Normové posouzení šroubů a předepnutých šroubů podle australských norem

Síly v šroubech včetně páčících sil jsou stanoveny metodou konečných prvků. Únosnosti šroubů jsou posouzeny podle normových ustanovení.

Šrouby

Šrouby jsou posouzeny podle kapitoly 9.2 Design of bolts. Tahová a smyková síla v každém šroubu je stanovena metodou konečných prvků. Páčící síly jsou zohledněny v souladu s článkem 9.1.8. Páčící síly jsou stanoveny metodou konečných prvků. Každá smyková rovina je posouzena samostatně. Otlačení plechu je posouzeno vůči součtu smykových sil v přilehlých rovinách.

Šroub namáhaný smykem

Šroub namáhaný návrhovou smykovou silou je navržen podle Cl. 9.2.2.1 a musí splňovat:

\[ V_f^* \le \phi V_f \]

kde:

• V_f* – návrhová smyková síla
• ϕ = 0,8 – součinitel únosnosti (Table 3.4) upravitelný v nastavení normy
• V_f = 0,62 f_uf A – jmenovitá smyková únosnost šroubu
• f_uf – minimální pevnost šroubu v tahu dle Table 9.2.1
• A – průřezová plocha šroubu rovná buď A_c nebo A_o, což je plocha jádra šroubu definovaná v AS 1275, resp. jmenovitá plocha hladkého dříku šroubu. Každá smyková rovina je posouzena samostatně.

Hodnota A_c je v softwaru aproximována funkcí:

A_c = 0,0000163 · A_s² + 0,91682 · A_s − 0,85375

Maximální odchylka je 0,8 mm² nebo 0,5 %.

Redukční součinitel uvedený v Table 9.2.2.1 zohledňující délku šroubovaného přeplátovaného přípoje se rovná 1,0. Redukce je aplikována automaticky posouzením každého šroubu samostatně.

Podle Cl. 9.2.2.5 platí, že pro přípoje, v nichž tloušťka výplňových plechů přesahuje 6 mm, musí být jmenovitá smyková únosnost šroubu snížena o 15 %. U přípojů s více smykovými rovinami je redukce aplikována na všechny smykové roviny.

Šroub namáhaný tahem

Šroub namáhaný návrhovou tahovou silou je navržen podle Cl. 9.2.2.2 a musí splňovat:

\[ N_{tf}^* \le \phi N_{tf} \]

kde:

• N_tf* – návrhová tahová síla
• ϕ = 0,8 – součinitel únosnosti (Table 3.4) upravitelný v nastavení normy
• N_tf = A_s f_uf – jmenovitá tahová únosnost šroubu
• A_s – plocha průřezu šroubu v tahu dle AS 1275
• f_uf – minimální pevnost šroubu v tahu dle Table 9.2.1

Šroub namáhaný kombinací smyku a tahu

Šroub, který musí současně přenášet návrhovou smykovou i návrhovou tahovou sílu, je navržen podle Cl. 9.2.2.3 a musí splňovat:

\[ \left ( \frac{V_f^*}{\phi V_f} \right ) ^2 + \left ( \frac{N_{tf}^*}{\phi N_{tf}} \right ) ^2 \le 1.0 \]

kde:

• ϕ = 0,8 – součinitel únosnosti (Table 3.4) upravitelný v nastavení normy

Otlačení plechu

Plech namáhaný návrhovou silou v otlačení od šroubu ve smyku je navržen podle Cl. 9.2.2.4 a musí splňovat:

\[ V_b^* \le ϕ V_b \]

kde:

• ϕ = 0,9 – součinitel únosnosti (Table 3.4) upravitelný v nastavení normy
• \( V_b = 3.2 d_f t_p f_{up} \le a_e t_p f_{up} \) – jmenovitá únosnost plechu v otlačení
• d_f – průměr šroubu
• t_p – tloušťka plechu
• f_up – pevnost plechu v tahu
• a_e – minimální vzdálenost od okraje otvoru k okraji plechu, měřená ve směru složky síly, plus polovina průměru šroubu. Za okraj plechu se považuje i okraj sousedního otvoru pro šroub

Třecí přípoje

U třecích přípojů je vyžadováno omezení prokluzu v mezním stavu použitelnosti a návrh podle Cl. 9.2.3. Tyto šrouby musí být rovněž posouzeny jako otlačovací pro mezní stav únosnosti. Šroub namáhaný smykovou silou musí splňovat:

\[ V_{sf}^* \le ϕ V_{sf} \]

kde:

• ϕ = 0,7 – součinitel únosnosti (Chapter 3.5.5) upravitelný v nastavení normy
• V_sf = μ N_ti k_h – jmenovitá smyková únosnost šroubu
• μ = 0,35 – součinitel tření dle článku 9.2.3.2 upravitelný v nastavení normy
• N_ti – minimální předpětí šroubu při montáži dle článku 15.2.2.2

• k _h – součinitel pro různé typy otvorů dle článků 9.2.3.1 a 14.3.2
  • k _h = 1 pro standardní otvory (+2 mm pro d _f ≤ 24 mm, jinak +3 mm)
  • k _h = 0,85 pro krátké drážkové otvory (délka otvoru ≤ max(1,33 d _f, d _f + 10 mm)) a zvětšené otvory
  • k _h = 0,70 pro dlouhé drážkové otvory

Počet účinných styčných ploch, n_ei, je vždy roven 1, protože každá styčná plocha je posouzena samostatně.

Šrouby v třecích přípojích namáhané kombinací smyku a tahu musí splňovat:

\[ \left ( \frac{V_{sf}^*}{ϕ V_{sf}} \right ) + \left ( \frac{N_{tf}^*}{ϕ N_{tf}} \right ) \le 1.0 \]

kde:

• V_sf* – návrhová smyková síla na šroub v rovině styčných ploch
• N_tf* – návrhová tahová síla na šroub
• ϕ = 0,7 – součinitel únosnosti (Chapter 3.5.5) upravitelný v nastavení normy
• V_sf – jmenovitá smyková únosnost šroubu
• N_tf = N_ti – jmenovitá tahová únosnost šroubu rovná minimálnímu předpětí šroubu při montáži

Třecí přípoje musí být rovněž posouzeny pro mezní stav únosnosti. Typ šroubu by měl být změněn na otlačovací – interakce tahu a smyku, zatížení odpovídajícím způsobem zvýšeno a styčník znovu posouzen.