Sprawdzenie normowe śrub i śrub sprężonych według norm australijskich

Siły w śrubach, w tym siły podważające, są wyznaczane metodą elementów skończonych. Nośności śrub są sprawdzane zgodnie z postanowieniami normy.

Śruby

Śruby są sprawdzane zgodnie z Rozdziałem 9.2 Design of bolts. Siła rozciągająca i siła ścinająca w każdej śrubie są wyznaczane metodą elementów skończonych. Siły podważające są uwzględniane zgodnie z zaleceniami Klauzuli 9.1.8. Siły podważające są wyznaczane metodą elementów skończonych. Każda płaszczyzna ścinania jest sprawdzana oddzielnie. Docisk blachy jest sprawdzany w odniesieniu do sumy sił ścinających w pobliskich płaszczyznach.

Śruba na ścinanie

Śruba poddana obliczeniowej sile ścinającej jest projektowana zgodnie z Kl. 9.2.2.1 i powinna spełniać:

\[ V_f^* \le \phi V_f \]

gdzie:

• V_f* – obliczeniowa siła ścinająca
• ϕ = 0,8 – współczynnik nośności (Tabela 3.4) edytowalny w ustawieniach normy
• V_f = 0,62 f_uf A – nominalna nośność na ścinanie śruby
• f_uf – minimalna wytrzymałość na rozciąganie śruby określona w Tabeli 9.2.1
• A – pole przekroju śruby równe A_c lub A_o, odpowiednio: pole przekroju w rdzeniu śruby zgodnie z AS 1275 lub nominalne pole przekroju trzpienia gładkiego śruby. Każda płaszczyzna ścinania jest sprawdzana oddzielnie.

Wartość A_c jest w oprogramowaniu przybliżana funkcją:

A_c = 0,0000163 · A_s² + 0,91682 · A_s − 0,85375

Maksymalna różnica wynosi 0,8 mm² lub 0,5 %.

Współczynnik redukcyjny podany w Tabeli 9.2.2.1 uwzględniający długość zakładkowego połączenia śrubowego wynosi 1,0. Redukcja jest stosowana automatycznie poprzez sprawdzanie każdej śruby oddzielnie.

Zgodnie z Kl. 9.2.2.5, w połączeniach, w których grubość blach wypełniających przekracza 6 mm, nominalna nośność na ścinanie śruby powinna być zredukowana o 15 %. W przypadku połączeń wielopłaszczyznowych redukcja jest stosowana do wszystkich płaszczyzn ścinania.

Śruba na rozciąganie

Śruba poddana obliczeniowej sile rozciągającej jest projektowana zgodnie z Kl. 9.2.2.2 i powinna spełniać:

\[ N_{tf}^* \le \phi N_{tf} \]

gdzie:

• N_tf* – obliczeniowa siła rozciągająca
• ϕ = 0,8 – współczynnik nośności (Tabela 3.4) edytowalny w ustawieniach normy
• N_tf = A_s f_uf – nominalna nośność na rozciąganie śruby
• A_s – pole przekroju czynnego śruby na rozciąganie określone w AS 1275
• f_uf – minimalna wytrzymałość na rozciąganie śruby określona w Tabeli 9.2.1

Śruba poddana jednoczesnym siłom ścinającym i rozciągającym

Śruba wymagająca przeniesienia jednocześnie obliczeniowej siły ścinającej i obliczeniowej siły rozciągającej jest projektowana zgodnie z Kl. 9.2.2.3 i powinna spełniać:

\[ \left ( \frac{V_f^*}{\phi V_f} \right ) ^2 + \left ( \frac{N_{tf}^*}{\phi N_{tf}} \right ) ^2 \le 1.0 \]

gdzie:

• ϕ = 0,8 – współczynnik nośności (Tabela 3.4) edytowalny w ustawieniach normy

Docisk blachy

Blacha poddana obliczeniowej sile docisku od śruby na ścinanie jest projektowana zgodnie z Kl. 9.2.2.4 i powinna spełniać:

\[ V_b^* \le ϕ V_b \]

gdzie:

• ϕ = 0,9 – współczynnik nośności (Tabela 3.4) edytowalny w ustawieniach normy
• \( V_b = 3.2 d_f t_p f_{up} \le a_e t_p f_{up} \) – nominalna nośność na docisk blachy
• d_f – średnica śruby
• t_p – grubość blachy
• f_up – wytrzymałość na rozciąganie blachy
• a_e – minimalna odległość od krawędzi otworu do krawędzi blachy, mierzona w kierunku składowej siły, powiększona o połowę średnicy śruby. Za krawędź blachy uważa się również krawędź sąsiedniego otworu na śrubę

Połączenia cierne

W przypadku połączeń ciernych wymagane jest ograniczenie poślizgu w stanie granicznym użytkowalności i projektowanie zgodnie z Kl. 9.2.3. Śruby te powinny być również sprawdzane jako połączenia dociskowe dla stanu granicznego nośności. Śruba poddana sile ścinającej powinna spełniać:

\[ V_{sf}^* \le ϕ V_{sf} \]

gdzie:

• ϕ = 0,7 – współczynnik nośności (Rozdział 3.5.5) edytowalny w ustawieniach normy
• V_sf = μ N_ti k_h – nominalna nośność na ścinanie śruby
• μ = 0,35 – współczynnik poślizgu określony w Klauzuli 9.2.3.2, edytowalny w ustawieniach normy
• N_ti – minimalna siła sprężenia śruby przy montażu określona w Klauzuli 15.2.2.2

• k _h – współczynnik dla różnych typów otworów, określony w Klauzulach 9.2.3.1 i 14.3.2
  • k _h = 1 dla otworów standardowych (+2 mm dla d _f ≤ 24 mm, +3 mm w pozostałych przypadkach)
  • k _h = 0,85 dla otworów krótkich owalnych (długość otworu ≤ max(1,33 d _f, d _f + 10 mm)) i otworów powiększonych
  • k _h = 0,70 dla otworów długich owalnych

Liczba efektywnych powierzchni styku, n_ei, jest zawsze równa 1, ponieważ każda powierzchnia styku jest sprawdzana oddzielnie.

Śruby w połączeniach ciernych obciążonych jednoczesnym ścinaniem i rozciąganiem powinny spełniać:

\[ \left ( \frac{V_{sf}^*}{ϕ V_{sf}} \right ) + \left ( \frac{N_{tf}^*}{ϕ N_{tf}} \right ) \le 1.0 \]

gdzie:

• V_sf* – obliczeniowa siła ścinająca na śrubę w płaszczyźnie powierzchni styku
• N_tf* – obliczeniowa siła rozciągająca na śrubę
• ϕ = 0,7 – współczynnik nośności (Rozdział 3.5.5) edytowalny w ustawieniach normy
• V_sf – nominalna nośność na ścinanie śruby
• N_tf = N_ti – nominalna nośność na rozciąganie śruby równa minimalnemu sprężeniu śruby przy montażu

Połączenia cierne powinny być również sprawdzane dla stanu granicznego nośności. Typ śruby należy zmienić na dociskowy – interakcja rozciąganie/ścinanie, odpowiednio zwiększyć obciążenia i ponownie sprawdzić złącze.