Siły w śrubach, w tym siły podważające, są wyznaczane metodą elementów skończonych. Nośności śrub są sprawdzane według S16 – Rozdział 13.
Śruby
Wytrzymałość śrub na rozciąganie
Nośność śruby na rozciąganie jest oceniana zgodnie z Klauzulą 13.12.1.3 i przyjmowana jako:
gdzie:
- ϕb = 0,8 – współczynnik nośności dla śrub, edytowalny w ustawieniach normy
- Ab – pole przekroju poprzecznego śruby na podstawie jej nominalnej średnicy
- Fu – określona minimalna wytrzymałość na rozciąganie śruby
Gdy gwinty śruby są przecięte przez płaszczyznę ścinania, nośność na ścinanie przyjmuje się jako 0,7 Vr.
Wytrzymałość śrub na ścinanie
Nośność śruby na ścinanie jest oceniana zgodnie z Klauzulą 13.12.1.2. Każda płaszczyzna ścinania śruby jest sprawdzana oddzielnie. Przyjmuje się ją jako:
gdzie:
- ϕb = 0,8 – współczynnik nośności dla śrub, edytowalny w ustawieniach normy
- Ab – pole przekroju poprzecznego śruby na podstawie jej nominalnej średnicy
- Fu – określona minimalna wytrzymałość na rozciąganie śruby
Gdy gwinty śruby są przecięte przez płaszczyznę ścinania, nośność na ścinanie przyjmuje się jako 0,7 Vr.
Kombinacja rozciągania i ścinania w połączeniu zakładkowym
Nośność śruby obciążonej kombinacją rozciągania i ścinania jest oceniana zgodnie z Klauzulą 13.12.1.4 i przyjmowana jako:
gdzie:
- Vf i Tf są odpowiednio obliczeniową siłą ścinającą i siłą rozciągającą działającą na śrubę
- Vr i Tr są odpowiednio obliczeniową nośnością na ścinanie i nośnością na rozciąganie śruby
Nośność na docisk w otworach śrubowych
Nośność rozwijana w śrubie w połączeniu śrubowym poddanym dociskom i ścinaniu jest oceniana zgodnie z Klauzulą 13.12.1.2 i przyjmowana jako
Br = 3 ϕbr t d Fu dla standardowych otworów śrubowych
Br = 2,4 ϕbr t d Fu dla otworów podłużnych obciążonych prostopadle do tych otworów
gdzie:
- ϕbr = 0,8 – współczynnik nośności dla docisku śrub na stal
- t – mniejsza grubość łączonych blach
- d – średnica śruby
- Fu – wytrzymałość na rozciąganie łączonego materiału
Wyrwanie materiału przy otworze śrubowym
Nośność na wyrwanie materiału przy otworze śrubowym jest sprawdzana dla poszczególnych śrub zgodnie z Klauzulą 13.11 jako:
gdzie:
- ϕu = 0,75 – współczynnik nośności dla stali konstrukcyjnej
- Agv = 2 ∙ l ∙ t – brutto pole powierzchni na ścinanie
- Fy – granica plastyczności łączonego materiału
- Fu – wytrzymałość na rozciąganie łączonego materiału
- l – odległość od osi śruby do krawędzi w kierunku siły ścinającej
- t – grubość łączonego materiału
Dla gatunków stali z Fy > 460 MPa, (Fy + Fu) / 2 należy zastąpić przez Fy przy wyznaczaniu Tr.
Śruby w połączeniach sprężonych
Nośność na poślizg połączenia śrubowego jest oceniana zgodnie z Klauzulą 13.12.2 jako
Vs = 0,53 cs ks Ab Fu
gdzie:
- cs – współczynnik wyznaczany na podstawie ks i klasy śruby:
- dla ks < 0,52 klasa A cs = 1,00 (A325) lub 0,92 (A490) lub 0,78 (inne)
- dla ks ≥ 0,52 klasa B cs = 1,04 (A325) lub 0,96 (A490) lub 0,81 (inne)
- ks – współczynnik tarcia, edytowalny w ustawieniach normy, który należy ustawić zgodnie z Tabelą 3 w S16-14; wynosi 0,3 dla klasy A lub 0,52 dla klasy B
- Ab – pole przekroju poprzecznego śruby na podstawie jej nominalnej średnicy
- Fu – określona minimalna wytrzymałość na rozciąganie śruby
Gdy w połączeniach sprężonych stosowane są otwory podłużne, Vs = 0,75 ∙ 0,53 cs ks Ab Fu.
Śruba poddana jednocześnie rozciąganiu i ścinaniu musi spełniać następującą zależność:
gdzie:
- Vf i Tf są odpowiednio obliczeniową siłą ścinającą i siłą rozciągającą działającą na śrubę
Klauzula 13.12.2 stanowi, że należy sprawdzić nośności połączenia określone w Klauzuli 13.12.1. Użytkownik powinien zatem sprawdzić stan po wystąpieniu poślizgu, tj. zmienić sposób przenoszenia siły ścinającej przez śruby z „Tarcie" na „Docisk – interakcja rozciągania i ścinania".
Detale
W detalach połączeń śrubowych minimalna podziałka i minimalna odległość od krawędzi są sprawdzane zgodnie z S16-14 – 22.3. Sprawdzana jest minimalna podziałka (2,7 d – edytowalna w ustawieniach normy) oraz minimalna odległość od krawędzi (1,25 d).
