POŁĄCZENIA ŚRUBOWE

(1)

KONSTRUKCJE METALOWE ĆWICZENIA POŁĄCZENIA ŚRUBOWE

POŁĄCZENIA ŚRUBOWE

ASORTYMENT ŁĄCZNIKÓW

(2)

MATERIAŁY DYDAKTYCZNE

2

(3)

(4)

4

(5)

POŁĄCZENIE Ś RUBOWE ZAKŁADKOWE /DOCZOŁOWE

(6)

6 WŁAŚCIWOŚCI ŚRUB I NAKRĘTEK

(7)

KATEGORIE POŁĄCZEŃ Ś RUBOWYCH

(8)

8

(9)

(10)

10

(11)

(12)

12 PODSTAWY PROJEKTOWANIA POŁ

ĄCZEŃ ŚRUBOWYCH

Wartości współczynników częściowych przy projektowaniu węzłów

KRYTERIA OBLICZENIOWE POŁĄCZEŃ Ś RUBOWYCH

(13)

(14)

14 NOŚNOŚĆ POJEDYNCZYCH ŚRUB

ŚCIĘCIE Ś

RUBY W POŁĄCZENIU ZAKŁADKOWYM

(15)

(16)

16

(17)

(18)

18

(19)

(20)

20

(21)

(22)

22

(23)

(24)

24

(25)

POŁĄCZENIA ZAKŁADKOWE TYPU DOCISKOWEGO

ROZM IESZCZENIE (ROZSTAW I ODLEGŁOŚCI) ŁĄCZNIKÓW /POŁĄCZENIACH

(26)

26

(27)

(28)

28

STANY GRANICZNE POŁĄCZEŃ ZAKŁADKOWYCH

ROZKŁAD SIŁ W POŁĄCZENIACH OBCIĄŻONYCH OSIOWO

(29)

(30)

30

(31)

ROZKŁAD SIŁ W POŁĄCZENIACH OBCIĄŻONYCH MIMOŚRODOWO W PŁASZCZYŹNIE STYKU

(32)

32

(33)

Nośność przy ścinaniu pojedynczej śruby F

_v,Rd

określona jest w Tablicy 3.4 normy PN- EN 1993-1-8:

M 2 ub v v Rd

v,

γ

A α f

n

F = _,

gdzie oznaczenia jak we wzorze (4.73).

Na grupę ś rub z jednej strony styku (rys. 4.33b) działa siła pionowa

VEd

oraz moment

zginający M

_Ed

. Przy założeniu sprężystego rozkładu sił na łączniki, wypadkowa obciążenia najbardziej wytężonego łącznika musi spełniać następujący warunek nośności:

Rd , V 2

hor , Lf

hor , Ed , b 2

ver , Lf

ver , Ed , b Ed

,

b

F

β F β

F F   ≤





 

 + 

 





 



=  _,

gdzie:

ver , Ed ,

F

b

_, F

_b_,_Ed_,_hor

– składowa obciążenia śruby odpowiednio pionowa i pozioma,

hor , Lf ver ,

Lf

; β

β – współczynniki redukcyjne przy odległości osiowej L

_j

między skrajnymi łącznikami większej od 15d mierzonej odpowiednio w kierunku pionowym i poziomym.

Wartość tych współczynników nale ży określać według wzoru (4.75), pamiętając o podstawieniu z odpowiednich kierunków odległości L

_j

.

Składowa pionowa obciążenia śruby F

_b_,_Ed_,_ver

jest sumą sił:

(34)

34

ver , M , b V

, b ver

, Ed ,

b

F F

F = +

gdzie F

_b_,_V

jest składową od działania siły pionowej V

_w,Ed

:

n F

_b_,_V

= V

^Ed

₎

zaś F

_b_,_M_,_ver

jest składową pionową obciążenia ś ruby od działania momentu

MEd

, która wynosi:

∑ ⁺ ∑

=

₂

i 2

i max Ed

ver , M ,

b

z x

M x

F _,

xmax

jest poziomą odległością skrajnej śruby od środka ciężkości układu śrub, zaś z

_i

_, x

_i

_są

odległościami, pionową i poziomą, i-tej śruby od środka ciężkości układu śrub z jednej strony styku.

Składowa pozioma obciążenia śruby od działania momentu M

_Ed

_{, wynosi:}

∑ ⁺ ∑

=

₂

i 2

i max Ed

hor , Ed ,

b

z x

M z

F _.

(35)

Śruba podlega dociskowi do blach w połączeniu w kierunku wypadkowej, powstałej od sumowania obciążenia od siły pionowej i momentu zginającego. Siłę docisku rozło żyć

można na składową pionową i poziom ą odpowiednio F

b,Ed,ver

_, F

_b_,_Ed_,_hor

. Nośności

obliczeniowe śrub na docisk mają ró żne wartości, w zale żności od kierunku działania siły.

Rozróżnić można nośność przykładki na docisk w kierunku poziomym F

_b_,_Rd_,_hor

_{i noś} _ność śruby na docisk w kierunku pionowym

F_b_,_Rd_,_ver

. Wobec takiego rozró żnienia mo żna

zastosować następujący warunek nośności interakcyjnej:

0 , F 1

F F

F

²

hor . Rd , b

hor , Ed , b 2

ver , Rd , b

ver , Ed ,

b

  ≤





 

 + 

 





 





gdzie:

ver , Ed ,

Fb

,

F_b_,_Ed_,_hor

– składowe siły docisku odpowiednio pionowa i pozioma, obliczane według wzorów (4.88) i (4.91),

ver , Rd ,

F

b

_, F

_b_,_Rd_,_hor

_{– noś} ność śrub na docisk w kierunku odpowiednio pionowym i poziomym.

(36)

36 Nośność śrub na docisk w kierunku pionowym, zgodnie z PN-EN 1993-1-8/Tablica 3.4 wynosi:

2 M u b 1 ver

, Rd ,

b

γ

t d α f

F k ^⋅ ∑

= _,

gdzie: f

u

– wytrzymałość stali przykładek lub środnika w zależności od przyjętej grubości t,

d – średnica śruby,

∑

^t

– minimalna sumaryczna grubość blach podlegająca dociskowi w tym samym kierunku.

∑

t =min(t₁; t₂)

; t

₁

; t

₂

– grubości łączonych blach, 25

,

γ

_M₂

= 1 , zaś







 − −

= 1,7; 2,5

d 4p , 1

; 7 , d 1 8e , 2 min k

o 2 o

2

1

,

 



 

 −

= ; 1 , 0

f

; f 4 1 d 3

; p d 3 min e α

u ub o

1 o

1

b

,

gdzie: e

₁

_, e

₂

– odległość od osi skrajnego otworu do brzegu łączonych blach, odpowiednio w kierunku pionowym i poziomym (por. rys. 4.35

p

1

, p

₂

– pionowa i pozioma podziałka ś rub – rys. 4.35, (w wypadku połączeń z jednym

rzędem śrub p

₂

= 0 ),

(37)

d

0

– średnica otworu na śrubę,

f

ub

– wytrzymałość stali śruby na rozciąganie.

Rys. 4.35. Rozkład sił w śrubach od obciążenia momentem zginającym i siłą pionową

(38)

38 Nośność na docisk w kierunku poziomym wynosi:

2 M

u b 1 hor , Rd ,

b

γ

t d f α

F ₌ k ∑

, gdzie:

 



 



− −

= 1,7; 2,5

d 4 p , 1

; 7 , d 1 8e , 2 min k

o 1 o

1

,

 



 



−

= ; 1,0

f

; f 4 1 d 3

; p d 3 min e

α

u ub o

2 o

2

b

.

(39)

KONSTRUKCJE METALOWE ĆWICZENIA POŁĄCZENIA ŚRUBOWE ROZKŁAD SIŁ W POŁĄCZENIACH NOMINALNIE PRZEGUBOWYCH OBCIĄŻONYCH MIMOŚRODOWO

Połączenia zakładkowe belek nominalnie przegubowe (quasiprzegubowe)

(40)

40

(41)

W przypadku połączenia z jednym rzędem śrub, całkowita liczba śrub jest równa liczbie poziomych szeregów śrub, tj. n = n

1

.

Rozkład sił w układzie z jednym szeregiem śrub; a) od reakcji pionowej V Ed , b) od momentu

M

Ed

; c) wypadkowa obciążenia skrajnej śruby Składowa pionowa obciążenia śruby wynosi:

n

F _b _, _Ed _, _ver = V ^Ed

(42)

42 Składowa pozioma obciążenia skrajnej ś ruby wynosi:

∑

∑ ⁼ ^⋅ ^⋅

=

₂

i max 2 Ed

i max Ed

hor , Ed ,

b

z

e z z V

M z F

gdzie z

_max

jest pionową odległością skrajnej śruby od środka ciężkości układu śrub:

2 ) 1

(

₁ ₁

max

p z = n − ⋅

zaś z

_i

jest odległością pionową i-tej śruby od środka ciężkości układu śrub. Mo żna zauważyć, że

2

1 2

1 1

2

( 1 )

12 1 n n p

z

_i

= − ⋅

∑

Po podstawieniu powyższych zale żności i po przekształceniach otrzymujemy:

( ¹ ) ( )

² ²

Rd v, Rd,1

n n

F V n

β

α +

= +

gdzie V

Rd,1

jest nośnością układu śrub (największą możliwą do przejęcia reakcją pionową z belki

drugorzędnej V

Ed

_), n jest liczb ą ś rub w połączeniu, zaś α ⁱ β współczynnikami o wartości:

(43)

= 0 α

)

1

1 (

6 p n

n x

= +

β

(44)

44 W przypadku połączenia z dwoma rzędami śrub, całkowita liczba śrub jest równa podwojonej liczbie poziomych szeregów śrub, tj. n = 2n

₁

.

Rys. 3.21 Rozkład sił w układzie z dwoma szeregami śrub; a) od reakcji pionowej V

_Ed

_{, b) od} momentu M

_Ed

; c) wypadkowa obciążenia skrajnej śruby

Składowa pionowa obciążenia śruby F

_b_,_Ed_,_ver

jest sumą sił:

ver M b V

ver b Ed

b

F F

F

_, _,

=

_,

+

_, _,

gdzie F

_b_,_V

jest składową od działania reakcji pionowej belki drugorzędnej:

(45)

n F

_b_,_V

= V

^Ed

zaś F

_b_,_M_,_ver

jest składową pionową obciążenia śruby od działania momentu M

_Ed

, która wynosi:

∑ ⁺ ∑

=

₂^max ₂

, ,

i i

Ed ver

M

b

z x

M x F

x

max

jest poziomą odległością skrajnej śruby od środka ciężkości układu śrub, zaś z

_i

_, x

_i

_są

odległościami, pionową i poziom ą, i-tej śruby od środka ciężkości układu śrub.

Mo żna zauważyć, że

2 2 /

max p

x = _oraz

) 2 1 6 (

1

₂ ₁ ₂²

1 2

1 1 2

2

n p

p n

n x

z

_i

+ ∑

_i

= − +

∑

Składowa pozioma obciążenia śruby od działania momentu

M_Ed

, wynosi:

∑ ⁺ ∑

=

₂^max ₂

, ,

i i

hor Ed Ed

b

z x

M z

F

(46)

46 Po podstawieniach i przekształceniach, otrzymuje się zależność:

( ¹ ) ( )

² ²

Rd v, Rd,1

n n

F V n

β

α +

= +

gdzie, w tym wypadku współczynniki

α

oraz

β

przyjmują inne wartości:

I p x

2 = 2

α

( ¹ )

2

¹

1

−

= n

I p β x

( ) ¹ ² ¹ ²

1 2

1 2 1

6 1

2 p n n p

I = n + −

(47)

NOŚNOŚĆ PRZEKROJU OSŁABIONEGO OT WORAMI

(48)

48

(49)

KĄTOWNIKI POŁĄCZONE JEDNYM RANIENIEM

(50)

50

(51)

ROZERWANIE BLOKOWE

(52)

52

(53)

POŁĄCZENIA CIERNE

(54)

54

(55)

(56)

56 PROCEDURA SPRAWDZANIA NOŚNOŚCI POŁ

ĄCZEŃ ŚRUBOWYCH ZAKŁADKOWYCH

(57)

(58)

58

(59)

(60)

60

(61)

(62)

62

PRZYKŁAD NR 1

(63)

(64)

64

(65)

(66)

66

(67)

(68)

68

(69)

PRZYKŁAD NR2

(70)

70

(71)

(72)

72

(73)

(74)

74

(75)

KONSTRUKCJE METALOWE ĆWICZENIA POŁĄCZENIA ŚRUBOWE PRZYKŁAD NR 1

(76)

76

(77)

POŁĄCZENIA ŚRUBOWE