Verificarea conform codului a șuruburilor și șuruburilor pretensionate (AISC)

Forțele din șuruburi sunt determinate prin analiza cu elemente finite. Forțele de întindere includ efectul de pârghie. Rezistențele șuruburilor sunt verificate conform AISC 360 - Capitolul J3.

Șuruburi

Rezistența la întindere și forfecare a șuruburilor

Rezistența de calcul la întindere sau forfecare, ϕR_n, și rezistența admisibilă la întindere sau forfecare, R_n/Ω, a unui șurub strâns fără pretensionare se determină conform stărilor limită de rupere la întindere și rupere la forfecare, astfel:

R_n = F_nA_b

ϕ = 0.75    (LRFD, editabil în Code setup)

Ω = 2.00    (ASD, editabil în Code setup)

unde:

A_b – aria nominală a corpului nefiletat al șurubului sau al piesei filetate

F_n – tensiunea nominală la întindere, F_nt, sau tensiunea de forfecare, F_nv, din Tabelul J3.2

Rezistența necesară la întindere include orice întindere rezultată din efectul de pârghie produs de deformarea elementelor îmbinate.

Întindere și forfecare combinate în îmbinări de tip rezemare

Rezistența disponibilă la întindere a unui șurub supus la întindere și forfecare combinate se determină conform stărilor limită de rupere la întindere și forfecare, astfel:

R_n = F'_nt A_b    (AISC 360-16 J3-2)

ϕ = 0.75    (LRFD, editabil în Code setup)

Ω = 2.00    (ASD, editabil în Code setup)

\( F'_{nt}=1.3 F_{nt} - \frac{f_{rv} F_{nt}}{\phi F_{nv}} \)   (AISC 360-16 J3-3a LRFD)

\( F'_{nt}=1.3 F_{nt} - \frac{f_{rv} \Omega F_{nt}}{F_{nv}} \)    (AISC 360-16 J3-3b ASD)

unde:

• F'_nt – tensiunea nominală la întindere modificată pentru a include efectele tensiunii de forfecare
• F_nt – tensiunea nominală la întindere din AISC 360-16 Tabelul J3.2
• F_nv – tensiunea nominală de forfecare din AISC 360-16 Tabelul J3.2
• f_rv – tensiunea de forfecare necesară folosind combinațiile de încărcări LRFD sau ASD. Tensiunea de forfecare disponibilă a dispozitivului de fixare trebuie să fie egală sau mai mare decât tensiunea de forfecare necesară, f_rv

Rezistența la presiune pe gaura șurubului

Rezistențele disponibile la presiune, ϕR_n și R_n/Ω, la găurile șuruburilor se determină pentru starea limită de presiune pe gaură, astfel:

ϕ = 0.75    (LRFD, editabil în Code setup)

Ω = 2.00    (ASD, editabil în Code setup)

Rezistența nominală la presiune a materialului îmbinat, R_n, se determină astfel:

Pentru un șurub într-o îmbinare cu găuri standard:

R_n = 1.2 l_c t F_u ≤ 2.4 d t F_u    (AISC 360-16 J3-6a, J3-6a, c)

Pentru un șurub într-o îmbinare cu găuri alungite:

R_n = 1.0 l_c t F_u ≤ 2.0 d t F_u    (AISC 360-16 J3-6a, J3-6e, f)

unde:

• F_u – rezistența minimă specificată la întindere a materialului îmbinat
• d – diametrul nominal al șurubului
• l_c – distanța liberă, în direcția forței, între marginea găurii și marginea găurii adiacente sau marginea materialului
• t – grosimea materialului îmbinat

Șuruburi pretensionate

Rezistența de calcul la alunecare a șurubului pretensionat de clasă A325 sau A490 cu efectul forței de întindere Ft

Forța de pretensionare care urmează a fi utilizată AISC 360-10 tab. J3.1.

T_b = 0.7 f_ub A_s

Rezistența de calcul la alunecare per șurub AISC 360-10 par. J3.8

R_n = k_SC μ D_u h_f T_b n_s

Grad de utilizare la forfecare [%]:

U_ts = V / ϕR_n    (LRFD)

U_ts = Ω V / R_n    (ASD)

unde:

• A_s – aria secțiunii transversale la întindere a șurubului
• f_ub – rezistența ultimă la întindere
• \( k_{SC}=1-\frac{F_t}{D_u T_b n_b} \)   – factor pentru întindere și forfecare combinate (LRFD) (J3-5a)
• \( k_{SC}=1-\frac{1.5 F_t}{D_u T_b n_b} \)     – factor pentru întindere și forfecare combinate (ASD) (J3-5b)
• μ – coeficientul mediu de alunecare, editabil în Code setup
• D_u = 1.13 – multiplicator care reflectă raportul dintre pretensionarea medie instalată a șurubului și pretensionarea minimă specificată a șurubului
• h_f = 1.0 – factor pentru plăci de umplutură
• n_s – numărul suprafețelor de frecare; Verificarea se calculează pentru fiecare suprafață de frecare separat
• V – forța de forfecare care acționează asupra șurubului
• ϕ = 1.0 – factor de rezistență pentru găuri de dimensiune standard (LRFD), editabil în Code setup
• ϕ = 0.7 – factor de rezistență pentru găuri alungite (LRFD)
• Ω = 1.5 – factor de rezistență pentru găuri de dimensiune standard (ASD), editabil în Code setup
• Ω = 2.14 – factor de rezistență pentru găuri alungite (ASD)