Šroubové spoje Šroubované spoje namáhané smykem Šroubované spoje namáhané tahem Třecí spoje (spoje s VP šrouby) Vůle a rozteče Vliv páčení 1
Kategorie šroubových spojů Spoje namáhané smykem A: spoje namáhané na střih a otlačení všech pevnostních tříd. Nevyžaduje se předpětí ani zvláštní úprava styčných ploch. Posudek se provede na střih a otlačení základního materiálu. B: třecí spoje se šrouby tříd 8.8 a 10.9, s kontrolovaným utažením předpjaté šrouby. Smykové zatížení nesmí v mezním stavu použitelnosti způsobit prokluz spoje, v mezním stavu únosnosti k prokluzu může dojít. Posudek: střih, otlačení základního materiálu a prokluz v mezním stavu použitelnosti návrhová smyková síla při mezním stavu použitelnosti nemá překročit návrhovou únosnost ve střihu. C: třecí spoje se šrouby tříd 8.8 a 10.9, s kontrolovaným utažením a speciálně upravenými styčnými plochami. Posudek: prokluz a otlačení v mezním stavu únosnosti, spoj namáhaný tahem se má navíc návrhová plastická únosnost v oslabení průřezu v místě děr pro šrouby N net,rd posoudit v mezním stavu únosnosti. Spoje namáhané tahem D: nepředpjaté šroubové spoje, spoje namáhané tahem z pevnostních tříd: 46 4.6, 48 4.8, 5.6, 56 5.8, 58 6.8, bez kontrolovaného utažení. Není vhodné pro detaily namáhané na únavu (lze použít pro spoje, které jsou navrženy na zatížení větrem). Posudek na tah a protlačení hlavy šroubu nebo matice. E: předpjaté šroubové spoje, třecí spoje se šrouby tříd 8.8 a 10.9, s kontrolovaným utažením a speciálně upravenými styčnými plochami. Jsou vhodné pro detaily namáhané na únavu. Posudek na tah a protlačení hlavy šroubu nebo matice. E: předpjaté šroubové spoje, třecí spoje se šrouby tříd 8.8 a 10.9, s kontrolovaným utažením a 2
Kategorie šroubových spojů Posuzovací kritéria Kategorie A spoje namáhané ve střihu a v otlačení Spoje namáhané smykem v,ed Kritérium v,rd v,ed b,rd B spoje odolné prokluzu v mezním stavu použitelnosti C spoje odolné prokluzu v mezním stavu únosnosti v,ed,ser s,rd,ser v,ed v,rd v,ed b,rd v,ed s,rd v,ed b,rd v,ed N net,rd Spoje namáhané tahem D nepředpjaté šroubové spoje t,ed t,rd t,ed B p,rd E předpjaté šroubové spoje t,ed t,rd t,ed B p,rd 3
Návrhové únosnosti jednotlivého spojovacího prostředku Způsob porušení Návrhová únosnost jednotlivého spojovacího prostředku v,rd únosnost ve střihu pro jednu střihovou rovinu v,rd α = v f γ ub A prochází li rovina střihu závitem A = A s potom α v je rovna: α v = 06 0,6 pro 4.6, 46 5.6, 56 8.8 88 α v = 0,5 pro 4.8, 5.8, 6.8, 10.9 prochází li rovina střihu dříkem A = A potom α v je rovna: α v = 0,6 pro pro všechny třídy M2 f ub jmenovitá hodnota meze pevnosti šroubu γ M2 = 1,25 4
Způsob porušení Návrhová únosnost jednotlivého spojovacího prostředku b,rd k = 1 αb fu d t γ M2 α b = min ( α d ; f ub /f u ; 1,0 ) ve směru zatížení: b,rd únosnost v otlačení šrouby krajní: α d = e 1 /3d 0 šrouby vnitřní: α d = p 1 /3d 0 ¼ kolmo na směr zatížení: šrouby krajní: k 1 = min ( 2,8 e 2 /d 0 1,7; 2,5) šrouby vnitřní: k 1 = min ( 1,4 p 2 /d 0 1,7; 2,5) f u jmenovitá hodnota meze pevnosti připojovaného prvku d průměr šroubu t tloušťka připojovaného prvku dále platí: 0,8 b,rd pro šrouby v nadměrných otvorech 0,6 b,rd pro šrouby v prodloužených otvorech, jestliže je podélná osa prodlouženého otvoru kolmá na působící sílu b,rd 1,5 f u d t/ γ M2 pro jednostřižný spoj s jednou řadou šroubů 5
Způsob porušení t,rd únosnost v tahu Návrhová únosnost jednotlivého spojovacího prostředku t,rd = k ub M2 k 2 = 0,63 063 pro zapuštěné šrouby 2 f γ A s B p,rd únosnost v protlačení k 2 = 0,9 jinak B = 0,6 π d p, Rd, m t p f γ d m střední průměr kružnice opsané a vepsané do šestihranu hlavy šroubu nebo matice u M2 t p minimální tloušťka spojovaného prvku + 14 1,4 v,ed t, Ed kombinace střihu a tahu 1,0 v,rd t, Rd 6
Způsob porušení Návrhováúnosnost jednotlivého spojovacího prostředku k n µ s s, Rd = p, C γ M3 γm3 = 1,25 n počet třecích ploch p, C = 0,7 fub A s s,rd únosnost v prokluzu Hodnoty k s šrouby v obyčejných otvorech 1,00 šrouby v nadměrných otovorech nebo krátkých prodložených otvorech s osou prodlouženého otovru kolmou na směr síly 0,85 šrouby v dlouhých prodloužených otvorech s osou prodlouženého otvoru kolmou na směr síly 0,70 šrouby v krátkých prodloužených otvorech s osou prodlouženého otvoru ve směru síly 0,76 šrouby v dlouhých prodloužených otvorech s osou prodlouženého otvoru ve směru síly 0,63 µ součinitel tření A tryskaný povrch nebo tryskaný povrch s zinkovým povlakem 0,5 B tryskaný povrch s alkalicko zinkovým silikátovým nátěrem 0,4 C povrch čištěný kartáčem nebo plamenem bez rzi 0,3 D povrch bez úprav 0,2 7
Spoje přesné: jmenovitý průměr díry d 0 je roven jmenovitému průměru dříku šroubu d Spoje hrubé: jmenovitý průměr díry d 0 je větší jak jmenovitý průměr dříku šroubu d, přičemž vůle nesmí být větší než: typ šroubu vůle [mm] M12, M14 1 M16, M20, M22, M24 2 > M27 3 Jmenovité vůle v nadměrných dírách pro spoje odolné proti prokluzu nesmějí být větší než: 3 mm pro M12 4 mm pro M14 až M22 6 mm pro M24 8 mm pro M27 a větší Jmenovité rozměry krátkých prodloužených děr pro spoje odolné proti prokluzu nesmí být větší než (dle ČSN 731401): (d+4) mm pro M12, M14 (d+6) mm pro M16, M22 (d+8) mm pro M24 (d+10) mm pro M37 a větší Prodloužené díry větších rozměrů se považují za dlouhé prodloužené díry. 8
Rozteče spojovacích prostředků minimální maximální (spoje v exteriéru) e 1 1,2 d 0 4t + 40mm p 1 2,2 d 0 min(14t; 200 mm) e 2 1,2 d 0 4t + 40mm p 2 2,4 d 0 min(14t; 200 mm) e 3 1,5 d 0 e 4 1,5 d 0 9
Vliv páčení, stanovení únosnosti náhradního T-profilu Ve spoji dochází vlivem zatížení k deformaci pásnice či čelní desky, což může způsobit páčení šroubů. Deformovanou část nahradíme ekvivalentním T profilem, páčení se pak může vyskytnout ve dvou případech p porušení (deformace) T profilu: 1. způsob: při úplné plastifikaci náhradního T profilu (pásnice, čelní deska) 2. způsob: při porušení šroubů a plastifikaci náhradního T profilu (pásnice, čelní deska) 1. způsob 2. způsob 10
Náhradním T profilem lze ve šroubových přípojích nahradit tyto komponenty: Pásnice sloupu v ohybu Čelní deska v ohybu Uhelník na pásnici nosníku v ohybu Patní deska v ohybu od tahu Účinky páčení se nepřímo uvažují při stanovení návrhové únosnosti T profilu v tahu T,Rd. Návrhovou únosnost T profilu uvažuji jako nejmenší hodnotu ze tří možných způsobů porušení, viz tabulka. Způsob porušení Návrhová únosnost náhradního T profilu 1. způsob T,1,Rd = 4 M pl,1,rd m M pl,1,rd = 0,25 Σ l eff,1 t f2 f y / γ M0 t f tloušťka desky (stojina, čelní deska..) l eff,1 účinná délka dle tabulky 1, tabulky 2 f y jmenovitá hodnota meze kluzu připojovaného prvku γ M0 = 1,00 m viz obr. 1 11
Návrhová únosnost T profilu v tahu TRd T,Rd pokračování: Způsob porušení Návrhová únosnost náhradního T profilu 2. způsob T,2, Rd = 2 M pl, 2, Rd + n Σ m + n t,rd M pl,2,rd = 0,25 Σ l eff,2 t f2 f y / γ M0 t f tloušťka desky (stojina, čelní deska..) l eff,2 účinná délka dle tabulky 1, tabulky 2 f y jmenovitá hodnota meze kluzu připojovaného prvku γ M0 = 1,00 m viz obr. 1 n = min (e min ; 1,25 m) 12
Návrhová únosnost T profilu v tahu TRd T,Rd pokračování: Způsob porušení 3. způsob Návrhová únosnost náhradního T profilu T, 3, Rd = Σ t, Rd t,rd návrhová únosnost šroubu v tahu Návrhovou únosnost náhradního T profilu stanovíme: T, Rd = min (T1 T,1,Rd ;T2 T,2,Rd ;T3 T,3, Rd ) 13
Účinné délky vyztužené pásnice sloupu: Poloha řady šroubů Tabulka 1 Účinné délky vyztužené pásnice sloupu Kruhové porušení Nekruhové porušení l eff,cp l eff,nc Řada šroubů sousedících s výztuhou 2π m α m Jiná vnitřní řada šroubů 2π m 4m + 1,25e Jiná koncová řada šroubů výztu Koncová řada šroubů sousedící s výztuhou min (2π m; π m + 2e 1 ) min (4m + 1,25e; 2m + 0,625e + e 1 ) 1. Koncová řada šroubů sousedící s výztuhou min (2π m; π m + 2e 1 ) α m + 2m + 0,625e + e 1 2. Koncová řada šroubů 3. Vnitřní řada šroubů 1. způsob l eff,1 = min (l eff,nc ; l eff,cp ) 2. způsob l eff,2 = l eff,nc α Graf 1 4. Řada šroubů sousedících s výztuhou 14
Účinné délky pro čelní desku: Poloha řady y šroubů Tabulka 2 Účinné délky pro čelní desku Kruhové porušení Nekruhové porušení l eff,cp l eff,nc Řada šroubů vně tažené pásnice nosníku min (2π m x; π m x + w; π mx + 2e) min (4m x + 1,25e x ; 2m x + 0,625e x + e; 0,5b p ; 2m x + 0,625e x + 0,5w) Řada šroubů pod taženou pásnicí nosníku 2π m α m Vnitřní řada šroubů 2π m 4m + 1,25e Koncová řada šroubů 2π m 4m + 1,25e 1. způsob l eff,1 = min (l eff,nc ; l eff,cp ) 2. způsob l eff,2 = l eff,nc α Graf 1 15
Obrázky k tabulce 1 a tabulce 2: λ 1 = m/(m +e) λ 2 = m 2 /(m +e) Graf 1 - Hodnoty α 16