Konstrukcje Stalowe

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki

Projekt 2

Wykonał:
Michał Płaszczak

1. Temat:

Zaprojektować styk śrubowy zwykły wg rys.1 płaskownika o wymiarach b x g wykonanej ze stali obciążony osiowo siłą F. Przyjąć klasę łącznika śrubowego zgodnie z tabelą. Dobrać grubość t blach nakładkowych.

1. Schemat połączenia:

Połączenie nakładkowe dwurzędowe, naprzemienne.

Dane do projektu:

Wymiary płaskownika b x g : 100 x 10 ; b=100, g=10

Materiał płaskownika : S235

Wartość siły osiowej F : 150kN

Klasa łącznika śrubowego 5.8

Dobrano grubość blach nakładkowych : t=6mm

Właściwości stali S235 (odczytane z normy PN-EN 10025-2):

R_e=235 [MPa]

R_m=410[MPa]

F_d=235[MPa]

Do połączenia dobrano wstępnie śrubę M12 klasy 5.8 o parametrach

R_m=520[MPa]

R_e=420[MPa]

Przyjęto otwory okrągłe, średnio dokładne wg. tab.14 maksymalna średnica wynosi :

d₀=d+Δ=12+1=13[mm]

Na podstawie zawartej w normie PN-90/B-03200 tabeli 15 przyjęto wymiary połączenia:

a₁=40[mm]

a₂=35[mm]

a₃= 60[mm]

a=50 [mm]

1. Obliczenia.

   1. Obliczenie dopuszczalnej siły ścinającej S_RV na ścięcie trzpienia (wg. Tabl. 16):

S_Rv = 0.45 • R_m • A_v • m

$$A_{v} = \frac{\pi d^{2}}{4}$$

R_m = 520MPa − dla sruby

m=2 – liczba płaszczyzn ścinania

$$S_{\text{Rv}} = 0.45 \bullet 520 \bullet 10^{6} \bullet \frac{3.14 \bullet 0.012^{2}}{4} \bullet 2 = 52.9\ \lbrack kN\rbrack$$

1. Nośność obliczeniowa S_Rv odczytana z tablicy Z2-2:

S_Rv=26,4[kN] – dla jednej płaszczyzny

S_Rv=2•26, 4=52,8[kN] – dla dwóch płaszczyzn ścinania

1. Obliczenie dopuszczalnej siły dociskającej S_RB na ścięcie trzpienia (wg. Tabl. 16):

Uplastycznienie w skutek docisku trzpienia do ścianki otworu.

S_Rb = α • fd • d • ∑t

$$\alpha = \frac{a_{1}}{d} = \frac{40}{12} = 3.333$$

lub

$$\alpha = \frac{a}{d} - \frac{3}{4} = \frac{50}{12} - \frac{3}{4} = 3.416$$

Do dalszych obliczeń przyjmuje α = 3.416

S_Rb = 3.416 • 235 • 12 • 10 = 108.62kN

1. Sprawdzenie geometrii.

Odległość skrajnej śruby od krawędzi czołowej blachy:

a₁≥α•d

α = 3.416

a₁≥α•d = 3.416 * 12 = 40

przyjmuję a₁=40[mm]

Rozstaw śrub w szeregu:

a ≥ (α+0.75)d = (2.88+0.75)12 = 43.56

Przyjmuję a=50 [mm]

1. Miarodajna nośnośc obliczeniowa śruby wynosi:

S_R = min(S_Rv; S_Rb)=min(52.9; 108.62)= 52.9[kN]

1. Ilość śrub potrzebna po jednej stronie styku z warunku na ścinanie:

$n = \frac{F}{S_{\text{Rv}}} = \frac{150}{52,9} = 2,835$

Przyjęto n = 3

1. Nośność połączenia zakładkowego przy obciążeniu osiowym obliczona wg. wzoru :

N ≤ F_Rj = n • η • S_R

N = 150kN ≤ F_Rj = 3 • 1, 0 • 52.9 = 158, 7[kN]

150kN ≤ 158, 7kN

Warunek został spełniony

Wnioski: Połączenie ma wystarczającą nośność

1. Sprawdzenie nośności osłabionego przekroju:

Sprawdzenie blachy:

Według normy PN-90/B-03200 tab.14 :

d_o = d+

d_o = 12 + 1

d_o = 13[mm]

$$A_{\psi} = A_{n} \bullet \frac{0,8 \bullet R_{m}}{R_{e}} \leq A$$

A_n = (100•10) − d_o • 10

A_n = (100•10) − 13 • 10

A_n = 870 [mm²]

$$A_{\psi} = 870 \bullet \frac{0,8 \bullet 410\lbrack\text{MPa}\rbrack}{235\lbrack\text{MPa}\rbrack}$$

A_ψ = 1214, 3[mm²] 

N ≤  A_ψ  • f_d

150[kN]≤ 1214, 3[mm²]   • 235[MPa]

150[kN]≤ 285, 36[kN]

Warunek został spełniony .

$$A_{\psi} = A_{n} \bullet \frac{0,8 \bullet R_{m}}{R_{e}} \leq A$$

A_n = (100•10) − 2 • d_o • 10

A_n = (100•10) − 2 • 13 • 10

A_n = 740[mm²]

$$A_{\psi} = 740 \bullet \frac{0,8 \bullet 410\lbrack\text{MPa}\rbrack}{235\lbrack\text{MPa}\rbrack}$$

A_ψ = 1032, 9[mm²] 

N ≤  A_ψ  • f_d

150[kN]≤ 1032, 9[mm²]   • 235[MPa]

150[kN]≤ 242, 72[kN]

Warunek został spełniony .

Ostatecznie dobrano dwie śruby M12-5.8 z gwintem na całej długości.