezním stavu. Současně se musí posoudit únosnost oslabeného spojovaného průřezu v tahu. Spoje namáhané tahem Kategorie D: Šrouby obvyklých pevnostních tříd bez kontrolovaného utažení. Nemají se používat pro spoje vystavené proměnlivému tahovému zatížení, kromě zatížení větrem. Posuzují se na tah a případné protlačení hlavy či matice šroubu. Kategorie E: Spoje s vysokopevnostními šrouby tříd 8.8 a 1.9, se speciálně upravenými stykovými plochami a kontrolovaným utažením šroubů. Jsou vhodné pro detaily namáhané na únavu. Posuzují se na tah a případné protlačení hlavy či matice šroubu. Rozteče šroubů Pro přípoje namáhané smykem jsou předepsány minimální a maximální vzdálenosti šroubů. Doporučené hodnoty vzdálenosti šroubů usnadňují bezpečný a ekonomický návrh přípojů.
e2 p2 e2 Zásady e1 p1 p1 VEd ŠROUBY: Lze používat šrouby se závity až k hlavě šroubu. Délka nepředepjatých šroubů musí být taková, aby část dříku se závitem procházela po utažení celou maticí po utažení přesahoval nejméně jeden závit matici Rozteče šroubů 1,2d < e 1 < min(12t, 15 mm), 1,2d < e 2 < min(12t, 15 mm), 2,2d < p 1 < min(14t, 2 mm), 3,d < p 1 < min(14t, 2 mm), kde d je průměr otvoru pro šroub, t je nejmenší tloušťka spojovaného materiálu Šrouby Doporučené rozteče (mm) p 1, p 2 e 1, e 2 e min M12 4 3 25 M16 55 4 3 M2 7 5 4 M24 8 6 5 M27 9 7 55 M3 1 75 6 M26 12 9 7 Délka předepjatých šroubů musí být taková, aby dřík se závitem po utažení procházel celou maticí mezi maticí a hladkou částí dříku zůstaly volné minimálně 4 závity MATICE: U konstrukcí namáhaných vibracemi musí být zajištěno, aby nedošlo k uvolnění matic. Jestliže jsou u konstrukcí namáhaných vibracemi použity nepředepjaté šrouby (nemělo by být), měly by se matice zajistit uzavíracími nebo jinými mechanickými prostředky. Matice u předepjatých šroubů je možno považovat za dostatečně zajištěné jejich příslušným dotažením. PODLOŽKY: Podložky se u nepředepjatých šroubů nevyžadují, kromě následujících případů: jestliže je povrch odkloněn od roviny kolmé k ose šroubu o více než 3, použijí se šikmé podložky, je-li nutné použít delší šroub a odsadit závit šroubu ze smykové roviny nebo od líce díry Pro předepjaté šrouby se musí použít kalené podložky (minimálně pod tu část, se kterou bude otáčeno) LÍCOVÁ Í STYČ ÝCH PLOCH: Nejsou-li v technické zprávě předepsány menší hodnoty, nesmí být max. mezera mezi sousedícími plochami ve styku větší než: 2 mm pro nepředepjaté šrouby 1 mm pro předepjaté šrouby
Jestliže je nutné zajistit, aby mezera nepřesáhla stanovenou mez, musí se použít ocelové vložky. Je nutno pak uvážit redukci únosnosti ve střihu a otlačení podle EC3, Part 8-3.6.1(12). DÍRY: Kromě přesných šroubů musí být jmenovitá vůle standardních děr: - 1mm pro šrouby M12 a M14, - 2mm pro šrouby M16 až M24, - 3mm pro šrouby 27 mm a větší. Je možné předepsat díry s menší vůlí, než je standardní. Pro přesné šrouby se musí používat vůle předepsané v normě EN 19 Požadavky na provádění ocelových konstrukcí, není-li stanoveno jinak. DLOUHÉ SPOJE: U spojů, kde vzdálenost L j mezi středy koncových spojovaných prvků ve směru přenášené síly je větší než 15d, je potřeba návrhovou únosnost ve střihu všech spojovacích prvků redukovat, viz EC3, Part 8-3.8. Ú OS OST VE STŘIHU: v, α v f = ub Lj Lj Návrhové únosnosti šroubových spojů A a) rovina střihu prochází závitem šroubu (A = A s...plocha jádra šroubu) pro pevnostní třídy 4.6, 5.6, 8.8 : α =,6 pro pevnostní třídy 4.8, 5.8, 6.8 a 1.9 : α =,5 v v b) rovina střihu prochází přes plný dřík šroubu (A = A...plocha dříku šroubu) pro všechny pevnostní třídy: α =,6 v
Ú OS OST V OTLAČE Í: b, k α f 1 b u =, d t kde α b je nejmenší z hodnot: f ub e1 ; 1,; (pro koncové šrouby); f 3d u p 1 3d 1 (pro vnitřní šrouby), 4 k 1 je nejmenší z hodnot: e 2,5; 2,8 2 p 1, 7 (pro krajní šrouby); 1,4 2 1, 7 (pro vnitřní šrouby) d d kde d je průměr šroubu; d průměr díry; t nejmenší tloušťka ze spojovaných materiálů. Ú OS OST V TAHU: t, k f 2 ub S =, A kde k 2 =,63 pro zapuštěné šrouby, k 2 =,9 pro ostatní šrouby. PROTLAČE Í HLAVY ČI MATICE ŠROUBU: B p,,6 π d m t p fu =, kde t p je tloušťka základního materiálu pod hlavou šroubu nebo pod maticí; d m je střední průměr kružnice opsané a vepsané do šestihranu hlavy šroubu nebo d matice, tzn. + d d 1 m =. 2 Průměr šroubu (mm) 12 16 2 24 27 3 d 1 (mm) nejsi prumer hlavy sroubu 21,9 27,7 34,6 41,6 47,3 53,1 d (mm) vnitrni prumer hlavy sroubu 19 24 3 36 41 46 d m (mm) prumerny pumer hlavy sroubu 2,45 25,85 32,3 38,8 44,15 49,55 KOMBI ACE STŘIHU A TAHU: v, Ed v, t, Ed + 1,4t, 1,
TŘECÍ SPOJE S VYSOKOPEV OST ÍMI ŠROUBY: Materiál: Přesné šrouby třídy 8.8, 1.9. Třecí spoj uvedený na obrázku je zařazen do kategorie spojů C (spoj odolný proti prokluzu v mezním stavu únosnosti). U spojů kategorie C se dovoluje uvažovat pouze pružné rozdělení sil na šrouby. Pod šrouby se musí používat podložky z kalené oceli. Musí být umístěny pod tou částí, kterou bude při kontrolovaném utahování otáčeno. Většinou se však umisťují pod hlavu i matici šroubu. Třecí spoje zabraňující prokluzu šroubů lze kombinovat se svary. Potřebnou délku šroubu lze určit z tabulek pro svěrné délky. ávrhová odolnost třecího spoje kategorie C namáhaného pouze ve smyku: k s n µ s, = p, C M 3 kde k s je součinitel zohledňující velikost a tvar díry (viz tabulka); n je počet třecích ploch; µ je součinitel tření (viz tabulka); p,c je předpínací síla určená vztahem =, 7 f A Popis p, C ub S. Hodnoty součinitele k s Díry se standardní vůlí 1, Nadměrné díry pro spoje odolné proti prokluzu nebo krátké prodloužené díry s osou kolmou na směr síly. k s,85 Prodloužené díry větších rozměrů s osou kolmo na směr síly,7 Krátké prodloužené díry s osou rovnoběžnou se směrem síly,76 Prodloužené díry větších rozměrů s rovnoběžnou se směrem síly,63 Jmenovité vůle v nadměrných dírách pro spoje odolné proti prokluzu nesmějí být větší než: - 3 mm pro šrouby M12; - 4 mm pro šrouby M14 až M22; - 6 mm pro šrouby M24; - 8 mm pro šrouby M27 a větší. Jmenovité rozměry krátkých prodloužených děr pro spoje odolné proti prokluzu nesmí být větší než (dle ČSN 73141): - (d + 4) mm pro šrouby M12 a M14; - (d + 6) mm pro šrouby M16 a M22; - (d + 8) mm pro šrouby M24; - (d + 1) mm pro šrouby M37 a větší. Prodloužené díry větších rozměrů se považují za dlouhé prodloužené díry.
Hodnoty součinitele tření µ Třída povrchu Součinitel tření µ A tryskaný povrch s dokonale odstraněnou rzí nebo tryskaný povrch pokovený nástřikem hliníku nebo zinkovým povlakem.,5 B- tryskaný povrch s alkalicko-zinkovým silikátovým nátěrem s tloušťkou 5 8 µm.,4 C Povrch čištěný kartáčem nebo plamenem, bez jakékoliv rzi.,3 D Bez úpravy ploch,2 ávrhová odolnost třecího spoje kategorie C namáhaného kombinací tahu a smyku: s, k = s n µ (,8 p, C M 3 t, Ed ) Třecí spoje mají dále být posouzeny na únosnost v otlačení b,, v případě vzniku tahové síly na únosnost šroubu v tahu t, a možné protlačení hlavy či matice šroubu B p,. Dále by se měla posoudit čelní deska v tahu.