การตรวจสอบตามมาตรฐานของสลักเกลียวและสลักเกลียวอัดแรงล่วงหน้าตามมาตรฐานแคนาดา

แรงในสลักเกลียวรวมถึงแรงงัดถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ด้วยวิธี Finite Element ความต้านทานของสลักเกลียวถูกตรวจสอบตาม S16 – บทที่ 13

สลักเกลียว

ความแข็งแรงดึงของสลักเกลียว

ความต้านทานแรงดึงของสลักเกลียวถูกประเมินตามข้อ 13.12.1.3 และกำหนดเป็น:

\[ T_r = 0.75 \phi_b A_b F_u \]

โดยที่:

• ϕ_b = 0.8 – ตัวประกอบความต้านทานสำหรับสลักเกลียว สามารถแก้ไขได้ใน Code setup
• A_b – พื้นที่หน้าตัดของสลักเกลียวตามเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ
• F_u – ความแข็งแรงดึงขั้นต่ำที่กำหนดสำหรับสลักเกลียว

เมื่อเกลียวของสลักเกลียวถูกตัดผ่านโดยระนาบแรงเฉือน ความต้านทานแรงเฉือนจะถูกกำหนดเป็น 0.7 V_r

ความแข็งแรงเฉือนของสลักเกลียว

ความต้านทานแรงเฉือนของสลักเกลียวถูกประเมินตามข้อ 13.12.1.2 โดยตรวจสอบแต่ละระนาบแรงเฉือนของสลักเกลียวแยกกัน และกำหนดเป็น:

\[ V_r=0.6 \phi_b A_b F_u \]

โดยที่:

• ϕ_b = 0.8 – ตัวประกอบความต้านทานสำหรับสลักเกลียว สามารถแก้ไขได้ใน Code setup
• A_b – พื้นที่หน้าตัดของสลักเกลียวตามเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ
• F_u – ความแข็งแรงดึงขั้นต่ำที่กำหนดสำหรับสลักเกลียว

เมื่อเกลียวของสลักเกลียวถูกตัดผ่านโดยระนาบแรงเฉือน ความต้านทานแรงเฉือนจะถูกกำหนดเป็น 0.7 V_r

แรงดึงและแรงเฉือนรวมกันในการเชื่อมต่อแบบรับแรงกด

ความต้านทานของสลักเกลียวที่รับแรงดึงและแรงเฉือนรวมกันถูกประเมินตามข้อ 13.12.1.4 และกำหนดเป็น:

\[ \left ( \frac{V_f}{V_r} \right )^2 + \left ( \frac{T_f}{T_r} \right )^2 \le 1 \]

โดยที่:

• V_f และ T_f คือแรงเฉือนออกแบบและแรงดึงที่กระทำต่อสลักเกลียวตามลำดับ
• V_r และ T_r คือความต้านทานแรงเฉือนออกแบบและความต้านทานแรงดึงของสลักเกลียวตามลำดับ

ความแข็งแรงรับแรงกดที่รูสลักเกลียว

ความต้านทานที่เกิดขึ้นที่สลักเกลียวในจุดต่อสลักเกลียวที่รับแรงกดและแรงเฉือนถูกประเมินตามข้อ 13.12.1.2 และกำหนดเป็น

B_r = 3 ϕ_br t d F_u    สำหรับรูสลักเกลียวปกติ

B_r = 2.4 ϕ_br t d F_u    สำหรับรูแบบสล็อตที่รับแรงในแนวตั้งฉากกับรู

โดยที่:

• ϕ_br = 0.8 – ตัวประกอบความต้านทานสำหรับการรับแรงกดของสลักเกลียวบนเหล็ก
• t – ความหนาที่บางกว่าของแผ่นเหล็กที่เชื่อมต่อ
• d – เส้นผ่านศูนย์กลางของสลักเกลียว
• F_u – ความแข็งแรงดึงของวัสดุที่เชื่อมต่อ

การฉีกขาดของรูสลักเกลียว

ความต้านทานการฉีกขาดของรูสลักเกลียวถูกตรวจสอบสำหรับสลักเกลียวแต่ละตัวตามข้อ 13.11 ดังนี้:

\[ T_r = \phi_u 0.6 A_{gv} \frac{F_y+F_u}{2} \]

โดยที่:

• ϕ_u = 0.75 – ตัวประกอบความต้านทานสำหรับเหล็กโครงสร้าง
• A_gv = 2 ∙ l ∙ t – พื้นที่รวมในแรงเฉือน
• F_y – ความแข็งแรงครากของวัสดุที่เชื่อมต่อ
• F_u – ความแข็งแรงดึงของวัสดุที่เชื่อมต่อ
• l – ระยะจากแนวกึ่งกลางของสลักเกลียวถึงขอบในทิศทางของแรงเฉือน
• t – ความหนาของวัสดุที่เชื่อมต่อ

สำหรับเหล็กเกรดที่มี F_y > 460 MPa ให้แทนที่ (F_y + F_u) / 2 ด้วย F_y ในการกำหนด T_r

สลักเกลียวในการเชื่อมต่อแบบป้องกันการลื่น

ความต้านทานการลื่นของจุดต่อสลักเกลียวถูกประเมินตามข้อ 13.12.2 ดังนี้

V_s = 0.53 c_s k_s A_b F_u

โดยที่:

• c_s – สัมประสิทธิ์ที่กำหนดตาม k_s และเกรดสลักเกลียว:
• สำหรับ k_s < 0.52     คลาส A    c_s = 1.00    (A325) หรือ 0.92 (A490) หรือ 0.78 (อื่นๆ)
• สำหรับ k_s ≥ 0.52    คลาส B    c_s = 1.04 (A325) หรือ 0.96 (A490) หรือ 0.81 (อื่นๆ)
• k_s – สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน สามารถแก้ไขได้ใน Code setup ซึ่งควรกำหนดตามตารางที่ 3 ใน S16-14 เท่ากับ 0.3 สำหรับคลาส A หรือ 0.52 สำหรับคลาส B
• A_b – พื้นที่หน้าตัดของสลักเกลียวตามเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ
• F_u – ความแข็งแรงดึงขั้นต่ำที่กำหนดสำหรับสลักเกลียว

เมื่อใช้รูแบบสล็อตในการเชื่อมต่อแบบป้องกันการลื่น V_s = 0.75 ∙ 0.53 c_s k_s A_b F_u

สลักเกลียวที่รับทั้งแรงดึงและแรงเฉือนต้องเป็นไปตามความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

\[ \frac{V_f}{V_s}+1.9\frac{T}{A_b F_u} \]

โดยที่:

• V_f และ T_f คือแรงเฉือนออกแบบและแรงดึงที่กระทำต่อสลักเกลียวตามลำดับ

ข้อ 13.12.2 ระบุว่าต้องตรวจสอบความต้านทานของการเชื่อมต่อตามที่กำหนดในข้อ 13.12.1 ดังนั้นผู้ใช้ควรตรวจสอบสภาวะหลังจากเกิดการลื่น กล่าวคือ เปลี่ยนการถ่ายแรงเฉือนของสลักเกลียวจาก "Friction" เป็น "Bearing – tension and shear interaction"

รายละเอียดการออกแบบ

ในรายละเอียดการออกแบบของการเชื่อมต่อสลักเกลียว ระยะห่างขั้นต่ำและระยะขอบขั้นต่ำถูกตรวจสอบตาม S16-14 – 22.3 โดยตรวจสอบระยะห่างขั้นต่ำ (2.7 d – สามารถแก้ไขได้ใน Code setup) และระยะขอบขั้นต่ำ (1.25 d)