Wrikkracht en hoge trek kracht in bouten

Waarom is de trek kracht in een bout hoger dan verwacht op basis van een handberekening? Waarom zijn er trek krachten in bouten van een lip plaat verbinding? Waarom zijn de trek krachten in bouten soms verschillend per boutklasse?

Het gebruikelijke antwoord is het CBFEM-model dat wordt gebruikt in IDEA StatiCa applicaties. De vervorming van platen en andere onderdelen wordt berekend als onderdeel van de eindige elementen analyse, waardoor wrikkrachten in werking treden. De wrikkrachten zijn de extra belastingen die ook op de bouten worden overgebracht. Lees meer over wrikkrachten in een speciaal blogbericht.

Als gevolg van de wrikkrachten kunnen de resulterende trek krachten in bouten sterk variëren, afhankelijk van het ontwerp van de verbinding, de sterkte van de verbindingsonderdelen en de toegepaste belastingseffecten.

Trek krachten in bouten van een lip plaat verbinding

In de meeste gevallen wordt bij lip platen één plaat gebruikt om de staaf te verbinden. Het gevolg hiervan is dat er een kleine excentriciteit op de verbinding wordt aangebracht. Deze excentriciteit veroorzaakt extra wrikkrachten op de platen, wat trek in de bouten induceert.

Als een dubbelzijdige lip plaat wordt gebruikt en de verbinding symmetrisch is, ontstaan de enige trek krachten in de bouten door de vervorming van de lip platen, omdat door de vervormingen extra excentriciteit wordt geïntroduceerd.

Hogere trek krachten in bouten van een kopplaat verbinding

Hoe dunner de kopplaat, hoe meer vervorming deze ondergaat onder de gegeven belastingseffecten. Dit vergroot de wrikwerking en er worden extra trekkrachten op de bouten aangebracht. Als de kopplaat dik en daarmee voldoende stijf is, worden de wrikkrachten geëlimineerd. Zie dit effect gedemonstreerd in een eenvoudig voorbeeld:

a) Kopplaat - dikte 10 mm, aangebrachte trek kracht 200 kN

Resulterende trek kracht in 4 bouten: 61,5 x 4 = 246 kN

b) Kopplaat - dikte 40 mm, aangebrachte trek kracht 200 kN

Resulterende trek kracht in 4 bouten: 49,9 x 4 = 200 kN

Verschillende trek krachten in bouten per boutklasse

Elke boutklasse heeft een ander werkingsdiagram en andere waarden voor de vloeigrens. In een kopplaat verbinding van twee liggers belast door een buigend moment wordt de vergelijking van drie verschillende boutklassen (8.8, 10.9 en 5.6) van een M20-bout gedemonstreerd.

Bij relatief lage belastingseffecten vertonen de resulterende trek krachten in bouten per klasse vergelijkbare waarden.

Maar bij belastingseffecten die resulteren in een hoge benuttingsgraad van de bouten (en plastificering in de bouten), varieert de trek kracht afhankelijk van de boutklasse. Hoe hoger de boutklasse, hoe hoger de resulterende trek kracht.

Voor meer informatie, zie de theoretische achtergrond en de video-opname.