POŁĄCZENIA

2. POŁĄCZENIA NITOWE

Projektowanie połączeń nitowych mocnych
(rys. 2.1), obciążonych siłami działającymi
wzdłuż osi środków ciężkości elementów
łączonych, polega na:

Rys. 2.1. Przykład połączenia nitowego
dwurzędowego

- doborze średnicy nitów,
- obliczeniu liczby nitów, przenoszących dane
obciążenie,
- doborze lub obliczeniu wymiarów części
nitowanych (pasów
blach, kształtowników itp.),
- ustaleniu wszystkich wymiarów projektowanego
połączenia.

W obliczeniach wytrzymałościowych połączeń
nitowych przyjmujemy następujące założenia
upraszczające:

- obciążenie rozkłada się równomiernie na
wszystkie nity (w
rzeczywistości najbardziej obciążone są nity
skrajne),
- w połączeniach nitowanych na gorąco pomija się
wpływ
zmęczenia materiału, przyjmując przy
obciążeniach statycznych
i zmiennych jednakowe naprężenia dopuszczalne
k

n

.

Nity obliczamy z dwóch warunków
wytrzymałościowych:

a) Na ścinanie

(2.1)

b) Na naciski powierzchniowe

(2.2)

F - siła zewnętrzna (obciążenie połączenia
nitowego),
d

o

- średnica otworu nitowego (nitu

zakutego),

g - grubość blachy (dla nitów jednociętych -
grubość

blachy cieńszej, a dla dwuciętych -

grubszej),

m - liczba ścinanych przekrojów w jednym nicie,

)

(lub

4

2

0

t

n

t

k

k

n

m

d

F















0

0

k

d

g

n

F

p









n - liczba nitów, które należy ściąć, aby rozłączyć

połączenie (w połączeniach zakładkowych -
wszystkie nity, w połą czeniach

nakładkowych - nity

łączące

jeden z pasów z

nakładkami),
k

n

- umowne dopuszczalne naprężenia ścinające

(tnące) dla nitów zamykanych na gorąco,
k

o

- dopuszczalny nacisk powierzchniowy między

powierzchnią

boczną nitu i ściankami otworu.

We wzorze 2.2 iloczyn g



d

o

przyjmujemy jako

pole powierzchni nacisku na ściankę otworu.
Wartości umownych dopuszczalnych naprężeń
ścinających dla nitów stalowych, nitowanych na
gorąco, można przyjmować w granicach k

n

= 70 -

170 MPa, zależnie od technologii nitowania, liczby
rzędów nitów i przeznaczenia złącza. W zbiorze
zadań przyjęto dla St0 - k

n

= 90 MPa, dla St3N -

110 MPa oraz dla St44N - 125 MPa.

Dopuszczalne naciski powierzchniowe na ścianki
otworów przyjmuje się w zakresie k

o

= (2 - 4) k

n

;

najczęściej k

o

2,5 k

n

.

Przy obliczaniu nitów stalowych nitowanych na
zimno (d  8 mm) wartość naprężeń

dopuszczalnych k

t

przyjmujemy z tabl. 4, a

dopuszczalne naciski powierzchniowe – średnio k

o

2,5 k

t

.

Porównując warunki wytrzymałościowe 2.1 i 2.2
oraz przyjmując k

o

2,5 k

n

można wyprowadzić

zależność:

(2.3)

Jeżeli warunek ten jest spełniony, wystarczy
obliczać nity z warunku na ścinanie.

m

g

d

2

,

3

0



W konstrukcjach stalowych najczęściej przyjmuje
się d g i przy takim założeniu nity oblicza się:

- na ścinanie - w przypadku nitów jednociętych,
- na naciski powierzchniowe - w przypadku nitów
dwuciętych
(jeżeli d/g  1,6).

Według PN-88/M-82952, 82954 i 82957 (nity ze
łbem kulistym, płaskim i soczewkowym) zalecane
średnice trzpienia nitu wynoszą: d = 1; 1,2; 1,6; 2;
2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 24; 30 i 36 mm.
Oznaczenie nitów stalowych ze łbem kulistym:
NITdxl PN-88/ M-82952.

Dla nitów zamykanych na gorąco (d = 10 - 36 mm)
przyjmujemy d

0

= d + 1 mm, a dla nitów

zamykanych na zimno (d  8 mm) - d

0

 d.

Długość trzonu nitu l ustalamy z zależności: l = l

1

+

l

0

, w której l

1

- łączna grubość części łączonych, l

0

-

naddatek na spęczanie nitu w otworze i na
utworzenie zakuwki. Orientacyjnie przyjmujemy l

0

= (1,3 - l,8)d.

Elementy nitowane (blachy, kształtowniki)
obliczamy najczęściej z warunku
wytrzymałościowego na rozciąganie, uwzględniając
osłabienie rozpatrywanego przekroju przez otwory
nitowe

(2.4)

gdzie:
b - szerokość płaskownika (pasa blachy),
g - grubość blachy lub kształtownika,
S - pole przekroju kształtownika,
n

1

- liczba nitów w obliczanym przekroju blachy

(kształtownika),
k

r

- dopuszczalne naprężenia rozciągające,

przyjmowane z tabl. 4.

r

r

r

r

k

d

g

n

S

F

k

d

g

n

g

b

F























0

1

0

1

lub





Obliczenia wystarczy wykonać dla przekroju
najbardziej narażonego na zniszczenie.

Według rys. 2.1 jest to: dla blach łączonych -
przekrój I-I, a dla nakładek - przekrój II-II.

Jeżeli elementy nitowane są narażone na ściskanie,
wówczas, zgodnie z zaleceniami podanymi w
normie, należy pominąć osłabienie przekroju
otworami pod nity.

Przy obliczaniu długich prętów ściskanych, np. w
kratownicach, należy uwzględnić wpływ
wyboczenia. W tym celu dobiera się (z tabl. 26)
wytrzymałość obliczeniową stali f

d

oraz smukłość

porównawczą



p.

Po obliczeniu nośności obliczeniowej F

obl

= S  f

d

oraz ustaleniu wartości współczynnika
wyboczeniowego



(z tabl. 27) w zależności od

względnej smukłości pręta



=



p

sprawdza się

nośność (stateczność) pręta ściskanego wg wzoru

(2.5)

Podczas projektowania połączeń nitowych należy
uwzględnić podstawowe zalecenia technologiczno -
konstrukcyjne:
- grubość nakładek jednostronnych

powinna

wynosić g

n

l,l g,

a każdej nakładki dwustronnej- g

n

0,65g,

- w skrajnym rzędzie nitów (na rys. 2.1 - przekrój I-
I) należy
umieszczać – w miarę możliwości - tylko jeden nit,
- w kierunku działania obciążenia umieszczać
maksimum 5
rzędów nitów

lub 5 nitów,

- każdy element mocować co najmniej dwoma
nitami.

obl

F

F







Rozstawienie nitów należy projektować tak, aby nie
osłabiać nadmiernie blach, zapewnić dostateczną
wytrzymałość połączenia w pozostałych
przekrojach niebezpiecznych oraz swobodny dostęp
narzędzi przy nitowaniu sąsiednich nitów.

W tym celu przyjmujemy następujące zależności
wymiarowe: t

min

= 2,2d (w połączeniach

zakładkowych) i t

min

= 3d (w połącze-niach

nakładkowych), a = (2 - 3)d, e = (1,5 - 2,5)d, ei =
(l,5 - 2,5), e

2

= (1,5 - 2)d.

W połączeniach nitowych blachownie nity są
obciążone jednocześnie momentem zginającym i
siłą tnącą (rys. 2.2), a zatem różnice w obciążeniu
poszczególnych nitów są znaczne. W takim
przypadku obliczenia przeprowadzamy dla nitu
najbardziej obciążonego:

a) Obliczamy siłę F

max

, wywołaną momentem

zginającym M

g

(wg rys. 2.2).

Obowiązuje zależność

Rys. 2.2. Schemat rozłożenia sił

w złączu

obciążonym

momentem

h

h

F

F

1

max

1



czyli

(2.6)

Moment zginający działa na wszystkie nity po
jednej stronie złącza, stąd:

(2.7)

h

h

F

F

1

max

1













2

2

1

max

2

max

2

1

max

max

1

1

2

...

2

2

h

h

h

M

F

h

h

F

h

h

F

M

h

F

h

F

M

g

g

g







































Przy większej liczbie nitów niż podana na rys.2.2

(2.7a)

b) Obliczamy siłę tnącą T

i

, działającą na 1 nit

(2.8)

c) Siła wypadkowa F, działająca na 1 nit

(2.9)

Średnicę nitu obliczamy wg wzorów 2.1 i 2.2
(przyjmując n = 1). Podany sposób obliczania nitów
w blachownicach jest oparty na danych z literatury
specjalistycznej - przy zastosowaniu uprosz-czeń
dla wyznaczenia F

max

, zwiększających

bezpieczeństwo.







2

max

2

i

g

h

h

M

F

n

T

T 

1

2

1

2

max

T

F

F



