Waarom is de trekkracht in een bout hoger dan verwacht bij een handberekening? Waarom zijn er trekkrachten in bouten in een plaatverbinding? Waarom zijn de trekkrachten in bouten soms verschillend voor elke boutkwaliteit?
Het gebruikelijke antwoord is het CBFEM-model dat wordt gebruikt in IDEA StatiCa-toepassingen. De vervorming van platen en andere onderdelen wordt berekend als onderdeel van de eindige-elementenanalyse en zo komen de wrikkrachten in actie. De wrikkrachten zijn de extra belastingen die ook op de bouten worden uitgeoefend.
Als gevolg van de wrikkrachten kunnen de resulterende trekkrachten in bouten sterk variëren, afhankelijk van het ontwerp van de verbinding, de sterkte van de verbindingsdelen en de toegepaste belastingseffecten.
Trekkrachten in bouten van een lipplaatverbinding
In de meeste gevallen gebruiken dwarskrachtverbindingen één plaat om de ligger te verbinden. Het gevolg hiervan is dat we een kleine excentriciteit toepassen op de verbinding. Deze excentriciteit veroorzaakt extra wrikkrachten op de platen, wat trek in de bouten veroorzaakt.
Als een dubbelzijdige lipplaat wordt gebruikt en de verbinding symmetrisch is, ontstaan de enige trekkrachten in de bouten door de vervorming van de lipplaten omdat met de vervormingen extra excentriciteit wordt geproduceerd.
Hogere trekkrachten in bouten van een kopplaatverbinding
Hoe dunner de kopplaat is, hoe meer vervorming deze onder de gegeven belastingseffecten heeft. Dit voegt de wrikkende werking toe en er worden extra trekkrachten uitgeoefend op de bouten. Als de eindplaat dik en dus stijf genoeg is, vallen de wrikkrachten weg. Bekijk dit effect in een eenvoudig voorbeeld:
a) Kopplaat - dikte 10 mm, toegepaste trekkracht 200 kN
Resulterende trekkracht in 4 bouten: 61,5 x 4 = 246 kN
b) Kopplaat - dikte 40 mm, toegepaste trekkracht 200 kN
Resulterende trekkracht in 4 bouten: 49,9 x 4 = 200 kN
Verschillende trekkrachten in bouten door de boutkwaliteit
Elke boutkwaliteit heeft een ander werkdiagram en verschillende waarden van de vloeigrens. In een kopplaatverbinding van twee balken belast met een buigend moment wordt de vergelijking van drie verschillende boutkwaliteiten (8.8, 10.9 en 5.6) van een M20 bout aangetoond.
Voor relatief lage belastingseffecten vertonen de resulterende trekkrachten in bouten van elke kwaliteit vergelijkbare waarden.
Maar bij belastingseffecten die resulteren in een hoge belasting van bouten (en plastificatie in bouten) varieert de trekkracht afhankelijk van de boutkwaliteit. Hoe hoger de boutkwaliteit, hoe hoger de resulterende trekkracht.
Zie voor meer informatie de theoretische achtergrond en de video-opname.