Ruuvien kestävyyksien mitoitusarvot

Transkriptio

1 Ruuven kestävyyksen mtotusarvot Lekkauskestävyyen mtotusarvo (lekettä koht) v fub A Fv,R γ M - kun ruuvn kerteet ovat lekkaustasossa ( A As ): - lujuusluokat 4.6, 5.6 ja 8.8: v 0,6 - lujuusluokat 4.8, 5.8, 6.8 ja 10.9: v 0,5 - kun ruuvn kerteetön osa on lekkaustasossa: - v 0,6 Reunapurstuskestävyyen mtotusarvo k1 b fu t Fb,R γ M mssä b on penn arvosta f ub ; ;1,0. fu on srrettävän voman suunnassa: - levyn pään ruuvelle: e mulle kun pään ruuvelle: p kohtsuorassa suunnassa srrettävään vomaan nähen - reunarvn ruuvelle: e k 1 on penn arvosta,8 1,7 ;,5 0 - mulle kun pään ruuvelle: p k 1 on penn arvosta 1, 4 1, 7 ;, 5 Vetokestävyyen mtotusarvo k fub As Ft,R γ M mssä k 0, 63 uppokantaslle ruuvelle, mulle k 0,9. Ruuvn ja muttern lävstymskestävyyen mtotusarvo B 0,6 π t f / γ p,r m p u M Yhstetty lekkaus- ja vetovoma Fv,E Ft,E + 1, 0 F 1, 4 F v,r t,r 0

2 3..4. Mtotus palamurtumsen suhteen Kuva 11. Keskesen voman rasttama ruuvryhmä ja rtlekatun palan vapaakappalekuva. Palamurtumskestävyyen mtotusarvo V eff,r koostuu palan (vertaa kuva yllä) voman suuntasten svujen nettopnta-alojen lekkauskestävyyestä ja vomaa vastaan kohtsuoran svun vetokestävyyestä. Kun symmetrseen ruuvryhmään kohstuu keskenen kuorma, lasketaan kestävyys seuraavast: fa f u nt yanv Veff,1,R + γ 3γ mssä M M0 A nt on veon rasttama nettopnta-ala A on lekkauksen rasttama nettopnta-ala nv Kuva 1 Epäkeskesen voman rasttama ruuvryhmä ja rtlekatun palan VKK. Kun ruuvryhmään kohstuu epäkeskenen kuorma, palamurtumskestävyyen mtotusarvo lasketaan kaavalla: fa f u nt yanv Veff,,R 0,5 + γ 3γ M M0 Suunntteluohje SFS-EN e anna ohjetta eellä kuvattujen rastusten yhstelmälle, jossa stä osaa, jonka palamurtumsta tarkastellaan, rasttaa vno voma. Tlanne on estetty seuraavassa kuvassa.

3 Kuva 13. Vnon voman rasttama ruuvryhmä Merktään kuvan tlanteessa vaakavomaa (normaalvomaa) vastaavaa kestävyyttä palamurtumsen suhteen V eff,r,h ja pystyvomaa vastaavaa kestävyyttä V eff,r,v. Ylesen kästyksen mukaan yhtesvakutus voaan tarkstaa ns. lneaarsen yhtesvakutuksen avulla seuraavasta ehosta: NE VE + 1, 0 Veff,R,H Veff,R,V Yleensä tämän kaltanen lneaarnen yhtesvakutus on varmalla puolella, jos tehtävään e lty stabluskysymyksä. ESIMERKKI. Tarksta kuvan lttyvän palkn uuman palamurtumskestävyys, kun kyseessä on nvelellnen ltos, jota rasttaa lekkausvoma (mtotusarvo) V E 890 kn. Kummankn palkn teräksen lujuusluokka on S355. Ruuvt M 8.8, reät 0 4.

4 Rastusten jakautumnen ruuvelle Ruuvehn vakuttavat vomat lasketaan ottaen huomoon ltoksen tomnta, ltettäven osen jäykkyys ja tasapanoehot. Eurocoe 3 määrttelee vomen jakautumsen seuraavast : 1. Momentn vakuttaessa ltokseen ssästen vomen jakaantumnen vo olla joko lneaarnen (s.o. vomat ovat verrannollsa kertokesköstä laskettuun etäsyyteen) ta plastsuusteoran mukanen (s.o. jokanen jakaantuma, joka on tasapanossa on hyväksyttävssä eellyttäen, että komponentten kestävyys e ylty ja komponentten stkeys on rttävä).. Kmmoteoran mukasta lneaarsta ssästen vomen jakaantumsta käytetään seuraavssa tapauksssa: kun ruuveja käytetään knntysluokassa C lukumsen kestävässä knntyksessä; lekkausvoman rasttamat knntykset, kun knnttmen lekkauskestävyyen mtotusarvo Fv,R on penemp kun reunapurstuskestävyyen mtotusarvo Fb,R ; kun knntyksn kohstuu sku, värähtely ta kuorman suunnan vahtumnen (tuulkuorma lukuun ottamatta). 3. Kun ltokseen kohstuu van keskenen lekkausvoma, voman voaan olettaa jakaantuvan tasasest knnttmlle eellyttäen, että knnttmen koko ja luokka on sama. Kuva 11. Vomen jakaantumnen ruuvelle. Plastsuusteoran mukanen vomen jakautumnen ruuvelle vo ss olla mnkälanen tahansa eellyttäen, että ruuven kestävyys(lekkaus- ja reunapurstus) e ylty ja että tasapanoehot ovat vomassa. Seuraavan svun kuvassa on estetty yllä olevan lneaarsen jakautuman lsäks velä kolme erlasta plastsuusteoran mukasta ruuven vomajakautumaa.

5 Kuva 1

6 3..5. Momentn ja lekkausvoman rasttama ltos a) Ltoksen rastukset b) Ruuvvomat kmmoteoran mukaan Kuva 13. Ruuvvomat lekkausvoman ja momentn rasttamassa ltoksessa. Kuvan ltosta rasttaa voma P etäsyyellä e kertokesköstä (voman P vakutussuoran etäsyys). Reusoaan voma P vomasysteemks (P, MTarkastellaan ensn lekkausvoman Q P jakautumsta kuvan ltoksen ruuvelle. Sen voaan olettaa jakautuvan tasan kaklle ruuvelle el P QP n mssä n on ltoksen ruuven lukumäärä. Kuvan ruuvryhmälle pelkästä momentsta tuleven ruuvvomen laskemseks kmmoteoraan perustuen ajatellaan ltoksen ltettävän osan kertyvän ruuvkeskön ympär penen kulman ϕ verran. Tällön yksttäseen ruuvn syntyy lekkausvoma Q M, jonka suunta on ruuvkesköstä ruuvn keskpsteeseen prrettyä säettä vastaan kohtsuora. Voman suuruus suoraan verrannollnen kertymä kulmaan ϕ ja etäsyyteen r kertokesköstä el QM k r ϕ mssä k tostaseks tuntematon verrannollsuuskerron. Ruuvn syntyneestä lekkausvomasta aheutuu kertokeskön (ruuvkeskön) suhteen momentt M Q r kr ϕ M Kaksta ruuvesta tuleven momentten summa on M kr ϕ kϕ r

7 Momentten summan tulee olla yhtä suur kun ltosta rasttavan momentn el M kϕ r joka on yhtälö verrannollsuuskertomen k ratkasemseks. Kertomelle k saaaan M k ϕ r ja eelleen yksttäselle ruuvvomalle momentsta M tulee M QM r r Ruuvvomat momentsta ja lekkausvomasta ovat vektorsuureta, josta seuraa, että nen yhteenlasku nouattaa vektoren yhteenlaskusääntöjä. Kuva 14. Ruuvvomen laskemnen yhteen suunnkassäännöllä. Kokonaslekkausvoma ruuvlle on Q QMx + ( QP + QMy) Momentsta M tulevan ruuvvoman Q M komponentt Q Mx ja Q My voaan laskea seuraavast. Olkoon xy koornaatston orgo ruuvkeskössä, jollon y sn r x cos r Ruuvn etäsyys orgosta on r x + y Momentsta aheutuvan ruuvvoman komponentelle saaaan kuvan perusteella y QM x QM r x QM y QM r Voma Q M on vaakasuora, jos ruuvt sjatsevat yhessä pystyrvssä. Koska usemmten ltoksen äärmmästen ruuven pystyetäsyyet ovat suura vaakaetäsyyksn verrattuna, e tehä suurta vrhettä kun oletetaan ulommlle ruuvelle muunkn tyyppsessä ltoksessa QM y 0 Tästä seuraa ruuvn enten rastetulle ruuvelle lausekkeet Qmax QMx + QP Tämä ajattelutapa lähestyy plastsuusteoran käyttöä ruuvvomen määrttämsessä. Tarkastellaan seuraavassa esmerkssä ltoksen ruuvvoma molemmlla tavolla laskettuna.

8 ESIMERKKI. Plarn on htsattu levy kuvan mukasest. Ltosta kuormttaa voma 00 kn etäsyyellä 160 mm ruuvkesköstä. Laske ruuvvomat kmmoteoran perusteella. Laske lsäks ruuvvomat lkman enten rastetulle ruuvelle. ESIMERKKI. Tarksta ohesen kuvan mukasen ltoksen kestävyys, kun ltosta rasttaa lekkausvoma V E 10kN kannattavan palkn (IPE360) uuman kohalla (e45mm). Teräs S355, ruuvt 8.8M16 5kpl, 0 18mm.