De ce este forța de întindere într-un șurub mai mare decât cea așteptată dintr-un calcul manual? De ce apar forțe de întindere în șuruburile unei îmbinări cu placă de inimă? De ce sunt forțele de întindere în șuruburi uneori diferite pentru fiecare clasă de șuruburi?
Răspunsul comun este modelul CBFEM utilizat în aplicațiile IDEA StatiCa. Deformarea plăcilor și a altor componente este calculată ca parte a analizei cu elemente finite, astfel că efectul de pârghie intră în acțiune. Forțele de pârghie reprezintă încărcări suplimentare introduse și în șuruburi. Citiți mai multe despre efectul de pârghie într-un articol dedicat.
Ca urmare a efectului de pârghie, forțele de întindere rezultante în șuruburi pot varia considerabil în funcție de proiectarea îmbinării, rezistența componentelor îmbinării și efectele de încărcare aplicate.
Forțe de întindere în șuruburile unei îmbinări cu placă de inimă
În majoritatea cazurilor, plăcile de inimă utilizează o singură placă pentru a conecta elementul. Consecința acestui fapt este că se aplică o excentricitate mică îmbinării. Această excentricitate va genera forțe suplimentare de pârghie pe plăci, care induc întindere în șuruburi.
Dacă se utilizează o placă de inimă dublă și îmbinarea este simetrică, singurele forțe de întindere în șuruburi apar datorită deformării plăcilor de inimă, deoarece prin deformații se produce o excentricitate suplimentară.
Forțe de întindere mai mari în șuruburile unei îmbinări cu placă de capăt
Cu cât placa de capăt este mai subțire, cu atât deformația sub efectele de încărcare date este mai mare. Aceasta adaugă efectul de pârghie și forțe de întindere suplimentare sunt aplicate șuruburilor. Dacă placa de capăt este groasă și, prin urmare, suficient de rigidă, efectul de pârghie este eliminat. Vedeți acest efect demonstrat într-un exemplu simplu:
a) Placă de capăt - grosime 10 mm, forță de întindere aplicată 200 kN
Forța de întindere rezultantă în 4 șuruburi: 61,5 x 4 = 246 kN
b) Placă de capăt - grosime 40 mm, forță de întindere aplicată 200 kN
Forța de întindere rezultantă în 4 șuruburi: 49,9 x 4 = 200 kN
Forțe de întindere diferite în șuruburi în funcție de clasa șurubului
Fiecare clasă de șuruburi are o diagramă de lucru diferită și valori diferite ale limitei de curgere. Într-o îmbinare cu placă de capăt a două grinzi încărcate cu un moment încovoietor, se demonstrează comparația a trei clase diferite de șuruburi (8.8, 10.9 și 5.6) pentru un șurub M20.
Pentru efecte de încărcare relativ reduse, forțele de întindere rezultante în șuruburi pentru fiecare clasă prezintă valori similare.
Dar pentru efecte de încărcare care conduc la un grad de utilizare ridicat al șuruburilor (și plastificare în șuruburi), forța de întindere variază în funcție de clasa șurubului. Cu cât clasa șurubului este mai mare, cu atât forța de întindere rezultantă este mai mare.
Pentru mai multe informații, consultați baza teoretică și înregistrarea video.