Normové posouzení šroubů a předepnutých šroubů (AISC)

Síly ve šroubech jsou stanoveny metodou konečných prvků. Tahové síly zahrnují páčící síly. Únosnosti šroubů jsou posuzovány podle AISC 360 - Kapitola J3.

Šrouby

Únosnost šroubů v tahu a smyku

Návrhová únosnost v tahu nebo smyku, ϕR_n, a přípustná únosnost v tahu nebo smyku, R_n/Ω, šroubu dotaženého na doraz je stanovena podle mezních stavů přetržení v tahu a přetržení ve smyku takto:

R_n = F_nA_b

ϕ = 0,75    (LRFD, editovatelné v nastavení normy)

Ω = 2,00    (ASD, editovatelné v nastavení normy)

kde:

A_b – jmenovitá plocha průřezu dříku šroubu nebo závitové části bez závitu

F_n – jmenovité napětí v tahu, F_nt, nebo napětí ve smyku, F_nv, z tabulky J3.2

Požadovaná únosnost v tahu zahrnuje veškerý tah vzniklý páčením způsobeným deformací spojovaných částí.

Kombinace tahu a smyku u přípoje s otlačením

Dostupná únosnost šroubu v tahu vystaveného kombinaci tahu a smyku je stanovena podle mezních stavů přetržení v tahu a smyku takto:

R_n = F'_nt A_b    (AISC 360-16 J3-2)

ϕ = 0,75    (LRFD, editovatelné v nastavení normy)

Ω = 2,00    (ASD, editovatelné v nastavení normy)

\( F'_{nt}=1.3 F_{nt} - \frac{f_{rv} F_{nt}}{\phi F_{nv}} \)   (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)

kde:

• F'_nt – jmenovité napětí v tahu upravené o vliv smykového napětí
• F_nt – jmenovité napětí v tahu z tabulky AISC 360-16 J3.2
• F_nv – jmenovité napětí ve smyku z tabulky AISC 360-16 J3.2
• f_rv – požadované smykové napětí při použití kombinací zatížení LRFD nebo ASD. Dostupné smykové napětí spojovacího prvku musí být rovno nebo větší než požadované smykové napětí, f_rv

Únosnost v otlačení v otvorech pro šrouby

Dostupné únosnosti v otlačení, ϕR_n a R_n/Ω, v otvorech pro šrouby jsou stanoveny pro mezní stav otlačení takto:

ϕ = 0,75    (LRFD, editovatelné v nastavení normy)

Ω = 2,00    (ASD, editovatelné v nastavení normy)

Jmenovitá únosnost v otlačení spojovaného materiálu, R_n, je stanovena takto:

Pro šroub v přípoji se standardními otvory:

R_n = 1,2 l_c t F_u ≤ 2,4 d t F_u    (AISC 360-16 J3-6a, J3-6a, c)

Pro šroub v přípoji s drážkovými otvory:

R_n = 1,0 l_c t F_u ≤ 2,0 d t F_u    (AISC 360-16 J3-6a, J3-6e, f)

kde:

• F_u – specifikovaná minimální pevnost v tahu spojovaného materiálu
• d – jmenovitý průměr šroubu
• l_c – světlá vzdálenost ve směru síly mezi hranou otvoru a hranou sousedního otvoru nebo hranou materiálu
• t – tloušťka spojovaného materiálu

Předepnuté šrouby

Návrhová únosnost v prokluzu předepnutého šroubu třídy A325 nebo A490 s vlivem tahové síly Ft

Předpínací síla, která má být použita: AISC 360-10 tab. J3.1.

T_b = 0,7 f_ub A_s

Návrhová únosnost v prokluzu na šroub AISC 360-10 odst. J3.8

R_n = k_SC μ D_u h_f T_b n_s

Využití ve smyku [%]:

U_ts = V / ϕR_n    (LRFD)

U_ts = Ω V / R_n    (ASD)

kde:

• A_s – plocha průřezu šroubu v tahu
• f_ub – mez pevnosti v tahu
• \( k_{SC}=1-\frac{F_t}{D_u T_b n_b} \)   – součinitel pro kombinaci tahu a smyku (LRFD) (J3-5a)
• \( k_{SC}=1-\frac{1.5 F_t}{D_u T_b n_b} \)     – součinitel pro kombinaci tahu a smyku (ASD) (J3-5b)
• μ – střední součinitel tření editovatelný v nastavení normy
• D_u = 1,13 – součinitel vyjadřující poměr střední instalované předpínací síly šroubu k specifikované minimální předpínací síle šroubu
• h_f = 1,0 – součinitel pro vložky
• n_s – počet třecích ploch; posouzení je prováděno pro každou třecí plochu samostatně
• V – smyková síla působící na šroub
• ϕ = 1,0 – součinitel únosnosti pro standardní otvory (LRFD) editovatelný v nastavení normy
• ϕ = 0,7 – součinitel únosnosti pro drážkové otvory (LRFD)
• Ω = 1,5 – součinitel únosnosti pro standardní otvory (ASD) editovatelný v nastavení normy
• Ω = 2,14 – součinitel únosnosti pro drážkové otvory (ASD)