Sprawdzenie normowe śrub i śrub sprężonych według norm rosyjskich

Śruby

Śruby są sprawdzane zgodnie z SP 16, pkt 14.2. Siła rozciągająca i siła ścinająca w każdej śrubie są wyznaczane metodą elementów skończonych. Siły podważające są wyznaczane metodą elementów skończonych i uwzględniane. Każda płaszczyzna ścinania jest sprawdzana oddzielnie. Docisk elementu jest sprawdzany względem sumy sił ścinających w pobliskich płaszczyznach.

Śruba na ścinanie

Śruba poddana obliczeniowej sile ścinającej jest projektowana zgodnie z pkt 14.2.9 i powinna spełniać:

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

gdzie:

• N_s – siła ścinająca w jednej płaszczyźnie śruby
• N_bs – nośność śruby na ścinanie
• R_bs – obliczeniowa wytrzymałość śruby na ścinanie – SP 16, Tabela 5
• A_b – pole przekroju brutto śruby
• γ_b – współczynnik warunków pracy połączenia śrubowego – SP 16, Tabela 41 – γ_b = 1,0 dla pojedynczego śrubowania i wielośrubowania klasy dokładności A, γ_b = 0,9 dla wielośrubowania klasy dokładności B i śrub wysokiej wytrzymałości (R_bun ≥ 800 MPa)
• γ_c – współczynnik warunków pracy – SP 16, Tabela 1, edytowalny w ustawieniach normy

Każda płaszczyzna ścinania jest sprawdzana oddzielnie.

Śruba na rozciąganie

Śruba poddana obliczeniowej sile rozciągającej jest projektowana zgodnie z SP 16, pkt 14.2.9 i powinna spełniać:

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

gdzie:

• N_t – siła rozciągająca w śrubie
• N_bt – nośność śruby na rozciąganie
• R_bt – obliczeniowa wytrzymałość na rozciąganie – SP 16, Tabela 5
• A_bn – pole przekroju netto śruby
• γ_c – współczynnik warunków pracy – SP 16, Tabela 1, edytowalny w ustawieniach normy

Śruba poddana jednoczesnym siłom ścinającym i rozciągającym

Śruba obciążona jednocześnie siłami ścinającymi i rozciągającymi jest projektowana zgodnie z SP 16, pkt 14.2.13 i powinna spełniać:

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

gdzie:

• N_t – siła rozciągająca w śrubie
• N_bt – nośność śruby na rozciąganie
• N_s – siła ścinająca w jednej płaszczyźnie śruby
• N_bs – nośność śruby na ścinanie

Śruby na docisk

Płyta poddana sile docisku od śruby na ścinanie jest projektowana zgodnie z SP 16, pkt 14.2.9 i powinna spełniać:

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

gdzie:

• N_s – siła ścinająca w śrubie działająca na warstwę
• N_bp – nośność warstwy na docisk
• R_bp – obliczeniowa wytrzymałość na docisk; R_bp = 1,6 · R_u dla klasy dokładności A i R_bp = 1,35 · R_u dla klasy dokładności B – SP 16, Tabela 5
• R_un – wytrzymałość na rozciąganie łączonego elementu
• d_b – średnica śruby
• t – grubość płyty
• γ_b – współczynnik warunków pracy połączenia śrubowego – SP 16, Tabela 41
• γ_c – współczynnik warunków pracy – SP 16, Tabela 1, edytowalny w ustawieniach normy

Każda płyta jest sprawdzana oddzielnie, a wynik dla przypadku najbardziej niekorzystnego jest prezentowany. SP 16 nie podaje współczynnika warunków pracy połączenia śrubowego, γ_b, dla przypadków wykraczających poza wymagania dotyczące rozmieszczenia łączników. W związku z tym sprawdzenie docisku nie jest wykonywane dla takich przypadków.

Połączenia tarciowe

W przypadku połączeń tarciowych wymagane jest ograniczenie poślizgu i jego sprawdzenie zgodnie z SP 16, pkt 14.3. Śruby te powinny być również sprawdzone jako połączenia dociskowe dla stanu granicznego nośności po wystąpieniu poślizgu. Śruba poddana sile ścinającej powinna spełniać:

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

gdzie:

• N_s – siła ścinająca działająca na jedną śrubę sprężoną i jedną płaszczyznę tarcia
• N_bf – nośność na poślizg jednej śruby sprężonej i jednej płaszczyzny tarcia
• Q_bh = R_bh A_bn μ / γ_h – obliczeniowa nośność na poślizg jednej śruby sprężonej i jednej płaszczyzny tarcia
• R_bh = 0,7 · R_bun – obliczeniowa siła sprężająca w śrubie sprężonej – SP 16, pkt 6.7
• R_bun – wytrzymałość na rozciąganie śruby
• A_bn – pole przekroju czynnego na rozciąganie
• μ – współczynnik tarcia dla śrub sprężonych – SP 16, Tabela 42, edytowalny w ustawieniach normy
• γ_h – współczynnik przy dokręcaniu śrub – SP 16, Tabela 42

  • Otwory normalne: obciążenie statyczne, Δ ≤ 4 mm; obciążenie dynamiczne, Δ ≤ 1 mm:

    • γ_h = 1,12 dla μ ≥ 0,42
    • γ_h = 1,17 dla 0,35 ≤ μ < 0,42
    • γ_h = 1,30 dla μ < 0,35
  • Otwory powiększone: obciążenie statyczne, Δ > 4 mm; obciążenie dynamiczne, Δ > 1 mm:

    • γ_h = 1,70 dla μ < 0,35
    • γ_h = 1,35 dla μ ≥ 0,35
• Δ – różnica między średnicą otworu a średnicą śruby
• γ_b – współczynnik warunków pracy połączenia tarciowego – SP 16, pkt 14.3.4
• γ_c – współczynnik warunków pracy – SP 16, Tabela 1, edytowalny w ustawieniach normy

Obciążenie statyczne lub dynamiczne można ustawić w ustawieniach normy.

Liczba czynnych płaszczyzn tarcia, κ, jest zawsze równa 1, ponieważ każda płaszczyzna jest sprawdzana oddzielnie.

Zgodnie z SP 16, pkt 14.3.6, dla śrub w połączeniach tarciowych obciążonych jednoczesnym ścinaniem i rozciąganiem, współczynnik warunków pracy połączenia tarciowego, γ_b, jest mnożony przez:

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

gdzie:

• N_t – siła rozciągająca w śrubie
• P_b = R_bh A_bn – siła sprężająca w śrubie
• R_bh = 0,7 · R_bun – obliczeniowa siła sprężająca w śrubie sprężonej – SP 16, pkt 6.7
• A_bn – pole przekroju czynnego na rozciąganie

Połączenia tarciowe powinny być również sprawdzane dla stanu granicznego nośności. Typ śruby należy zmienić na dociskowy – interakcja rozciągania i ścinania, odpowiednio zwiększyć obciążenia i ponownie sprawdzić połączenie.