Šrouby a šroubové přípoje

Model šroubu podle CBFEM

IDEA StatiCa má ve svém řešiči jedinečnou metodu – Component-based Finite Element Method (CBFEM). Model šroubu používaný v CBFEM je popsán a ověřen podle několika norem pro navrhování ocelových konstrukcí. Únosnost a deformační kapacita jsou také porovnány s hlavními experimentálními výzkumnými programy.

V metodě CBFEM (Component-Based Finite Element Method) je šroub se svým chováním v tahu, smyku a otlačení komponentou popsanou závislými nelineárními pružinami. Šroub v tahu je popsán pružinou s počáteční osovou tuhostí, návrhovou únosností, inicializací plasticity a deformační kapacitou. Pro inicializaci plasticity a deformační kapacitu se předpokládá, že plastická deformace nastává pouze v závitové části dříku šroubu.

V naší části Teoretické pozadí najdete více informací o tom, jak metoda CBFEM popisuje a ověřuje šrouby. Pokud chcete vědět více o CBFEM obecně, Obecné teoretické pozadí je rozhodně nejlepším místem, kde začít.

Šrouby podle návrhových norem

Podívejme se, jak CBFEM přistupuje ke šroubům z pohledu jednotlivých návrhových norem. IDEA StatiCa zatím podporuje osm návrhových norem, v nichž je řešen návrh a/nebo konstrukční zásady šroubů a předepnutých šroubů. 

Posouzení šroubů a předepnutých šroubů podle Eurokódu

Počáteční tuhost a návrhová únosnost šroubů ve smyku jsou v CBFEM modelovány podle čl. 3.6 a 6.3.2 normy EN 1993-1-8. Pružina reprezentující otlačení a tah má bilineární silově-deformační chování s počáteční tuhostí a návrhovou únosností podle čl. 3.6 a 6.3.2 normy EN 1993-1-8.

Konstrukční zásady 

Posouzení šroubů se provádí, je-li tato možnost vybrána v nastavení normy. Kontrolují se vzdálenosti od středu šroubu k okrajům plechu a mezi šrouby. Okrajová vzdálenost e = 1,2 a rozteč šroubů p = 2,2 jsou doporučeny v tabulce 3.3 normy EN 1993-1-8. Uživatelé mohou obě hodnoty upravit v nastavení normy.

Posouzení šroubů a předepnutých šroubů podle AISC

Síly ve šroubech jsou stanoveny metodou konečných prvků. Tahové síly zahrnují páčící síly. Únosnosti šroubů jsou posuzovány podle AISC 360 – kapitola J3.

Konstrukční zásady 

Kontroluje se minimální rozteč šroubů a vzdálenost středu šroubu k okraji připojeného prvku. Minimální rozteč 2,66násobku (upravitelná v nastavení normy) jmenovitého průměru šroubu mezi středy šroubů je kontrolována podle AISC 360-16 – J.3.3. Minimální vzdálenost středu šroubu k okraji připojeného prvku je kontrolována podle AISC 360-16 – J.3.4; hodnoty jsou uvedeny v tabulkách J3.4 a J3.4M.

Posouzení šroubů a předepnutých šroubů podle dalších norem

• Posouzení šroubů a předepnutých šroubů podle CISC (Kanada)
• Posouzení šroubů a předepnutých šroubů podle čínské normy (GB)
• Posouzení šroubů podle hongkongské normy (HKG)
• Posouzení předepnutých šroubů podle IS 800 (Indie)
• Posouzení šroubů a předepnutých šroubů podle SP (Rusko)
• Posouzení šroubů a předepnutých šroubů podle AS (Austrálie)

Konstrukční zásady šroubů 

Jak nastavit vzdálenosti

Okrajové vzdálenosti používané pro výpočet únosnosti šroubu v otlačení musí být relevantní pro obecné geometrie plechů, plechy s otvory, výřezy apod.

Algoritmus načte skutečný směr výsledného vektoru smykové síly v daném šroubu a poté vypočítá vzdálenosti potřebné pro posouzení otlačení.

Vzdálenosti ke konci (e₁) a k okraji (e₂) jsou stanoveny rozdělením obrysu plechu do tří segmentů. Koncový segment je vymezen rozsahem 60° ve směru vektoru síly. Okrajové segmenty jsou definovány dvěma rozsahy 65° kolmo na vektor síly. Nejkratší vzdálenost od šroubu k příslušnému segmentu je pak považována za vzdálenost ke konci nebo k okraji.

Vzdálenosti mezi otvory pro šrouby (p₁; p₂) jsou stanoveny virtuálním zvětšením okolních otvorů pro šrouby o polovinu jejich průměru, poté vykreslením dvou přímek ve směru a kolmo na vektor smykové síly. Vzdálenosti k zvětšeným otvorům pro šrouby, které jsou těmito přímkami protnuty, jsou pak v výpočtu považovány za p₁ a p₂.

Ověřovací příklady

Připravili jsme několik ověřovacích příkladů pro porovnání výsledků s jinými výpočetními metodami.

EN

• Šroubovaný přípoj – stykování ve smyku
• Šroubovaný přípoj – interakce smyku a tahu
• Styčník s náběhem – návrh na únosnost

AISC

• Šroubovaný stykový přípoj
• Šroubovaný momentový přípoj s přírubovým plechem – LRFD
• Momentový přípoj s prodlouženou čelní deskou – ASD

Patentovaná technologie pro stavební inženýry

Věděli jste, že náš model šroubu je součástí amerického patentu? Přečtěte si zde o našem úspěchu. 

 Styčník s jedním šroubem – naše řešení 

Někdy potřebuje inženýr navrhnout styčník pouze s jedním šroubem, zejména pokud se předpokládá např. kloub, ztužidlo, táhlo nebo diagonála. Pro modelování a výpočet tohoto typu operace je nutné definovat správný Typ modelu prvku. Více si o tom můžete přečíst zde. 

Šrouby, svary a tuhost styčníku

Šrouby i svary mají své výhody a nevýhody. Jedním z důležitých hledisek při volbě styčníku je jeho plánovaná tuhost. Obecně platí, že šroubovaný styčník není nikdy tak tuhý jako svařovaný styčník.  Pokud zvolíte šroubovaný přípoj, doporučujeme vypočítat tuhost takového přípoje a zohlednit výslednou tuhost v celkové konstrukci. Jak takový výpočet vypadá a co obnáší, si můžete přečíst zde, nebo zhlédnout toto video.

{
  "iframe_title": {
    "name": "Title",
    "type": "text",
    "value": "Připojte se k 10 000 kolegům inženýrům"
  },
  "iframe_description": {
    "name": "Description",
    "type": "text",
    "value": "Získejte odborné inženýrské tipy přímo do své schránky.\nPřihlaste se k odběru newsletteru IDEA StatiCa níže."
  },
  "iframe_url": {
    "name": "iframe URL",
    "type": "text",
    "value": "https://campaign.ideastatica.com/newsletter-subscription"
  },
  "iframe_height": {
    "name": "Height",
    "type": "number",
    "value": 650
  },
  "iframe_width": {
    "name": "Width",
    "type": "number",
    "value": 850
  },
  "visibleinregion": {
    "name": "VisibleInRegion",
    "type": "multiple_choice",
    "value": []
  },
  "regions": {
    "name": "Region",
    "type": "taxonomy",
    "value": [],
    "taxonomyGroup": "region"
  },
  "translation__translation_connector": {
    "name": "Translation Connector",
    "type": "taxonomy",
    "value": [],
    "taxonomyGroup": "languages"
  },
  "translation__force_translation": {
    "name": "Force translation",
    "type": "multiple_choice",
    "value": []
  },
  "translation__translate_standalone_nested_content_items": {
    "name": "Translate standalone nested content items",
    "type": "multiple_choice",
    "value": []
  },
  "translation__last_translation": {
    "images": [],
    "linkedItemCodenames": [],
    "linkedItems": [],
    "links": [],
    "name": "Last translation",
    "type": "rich_text",
    "value": "<p>Translation info:</p>\n<ul>\n  <li>cs-CZ: Translated on 29.5.2026 12:04</li>\n  <li>de-DE: Never translated</li>\n  <li>en-US: Never translated</li>\n  <li>es-ES: Never translated</li>\n  <li>fr-FR: Never translated</li>\n  <li>hu-HU: Never translated</li>\n  <li>it-IT: Never translated</li>\n  <li>ko-KR: Never translated</li>\n  <li>nl-NL: Never translated</li>\n  <li>pl-PL: Never translated</li>\n  <li>pt-PT: Never translated</li>\n  <li>ro-RO: Never translated</li>\n  <li>ru-RU: Never translated</li>\n  <li>th-TH: Never translated</li>\n  <li>tr-TR: Never translated</li>\n  <li>vi-VN: Never translated</li>\n  <li>zh-CN: Never translated</li>\n</ul>\n<p>Publish info:</p>\n<ul>\n  <li>Publish info is available only in the main language</li>\n</ul>"
  },
  "translation__ai_translated": {
    "name": "AI translated",
    "type": "multiple_choice",
    "value": [
      {
        "name": "Translated",
        "codename": "translated"
      }
    ]
  }
}