ŠŠŠroubové spojeŠroubové spoje

Šroubované spoje namáhané smykemŠroubované spoje namáhané tahemTřecí spoje (spoje s VP šrouby)

Vůle a rozteče

Vliv páčeníVliv páčení

1Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Kategorie šroubových spojůKategorie šroubových spojůSpoje namáhané smykem

A: spoje namáhané na střih a otlačení všech pevnostních tříd. Nevyžaduje se předpětí ani zvláštní úprava styčných ploch Posudek se provede na střih a otlačení základního materiálu úprava styčných ploch. Posudek se provede na střih a otlačení základního materiálu.

B: třecí spoje se šrouby tříd 8.8 a 10.9, s kontrolovaným utažením – předpjaté šrouby. Smykové zatížení nesmí v mezním stavu použitelnosti způsobit prokluz spoje, v mezním stavu únosnosti k prokluzu může dojít. Posudek: střih, otlačení základního materiálu a prokluz v mezním stavu použitelnosti – návrhová smyková síla při mezním stavu použitelnosti nemá překročit návrhovou použitelnosti návrhová smyková síla při mezním stavu použitelnosti nemá překročit návrhovou únosnost ve střihu .

C: třecí spoje se šrouby tříd 8.8 a 10.9, s kontrolovaným utažením a speciálně upravenými styčnými plochami. Posudek: prokluz a otlačení v mezním stavu únosnosti, spoj namáhaný tahem se má navíc návrhová plastická únosnost v oslabení průřezu v místě děr pro šrouby Nnet,Rd posoudit p p p y net,Rd pv mezním stavu únosnosti.

Spoje namáhané tahem

D: nepředpjaté šroubové spoje spoje namáhané tahem z pevnostních tříd: 4 6 4 8 5 6 5 8 D: nepředpjaté šroubové spoje, spoje namáhané tahem z pevnostních tříd: 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, bez kontrolovaného utažení. Není vhodné pro detaily namáhané na únavu (lze použít pro spoje, které jsou navrženy na zatížení větrem). Posudek na tah a protlačení hlavy šroubu nebo matice.

E: předpjaté šroubové spoje, třecí spoje se šrouby tříd 8.8 a 10.9, s kontrolovaným utažením a E: předpjaté šroubové spoje, třecí spoje se šrouby tříd 8.8 a 10.9, s kontrolovaným utažením a speciálně upravenými styčnými plochami. Jsou vhodné pro detaily namáhané na únavu. Posudek na tah a protlačení hlavy šroubu nebo matice.

2Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Kategorie šroubových spojůKategorie šroubových spojůPosuzovací kritéria

Kategorie Kritérium

Spoje namáhané smykem

Aspoje namáhané ve střihu      

a v otlačení

Fv,Ed ≤ Fv,RdFv,Ed ≤ Fb,Rd

Bspoje odolné prokluzu v 

mezním stavu použitelnosti

Fv,Ed,ser   ≤ Fs,Rd,ser        Fv,Ed ≤ Fv,RdFv,Ed ≤ Fb,Rd

Cspoje odolné prokluzu v mezním stavu únosnosti

Fv,Ed ≤ Fs,RdFv,Ed ≤ Fb,RdFv,Ed ≤ Nnet,Rd

Spoje namáhané tahemSpoje namáhané tahem

Dnepředpjaté šroubové spoje

Ft,Ed ≤ Ft,RdFt,Ed ≤ Bp,Rd

Epředpjaté šroubové spoje

Ft,Ed ≤ Ft,RdFt,Ed ≤ Bp,Rd

3Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Návrhové únosnosti jednotlivého spojovacího prostředku

Způsob porušení Návrhová únosnost jednotlivého spojovacího prostředku 

ubv AfF

α ⋅⋅

Fv,Rdúnosnost ve střihu pro jednu střihovou rovinu

prochází‐li rovina střihu závitem A = As potom αv je rovna: 

0 6 pro 4 6 5 6 8 8

M2

ubvRdv,F

γ=

‐ αv = 0,6   pro  4.6, 5.6, 8.8 

‐ αv = 0,5   pro  4.8, 5.8, 6.8, 10.9

prochází‐li rovina střihu dříkem A = A potom αv je rovna: 

‐ αv = 0,6   pro  pro všechny třídy

fub ‐ jmenovitá hodnota meze pevnosti šroubu

γM2 = 1,25

4Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Způsob porušení  Návrhová únosnost jednotlivého spojovacího prostředku 

ub1 tdfkF

α ⋅⋅⋅⋅=

αb = min ( αd; fub/fu ; 1,0 )

ve směru zatížení:

M2Rdb,F

γ=

Fb,Rdúnosnost v otlačení

šrouby krajní:                αd = e1/3d0šrouby vnitřní:              αd = p1/3d0 ‐ ¼

kolmo na směr zatížení:

šrouby krajní:                k1 = min ( 2,8 e2/d0 ‐1,7; 2,5)šrouby vnitřní:             k1 = min ( 1,4 p2/d0 ‐1,7; 2,5)

fu ‐ jmenovitá hodnota meze pevnosti připojovaného prvkud ‐ průměr šroubut ‐ tloušťka připojovaného prvku

dále platí:0,8 Fb,Rd pro šrouby v nadměrných otvorech 

0,6 Fb,Rd pro šrouby v prodloužených otvorech, jestliže je podélná osa prodlouženého otvoru kolmá na působící sílu 

Fb,Rd ≤ 1,5 fu d t/ γM2  pro jednostřižný spoj s jednou řadou šroubů 

5Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Způsob porušeníNávrhová únosnost jednotlivého spojovacího 

prostředku 

Ft,Rdúnosnost v tahu

k = 0 63 pro zapuštěné šrouby

M2

sub2Rdt,

AfkF

γ⋅⋅

=

k2 = 0,63   pro zapuštěné šrouby

k2 = 0,9   jinak

upmRdp

ftd0,6B ⋅⋅⋅⋅= π

Bp,Rdúnosnost v protlačení

dm ‐ střední průměr kružnice opsané a vepsané do šestihranu hlavy šroubu nebo matice

M2pmRdp, ,γ

tp ‐minimální tloušťka spojovaného prvku

kombinace střihu a tahu 1,01 4F

FFF Edt,Edv, ≤+

1,4FF Rdt,Rdv,

6Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Způsob porušení Návrhová únosnost jednotlivého spojovacího prostředkuZpůsob porušení Návrhová únosnost jednotlivého spojovacího prostředku 

Cp,M3

sRds, F

nkF ⋅

⋅⋅=

γµ

subCp, Af0,7F ⋅⋅=

γM3 = 1,25n počet třecích ploch

Hodnoty ks

M3γ

Fs,Rd

šrouby v obyčejných otvorech 1,00šrouby v nadměrných otovorech nebo krátkých prodložených otvorech s 

osou prodlouženého otovru kolmou na směr síly0,85

šrouby v dlouhých prodloužených otvorech s osou prodlouženého otvoru kolmou na směr síly

0,70únosnost v prokluzu kolmou na směr síly

šrouby v krátkých prodloužených otvorech s osou prodlouženého otvoru ve směru síly

0,76

šrouby v dlouhých prodloužených otvorech s osou prodlouženého otvoru ve směru síly

0,63

µ součinitel tření

A ‐ tryskaný povrch nebo tryskaný povrch s zinkovým povlakem 0,5

B ‐ tryskaný povrch s alkalicko‐zinkovým silikátovým nátěrem 0,4

C ‐ povrch čištěný kartáčem nebo plamenem bez rzi 0,3

D ‐ povrch bez úprav 0,2

7Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Spoje přesné: jmenovitý průměr díry d0 je roven jmenovitému průměru dříku šroubu d

Spoje hrubé: jmenovitý průměr díry d0 je větší jak jmenovitý průměr dříku šroubu d,přičemž vůle nesmí být větší než:

typ šroubu vůle [mm]yp [ ]

M12, M14 1M16, M20, M22, M24 2

> M27 3

Jmenovité vůle v nadměrných dírách pro spoje odolné proti prokluzu nesmějí být větší než:

3 mm pro M124 M14 ž M224 mm pro M14 až M226 mm pro M248 mm pro M27 a větší

Jmenovité rozměry krátkých prodloužených děr pro spoje odolné proti prokluzu nesmí být větší než (dle ČSN 731401):

(d+4) mm pro M12, M14(d+6) mm pro M16, M22( ) p ,(d+8) mm pro M24(d+10) mm pro M37 a větší

Prodloužené díry větších rozměrů se považují za dlouhé prodloužené díry.

8Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Rozteče spojovacích prostředků

minimálnímaximální                   

(spoje v exteriéru)

e1 1,2 d0 4t + 40mm1 , 0

p1 2,2 d0 min(14t; 200 mm)

e2 1,2 d0 4t + 40mm

p2 2,4 d0 min(14t; 200 mm)

e3 1,5 d0

e4 1,5 d0

9Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Vliv páčení stanovení únosnosti náhradního T-profiluVliv páčení, stanovení únosnosti náhradního T-profiluVe spoji dochází vlivem zatížení k deformaci pásnice či čelní desky, což může způsobit páčení šroubů. Deformovanou část nahradíme ekvivalentním T profilem, páčení se pak může vyskytnout ve dvou případech porušení (deformace) T profilu: p p p ( ) p

1. způsob: při úplné plastifikaci náhradního T profilu (pásnice, čelní deska)2. způsob: při porušení šroubů a plastifikaci náhradního T profilu (pásnice, čelní deska)

1. způsob 2. způsob

10Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Náhradním T profilem lze ve šroubových přípojích nahradit tyto komponenty:Náhradním T profilem lze ve šroubových přípojích nahradit tyto komponenty:Pásnice sloupu v ohybuČelní deska v ohybuUhelník na pásnici nosníku v ohybuPatní deska v ohybu od tahuPatní deska v ohybu od tahu

Účinky páčení se nepřímo uvažují při stanovení návrhové únosnosti T profilu v tahu FT,Rd. Návrhovou únosnost T profilu uvažuji jako nejmenší hodnotu ze tří možných způsobů porušení, viz tabulka.

Způsob porušení Návrhová únosnost náhradního T profiluZpůsob porušení Návrhová únosnost náhradního T profilu

1. způsob

mM4

F Rdpl,1,RdT,1,

⋅=

Mpl,1,Rd = 0,25 Σ leff,1 ∙ tf2 ∙ fy / γM0

tf ‐ tloušťka desky (stojina, čelní deska..)

m

leff,1 ‐ účinná délka dle tabulky 1, tabulky 2

fy ‐ jmenovitá hodnota meze kluzu připojovaného prvku

γM0 = 1,00γM0 ,

m ‐ viz obr. 1

11Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Návrhová únosnost T profilu v tahu FT Rd – pokračování: Návrhová únosnost T profilu v tahu FT,Rd pokračování:

Způsob porušení Návrhová únosnost náhradního T profilu

2. způsob

nmFΣnM2

F Rdt,Rd 2, pl,Rd T,2, +

⋅⋅+⋅=

Mpl,2,Rd = 0,25 Σ leff,2 ∙ tf2 ∙ fy / γM0

tf ‐ tloušťka desky (stojina, čelní deska..)

leff,2 ‐ účinná délka dle tabulky 1, tabulky 2

fy ‐ jmenovitá hodnota meze kluzu připojovaného prvku

γM0 = 1,00γM0

m ‐ viz obr. 1

n = min (emin; 1,25 m)

12Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Návrhová únosnost T profilu v tahu FT Rd – pokračování: Návrhová únosnost T profilu v tahu FT,Rd pokračování:

Způsob porušení Návrhová únosnost náhradního T profilu

3. způsob

Rdt,Rd 3, T, FΣF ⋅=

∑Ft,Rd ‐ návrhová únosnost šroubu v tahu

Návrhovou únosnost náhradního T profilu stanovíme:

)F;F;(FminF RdT 3RdT 2RdT 1RdT = )F;F;(F minF RdT,3,RdT,2,RdT,1,RdT, =

13Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Účinné délky vyztužené pásnice sloupu: Účinné délky vyztužené pásnice sloupu:

Tabulka 1 ‐ Účinné délky vyztužené pásnice sloupu

Poloha řady šroubůKruhové porušení Nekruhové porušení

Poloha řady šroubůleff,cp leff,nc

Řada šroubů sousedících s výztuhou

2π m α m

Jiná vnitřní řada šroubů 2π m 4m + 1,25e

Jiná koncová řada

1. Koncová řada šroubů sousedící s výztu výztuhou

2. Koncová řada šroubů3 Vnitřní řada šroubů

Jiná koncová řada šroubů

min (2π m;  π m + 2e1) min (4m + 1,25e;  2m + 0,625e + e1)

Koncová řada šroubů sousedící s výztuhou

min (2π m;  π m + 2e1) α m + 2m + 0,625e + e13. Vnitřní řada šroubů4. Řada šroubů sousedících s 

výztuhou

ý

1. způsob leff,1 = min (leff,nc;  leff,cp)

2. způsob leff,2 = leff,nc

α Graf 1

14Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Účinné délky pro čelní desku: Účinné délky pro čelní desku:

Tabulka 2 ‐ Účinné délky pro čelní desku

Poloha řady šroubůKruhové porušení Nekruhové porušení

l ly

leff,cp leff,nc

Řada šroubů vně tažené pásnice nosníku

min (2π mx;  π mx + w;  π mx + 2e)min (4mx + 1,25ex;  2mx + 0,625ex+ e; 0,5bp; 2mx + 0,625ex + 0,5w)

Řada šroubů pod taženou pásnicí nosníku

2π m α m

Vnitřní řada šroubů 2π m 4m + 1,25e

Koncová řada šroubů  2π m 4m + 1,25e

1. způsob leff,1 = min (leff,nc;  leff,cp)

2. způsob leff 2 = leff nc. působ eff,2 eff,nc

α Graf 1

15Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder

Obrázky k tabulce 1 a tabulce 2:Obrázky k tabulce 1 a tabulce 2:

λ /( ) λ1 = m/(m +e) λ2 = m2/(m +e)

Graf 1 - Hodnoty α

16Spoje ocelových konstrukcí I Ing. Václav Röder