Páčení a vysoká tahová síla ve šroubech

Proč je tahová síla ve šroubu větší, než ukazuje ruční výpočet? Proč jsou tahové síly ve šroubech na přípoji typu přípojný plech (žiletka)? Proč se tahové síly ve šroubech liší pro jednotlivé třídy šroubů?

Obecnou odpovědí je použití modelu CBFEM pro výpočty v aplikacích IDEA StatiCa. V rámci analýzy konečných prvků se počítá deformace plechů a dalších komponent, a tak vznikají tahové síly od páčení. Páčicí síly jsou dodatečná zatížení, která se přenášejí také na šrouby.

Výsledné tahové síly ve šroubech se mohou v důsledku páčicích sil značně lišit v závislosti na konstrukci přípoje, pevnosti komponent a účincích zadaného zatížení.

Tahová síla ve smykovém přípojném plechu (žiletka)

Ve většině případů se u smykových plechů (žiletek) používá jeden přípojný plech. Důsledkem toho je, že se na spoji vznikne malá excentricita. Tato excentricita způsobí přídavné páčicí síly na plechách, které vyvolávají tah ve šroubech.

Pokud je použit oboustranný smykový plech a spoj je symetrický, ve šroubech vznikají pouze nepatrné tahové síly. Tyto síly jsou způsobeny deformací přípojných plechů vytvářející přídavnou excentricitu, která vede k tahovým silám ve šroubech.

Neúměrné tahové síly ve šroubech čelní desky

Čím tenčí je čelní deska, tím větší vykazuje deformaci při daných účincích zatížení. Tím vzniká i páčení a na šrouby působí přídavné tahové síly. Pokud má čelní deska dostatečnou tloušťu, a je tedy dostatečně tuhá, jsou páčicí síly eliminovány. Podívejte se, jak je tento účinek demonstrován na jednoduchém příkladu:

a) Čelní deska - tloušťka 10 mm, aplikovaná tahová síla na přípoj 200 kN

Výsledná tahová síla ve 4 šroubech: 61.5 x 4 = 246 kN

b) Čelní deska - tloušťka 40 mm, aplikovaná tahová síla na přípoj 200 kN

Výsledná tahová síla ve 4 šroubech: 49.9 x 4 = 200 kN

Různé tahové síly ve šroubech podle třídy šroubu

Každá třída šroubů má jiný pracovní diagram a jiné hodnoty meze kluzu. Na čelní desce spojující dva nosníky zatížené ohybovým momentem je demonstrováno srovnání tří různých tříd (8.8, 10.9 a 5.6) pro šroub M20.

Pro relativně malé zatěžovací účinky vykazují výsledné tahové síly ve šroubech jednotlivých tříd identické hodnoty.

Ale pro zatěžovací účinky, které vedou k vysokému využití šroubů (a plastifikaci šroubů), se tahové síly liší v závislosti na třídě šroubu. Čím vyšší je třída šroubu, tím vyšší je výsledná tahová síla.

Další informace naleznete v teoretických základech a videozáznamu.