Normové posouzení šroubů a předepnutých šroubů podle ruských norem

Šrouby

Šrouby jsou posuzovány podle SP 16, čl. 14.2. Tahová a smyková síla v každém šroubu je stanovena metodou konečných prvků. Páčící síly jsou stanoveny metodou konečných prvků a jsou zohledněny. Každá střižná rovina je posuzována samostatně. Otlačení plechu je posuzováno vůči součtu smykových sil v přilehlých rovinách.

Šroub ve smyku

Šroub namáhaný návrhovou smykovou silou je navrhován podle čl. 14.2.9 a musí splňovat:

\[ N_s \le N_{bs} = R_{bs} A_b \gamma_b \gamma_c \]

kde:

• N_s – smyková síla v jedné rovině šroubu
• N_bs – smyková únosnost šroubu
• R_bs – návrhová pevnost šroubu ve smyku – SP 16, Tabulka 5
• A_b – hrubý průřez šroubu
• γ_b – součinitel podmínek práce šroubového spoje – SP 16, Tabulka 41 – γ_b = 1,0 pro jednošroubové spoje a vícešroubové spoje třídy přesnosti A, γ_b = 0,9 pro vícešroubové spoje třídy přesnosti B a vysokopevnostní šrouby (R_bun ≥ 800 MPa)
• γ_c – součinitel podmínek práce – SP 16, Tabulka 1, upravitelný v nastavení normy

Každá střižná rovina je posuzována samostatně.

Šroub v tahu

Šroub namáhaný návrhovou tahovou silou je navrhován podle SP 16, čl. 14.2.9 a musí splňovat:

\[ N_t ≤ N_{bt} = R_{bt} A_{bn} \gamma_c \]

kde:

• N_t – tahová síla v šroubu
• N_bt – tahová únosnost šroubu
• R_bt – návrhová pevnost v tahu – SP 16, Tabulka 5
• A_bn – čistý průřez šroubu
• γ_c – součinitel podmínek práce – SP 16, Tabulka 1, upravitelný v nastavení normy

Šroub namáhaný kombinací smyku a tahu

Šroub namáhaný současně smykovou a tahovou silou je navrhován podle SP 16, čl. 14.2.13 a musí splňovat:

\[ \sqrt{\left ( \frac{N_t}{N_{bt}} \right ) ^2 + \left ( \frac{N_s}{N_{bs}} \right ) ^2} \le 1.0 \]

kde:

• N_t – tahová síla v šroubu
• N_bt – tahová únosnost šroubu
• N_s – smyková síla v jedné rovině šroubu
• N_bs – smyková únosnost šroubu

Šrouby na otlačení

Plech namáhaný silou od otlačení šroubem ve smyku je navrhován podle SP 16, čl. 14.2.9 a musí splňovat:

\[ N_s ≤ N_{bp} = R_{bp} d_b t \gamma_b \gamma_c \]

kde:

• N_s – smyková síla v šroubu působící na plech
• N_bp – únosnost plechu na otlačení
• R_bp – návrhová pevnost na otlačení; R_bp = 1,6 · R_u pro třídu přesnosti A a R_bp = 1,35 · R_u pro třídu přesnosti B – SP 16, Tabulka 5
• R_un – mez pevnosti připojeného prvku
• d_b – průměr šroubu
• t – tloušťka plechu
• γ_b – součinitel podmínek práce šroubového spoje – SP 16, Tabulka 41
• γ_c – součinitel podmínek práce – SP 16, Tabulka 1, upravitelný v nastavení normy

Každý plech je posuzován samostatně a je zobrazován nejhorší případ. SP 16 neuvádí součinitel podmínek práce šroubového spoje, γ_b, pro případy mimo konstrukční limity. Proto se posouzení na otlačení v takových případech neprovádí.

Třecí spoje

U třecích spojů je požadováno omezení prokluzu a jeho posouzení podle SP 16, čl. 14.3. Tyto šrouby musí být rovněž posouzeny jako spoje na otlačení pro mezní stav únosnosti po vzniku prokluzu. Šroub namáhaný smykovou silou musí splňovat:

\[ N_s \le N_{bf} = Q_{bh} \gamma_b \gamma_c \]

kde:

• N_s – smyková síla působící na jeden předepnutý šroub a jednu třecí rovinu
• N_bf – únosnost jednoho předepnutého šroubu a jedné třecí roviny proti prokluzu
• Q_bh = R_bh A_bn μ / γ_h – návrhová únosnost proti prokluzu jednoho předepnutého šroubu a jedné třecí roviny
• R_bh = 0,7 · R_bun – návrhová předpínací síla v předepnutém šroubu – SP 16, čl. 6.7
• R_bun – mez pevnosti šroubu v tahu
• A_bn – plocha průřezu v tahu
• μ – součinitel tření pro předepnuté šrouby – SP 16, Tabulka 42, upravitelný v nastavení normy
• γ_h – součinitel při utahování šroubů – SP 16, Tabulka 42
  • Standardní otvory: statické zatížení, Δ ≤ 4 mm; dynamické zatížení, Δ ≤ 1 mm:
    • γ_h = 1,12 pro μ ≥ 0,42
    • γ_h = 1,17 pro 0,35 ≤ μ < 0,42
    • γ_h = 1,30 pro μ < 0,35
  • Zvětšené otvory: statické zatížení, Δ > 4 mm; dynamické zatížení, Δ > 1 mm:
    • γ_h = 1,70 pro μ < 0,35
    • γ_h = 1,35 pro μ ≥ 0,35
• Δ – rozdíl průměrů otvoru pro šroub a šroubu
• γ_b – součinitel podmínek práce třecího spoje – SP 16, čl. 14.3.4
• γ_c – součinitel podmínek práce – SP 16, Tabulka 1, upravitelný v nastavení normy

Statické nebo dynamické zatížení lze nastavit v nastavení normy.

Počet účinných styčných ploch, κ, je vždy roven 1, protože každá styčná plocha je posuzována samostatně.

Podle SP 16, čl. 14.3.6, pro šrouby v třecích spojích namáhané kombinací smyku a tahu se součinitel podmínek práce třecího spoje, γ_b, násobí:

\[ \gamma_b = \gamma_b \cdot \left ( 1 - \frac{N_t}{P_b} \right ) \]

kde:

• N_t – tahová síla v šroubu
• P_b = R_bh A_bn – předpínací síla v šroubu
• R_bh = 0,7 · R_bun – návrhová předpínací síla v předepnutém šroubu – SP 16, čl. 6.7
• A_bn – plocha průřezu v tahu

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