Siły w śrubach są wyznaczane metodą elementów skończonych. Siły rozciągające uwzględniają siły podważające. Nośności śrub są sprawdzane zgodnie z AISC 360 - Rozdział J3.
Śruby
Nośność śrub na rozciąganie i ścinanie
Obliczeniowa nośność na rozciąganie lub ścinanie, ϕRn, oraz dopuszczalna nośność na rozciąganie lub ścinanie, Rn/Ω śruby dokręconej do styku, jest wyznaczana zgodnie ze stanami granicznymi zerwania na rozciąganie i zerwania na ścinanie w następujący sposób:
Rn = FnAb
ϕ = 0,75 (LRFD, edytowalne w ustawieniach normy)
Ω = 2,00 (ASD, edytowalne w ustawieniach normy)
gdzie:
Ab – nominalne pole przekroju trzpienia śruby lub części gwintowanej bez uwzględnienia gwintu
Fn – nominalne naprężenie rozciągające, Fnt, lub naprężenie ścinające, Fnv, z Tablicy J3.2
Wymagana nośność na rozciąganie uwzględnia wszelkie rozciąganie wynikające z działania siły podważającej wywołanej odkształceniem łączonych elementów.
Kombinacja rozciągania i ścinania w połączeniu na docisk
Dostępna nośność na rozciąganie śruby poddanej kombinacji rozciągania i ścinania jest wyznaczana zgodnie ze stanami granicznymi zerwania na rozciąganie i ścinanie w następujący sposób:
Rn = F'nt Ab (AISC 360-16 J3-2)
ϕ = 0,75 (LRFD, edytowalne w ustawieniach normy)
Ω = 2,00 (ASD, edytowalne w ustawieniach normy)
(AISC 360-16 J3-3a LRFD)
(AISC 360-16 J3-3b ASD)
gdzie:
- F'nt – nominalne naprężenie rozciągające zmodyfikowane w celu uwzględnienia wpływu naprężenia ścinającego
- Fnt – nominalne naprężenie rozciągające z Tablicy J3.2 AISC 360-16
- Fnv – nominalne naprężenie ścinające z Tablicy J3.2 AISC 360-16
- frv – wymagane naprężenie ścinające przy zastosowaniu kombinacji obciążeń LRFD lub ASD. Dostępne naprężenie ścinające łącznika musi być równe lub większe od wymaganego naprężenia ścinającego, frv
Nośność na docisk w otworach śrubowych
Dostępne nośności na docisk, ϕRn i Rn/Ω, w otworach śrubowych są wyznaczane dla stanu granicznego docisku w następujący sposób:
ϕ = 0,75 (LRFD, edytowalne w ustawieniach normy)
Ω = 2,00 (ASD, edytowalne w ustawieniach normy)
Nominalna nośność na docisk łączonego materiału, Rn, jest wyznaczana w następujący sposób:
Dla śruby w połączeniu z otworami standardowymi:
Rn = 1,2 lc t Fu ≤ 2,4 d t Fu (AISC 360-16 J3-6a, J3-6a, c)
Dla śruby w połączeniu z otworami owalnymi:
Rn = 1,0 lc t Fu ≤ 2,0 d t Fu (AISC 360-16 J3-6a, J3-6e, f)
gdzie:
- Fu – określona minimalna wytrzymałość na rozciąganie łączonego materiału
- d – nominalna średnica śruby
- lc – odległość w świetle, w kierunku siły, między krawędzią otworu a krawędzią sąsiedniego otworu lub krawędzią materiału
- t – grubość łączonego materiału
Śruby sprężone
Obliczeniowa nośność na poślizg sprężonej śruby klasy A325 lub A490 z uwzględnieniem wpływu siły rozciągającej Ft
Siła sprężenia do zastosowania zgodnie z AISC 360-10 tab. J3.1.
Tb = 0,7 fub As
Obliczeniowa nośność na poślizg na śrubę zgodnie z AISC 360-10 par. J3.8
Rn = kSC μ Du hf Tb ns
Stopień wykorzystania na ścinanie [%]:
Uts = V / ϕRn (LRFD)
Uts = Ω V / Rn (ASD)
gdzie:
- As – pole przekroju czynnego śruby na rozciąganie
- fub – wytrzymałość na rozciąganie
- – współczynnik dla kombinacji rozciągania i ścinania (LRFD) (J3-5a)
- – współczynnik dla kombinacji rozciągania i ścinania (ASD) (J3-5b)
- μ – średni współczynnik tarcia edytowalny w ustawieniach normy
- Du = 1,13 – mnożnik odzwierciedlający stosunek średniej zainstalowanej siły sprężenia śruby do określonej minimalnej siły sprężenia śruby
- hf = 1,0 – współczynnik dla wypełniaczy
- ns – liczba powierzchni tarcia; sprawdzenie jest obliczane oddzielnie dla każdej powierzchni tarcia
- V – siła ścinająca działająca na śrubę
- ϕ = 1,0 – współczynnik nośności dla otworów standardowych (LRFD) edytowalny w ustawieniach normy
- ϕ = 0,7 – współczynnik nośności dla otworów owalnych (LRFD)
- Ω = 1,5 – współczynnik nośności dla otworów standardowych (ASD) edytowalny w ustawieniach normy
- Ω = 2,14 – współczynnik nośności dla otworów owalnych (ASD)
