Šroubované spoje namáhané smykem Šroubované spoje namáhané tahem Třecí spoje (spoje s VP šrouby) Vůle a rozteče. Vliv páčení

Šroubové spoje Šroubové

y

Šroubované spoje namáhané smykem Šroubované spoje namáhané tahem Třecí spoje (spoje s VP šrouby)

y

Vůle a rozteče

y

Vliv páčení

y y

Spoje ocelových konstrukcí I

Ing. Václav Röder

1

Kategorie šroubových spojů Spoje namáhané smykem y

A:

y

B:

y

C:

spoje namáhané na střih a otlačení všech pevnostních tříd. Nevyžaduje se předpětí ani zvláštní úprava styčných ploch ploch. Posudek se provede na střih a otlačení základního materiálu. materiálu 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 . 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 p plastická únosnost v oslabení p průřezu v místě děr p pro šrouby y Nnet,Rd p posoudit v mezním stavu únosnosti.

Spoje namáhané tahem y

D:

y

E:

nepředpjaté šroubové spoje, spoje spoje namáhané tahem z pevnostních tříd: 4 4.6, 6 4 4.8, 8 5.6, 5 6 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. 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.

Spoje ocelových konstrukcí I

Ing. Václav Röder

2

Kategorie šroubových spojů Posuzovací kritéria Kategorie

Kritérium

Spoje namáhané smykem

A spoje namáhané ve střihu       a v otlačení

B spoje odolné prokluzu v  mezním stavu použitelnosti

C spoje odolné prokluzu v  mezním stavu únosnosti

Fv,Ed ≤ Fv,Rd Fv,Ed ≤ Fb,Rd Fv,Ed,ser   ≤ Fs,Rd,ser         Fv,Ed ≤ Fv,Rd Fv,Ed ≤ Fb,Rd Fv,Ed ≤ Fs,Rd Fv,Ed ≤ Fb,Rd Fv,Ed ≤ Nnet,Rd

Spoje namáhané tahem Spoje namáhané tahem

D nepředpjaté šroubové spoje

E předpjaté šroubové spoje

Spoje ocelových konstrukcí I

Ing. Václav Röder

Ft,Ed ≤ Ft,Rd Ft,Ed ≤ Bp,Rd Ft,Ed ≤ Ft,Rd Ft,Ed ≤ Bp,Rd

3

Návrhové únosnosti jednotlivého spojovacího prostředku

Způsob porušení

Návrhová únosnost jednotlivého spojovacího prostředku 

Fv,Rd =

Fv,Rd únosnost ve střihu pro jednu střihovou rovinu

α v ⋅ fub ⋅ A γM2

prochází‐li rovina střihu závitem A = As potom αv je rovna:  ‐ αv = 0,6   pro  4.6, 5.6, 8.8  0 6 pro 4 6 5 6 8 8 ‐ αv = 0,5   pro  4.8, 5.8, 6.8, 10.9 prochází‐li rovina střihu dříkem A = A potom αv je rovna:  ‐ αv = 0,6   pro  pro všechny třídy fub ‐ jmenovitá hodnota meze pevnosti šroubu γM2 = 1,25

Spoje ocelových konstrukcí I

Ing. Václav Röder

4

Způsob porušení 

Návrhová únosnost jednotlivého spojovacího prostředku 

Fb,Rd =

k 1 ⋅ αb ⋅ fu ⋅ d ⋅ t γM2

αb = min ( αd; fub/fu ; 1,0 )

Fb,Rd únosnost v otlačení

ve směru zatížení: šrouby krajní:                αd = e1/3d0 šrouby vnitřní:              αd = p1/3d0 ‐ ¼ kolmo na směr zatížení: šrouby krajní:                k1 = min ( 2,8 e2/d0 ‐1,7; 2,5) šrouby vnitřní:             k1 = min ( 1,4 p2/d0 ‐1,7; 2,5) fu ‐ jmenovitá hodnota meze pevnosti připojovaného prvku d ‐ průměr šroubu t ‐ tloušťka připojovaného prvku dále platí: 0,8 Fb,Rd 0,6 Fb,Rd

pro šrouby v nadměrných otvorech  pro šrouby v prodloužených otvorech, jestliže je podélná osa  prodlouženého otvoru kolmá na působící sílu 

Fb,Rd ≤ 1,5 fu d t/ γM2 

Spoje ocelových konstrukcí I

Ing. Václav Röder

pro jednostřižný spoj s jednou řadou šroubů 

5

Způsob porušení

Návrhová únosnost jednotlivého spojovacího  prostředku 

Ft,Rd = Ft,Rd únosnost v tahu

k 2 ⋅ f ub ⋅ A s γ M2

k2 = 0,63   pro zapuštěné šrouby = 0 63 pro zapuštěné šrouby k2 = 0,9   jinak

Bp,p Rd = 0,6 , ⋅ π ⋅ dm ⋅ t p ⋅ Bp,Rd únosnost v protlačení

fu γM2

dm ‐ střední průměr kružnice opsané a vepsané  do šestihranu hlavy šroubu nebo matice tp ‐ minimální tloušťka spojovaného prvku

Fv,Ed kombinace střihu a tahu

Spoje ocelových konstrukcí I

Ing. Václav Röder

Fv,Rd

+

Ft,Ed 1 4Ft,Rd 1,4F

≤ 1,0

6

Způsob porušení Způsob porušení

Návrhová únosnost jednotlivého spojovacího prostředku Návrhová únosnost jednotlivého spojovacího prostředku 

F s, Rd

k s ⋅n ⋅ µ = ⋅ F p, C γ M3

Fp,C = 0,7 ⋅ fub ⋅ A s

γM3 = 1,25 n počet třecích ploch Hodnoty ks

Fs,Rd únosnost v prokluzu

Spoje ocelových konstrukcí I

šrouby v obyčejných otvorech šrouby v nadměrných otovorech nebo krátkých prodložených otvorech s  osou prodlouženého otovru kolmou na směr síly šrouby v dlouhých prodloužených otvorech s osou prodlouženého otvoru  kolmou na směr síly kolmou na směr síly šrouby v krátkých prodloužených otvorech s osou prodlouženého otvoru  ve směru síly šrouby v dlouhých prodloužených otvorech s osou prodlouženého otvoru  ve směru síly

1,00 0,85 0,70 0,76 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

Ing. Václav Röder

7

Spoje přesné: jmenovitý průměr díry d0 je roven jmenovitému průměru dříku šroubu d Spoje hrubé: jmenovitý průměr díry d0 je větší jak jmenovitý průměr dříku šroubu d, přičemž vůle nesmí být větší než: typ šroubu yp M12, M14 M16, M20, M22, M24 > M27

vůle [mm] [ ] 1 2 3

Jmenovité vůle v nadměrných dírách pro spoje odolné proti prokluzu nesmějí být větší než: y y y y

3 4 6 8

mm mm mm mm

pro pro pro pro

M12 M14 až ž M22 M24 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 y ((d+6)) mm p pro M16,, M22 y (d+8) mm pro M24 y (d+10) mm pro M37 a větší Prodloužené díry větších rozměrů se považují za dlouhé prodloužené díry. y

Spoje ocelových konstrukcí I

Ing. Václav Röder

8

Rozteče spojovacích prostředků

minimální

maximální                    (spoje v exteriéru)

e1

1,2 d , 0

4t + 40mm

p1

2,2 d0

min(14t; 200 mm)

e2

1,2 d0

4t + 40mm

p2

2,4 d0

min(14t; 200 mm)

e3

1,5 d0

e4

1,5 d0

Spoje ocelových konstrukcí I

Ing. Václav Röder

9

y

Vliv páčení, 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 p porušení p (deformace) ( )Tp profilu: y 1. způsob: při úplné plastifikaci náhradního T profilu (pásnice, čelní deska) y 2. způsob: při porušení šroubů a plastifikaci náhradního T profilu (pásnice, čelní deska)

1. způsob

Spoje ocelových konstrukcí I

Ing. Václav Röder

2. způsob

10

Náhradním T profilem lze ve šroubových přípojích nahradit tyto komponenty: y Pásnice sloupu v ohybu y Čelní deska v ohybu y Uhelník na pásnici nosníku v ohybu y Patní deska v ohybu od tahu Účinky páčení se nepřímo uvažují při stanovení návrhové únosnosti T profilu v tahu FT,Rd. Návrhovou únosnost T profilu uvažuji jako nejmenší hodnotu ze tří možných způsobů porušení, viz tabulka. Způsob porušení Způsob porušení

Návrhová únosnost náhradního T profilu Návrhová únosnost náhradního T profilu

1. způsob

FT,1,Rd =

4 ⋅ Mpl,1,Rd m

Mpl,1,Rd = 0,25 Σ leff,1 ∙ tf2 ∙ fy / γM0 tf ‐ tloušťka desky (stojina, čelní deska..) leff,1 ‐ účinná délka dle tabulky 1, tabulky 2 fy ‐ jmenovitá hodnota meze kluzu připojovaného prvku , γM0 = 1,00 m ‐ viz obr. 1

Spoje ocelových konstrukcí I

Ing. Václav Röder

11

Návrhová únosnost T profilu v tahu FT,Rd T Rd – pokračování:

Způsob porušení

Návrhová únosnost náhradního T profilu

2. způsob

FT,2, Rd =

2 ⋅ Mpl, 2, Rd + n ⋅ Σ ⋅ Ft,Rd m+n

Mpl,2,Rd = 0,25 Σ leff,2 ∙ tf2 ∙ fy / γM0 tf ‐ tloušťka desky (stojina, čelní deska..) leff,2 ‐ účinná délka dle tabulky 1, tabulky 2 fy ‐ jmenovitá hodnota meze kluzu připojovaného prvku γM0 = 1,00 m ‐ viz obr. 1 n = min (emin; 1,25 m)

Spoje ocelových konstrukcí I

Ing. Václav Röder

12

Návrhová únosnost T profilu v tahu FT,Rd T Rd – pokračování:

Způsob porušení

Návrhová únosnost náhradního T profilu

3. způsob

FT,3, Rd = Σ ⋅ Ft,Rd ∑Ft,Rd ‐ návrhová únosnost šroubu v tahu

Návrhovou únosnost náhradního T profilu stanovíme:

FT, T Rd = min (FT,1, T 1 Rd ; FT,2, T 2 Rd ; FT,3, T 3 Rd )

Spoje ocelových konstrukcí I

Ing. Václav Röder

13

Účinné délky vyztužené pásnice sloupu: Tabulka 1 ‐ Účinné délky vyztužené pásnice sloupu Kruhové porušení

Nekruhové porušení

leff,cp

leff,nc

Řada šroubů  sousedících s výztuhou

2π m

α m

Jiná vnitřní řada šroubů

2π m

4m + 1,25e

Jiná koncová řada  Jiná koncová řada šroubů

min (2π m;  π m + 2e1)

min (4m + 1,25e;  2m + 0,625e + e1)

min (2π m;  π m + 2e1)

α m + 2m + 0,625e + e1

Poloha řady šroubů

výztu Koncová řada šroubů  sousedící s výztuhou ý

1. způsob

leff,1 = min (leff,nc;  leff,cp)

2. způsob

leff,2 = leff,nc

α

Graf 1

Spoje ocelových konstrukcí I

Ing. Václav Röder

1. Koncová řada šroubů sousedící s  výztuhou 2. Koncová řada šroubů 3 Vnitřní řada šroubů 3. Vnitřní řada šroubů 4. Řada šroubů sousedících s  výztuhou

14

Účinné délky pro čelní desku:

Poloha řady šroubů y

Tabulka 2 ‐ Účinné délky pro čelní desku Kruhové porušení Nekruhové porušení

leff,cp

leff,nc

min (4mx + 1,25ex;  2mx + 0,625ex Řada šroubů vně  min (2π mx;  π mx + w;  π mx + 2e) + e; 0,5bp; 2mx + 0,625ex + 0,5w) tažené pásnice nosníku 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

leff,1 = min (leff,nc;  leff,cp)

. působ 2. způsob α

leff,2 eff 2 = leff,nc eff nc

Spoje ocelových konstrukcí I

Graf 1

Ing. Václav Röder

15

Obrázky k tabulce 1 a tabulce 2:

λ1 = m/(m /( +e)) λ2 = m2/(m +e)

Graf 1 - Hodnoty α

Spoje ocelových konstrukcí I

Ing. Václav Röder

16