Δείτε το παρακάτω βίντεο για μια αναλυτική περιγραφή της αριθμομηχανής, και επισκεφθείτε τη λίστα αναπαραγωγής μας στο YouTube για περισσότερες επεξηγήσεις θεωρίας μηχανικής και επιδείξεις σχεδίασης μπουλονιών για EN 1993-1-8, ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100, και AISC 360-16.

Η διατμητική αντοχή του μπουλονιού είναι η ικανότητα ενός μπουλονιού να αντιστέκεται σε δυνάμεις που προσπαθούν να προκαλέσουν την ολίσθηση του μπουλονιού κατά μήκος ενός επιπέδου κάθετου στον άξονά του. Οι περισσότερες βιδωτές συνδέσεις βασίζονται στην ικανότητα διάτμησης των μπουλονιών για να παρέχουν σταθερότητα στη σύνδεση. Για παράδειγμα, Οι βιδωτές συνδέσεις ματίσματος υπόκεινται σχεδόν αποκλειστικά σε δυνάμεις διάτμησης. Ο υπολογιστής διατμητικής αντοχής μπουλονιών SkyCiv έχει σχεδιαστεί για να βοηθά στον υπολογισμό των μεμονωμένων δυνάμεων και χωρητικότητας μπουλονιών για συνδυασμένα φορτία διάτμησης και εφελκυσμού.

Τα μπουλόνια είναι ξεχωριστά ικανά να αντιστέκονται στις δυνάμεις τάνυσης και διάτμησης. Αν και θεωρητικά τα μπουλόνια θα μπορούσαν επίσης να χρειαστούν στιγμές και δυνάμεις συμπίεσης, Τα μπουλόνια έχουν συντελεστή μικρής διατομής που σημαίνει ότι η αντίσταση ροπής είναι σχετικά μικρή και οι λεπτομέρειες σύνδεσης συχνά έχουν δυνάμεις συμπίεσης που επιλύονται μέσω της επαφής πλάκας σε πλάκα.

Τα περισσότερα πρότυπα σχεδίασης στον κόσμο περιγράφουν μόνο την ικανότητα ενός μπουλονιού σε τάση και διάτμηση, καθώς τα μπουλόνια αναμένεται να δέχονται μόνο αυτούς τους τύπους φορτίων.

Οι δυνάμεις εντός επιπέδου επιλύονται στην ομάδα μπουλονιών μέσω διάτμησης. Η ομάδα μπουλονιών έχει διαμορφωθεί έτσι ώστε να κατανέμει ομοιόμορφα τις άμεσες δυνάμεις εντός του επιπέδου και να λαμβάνει δυνάμεις στρέψης ανάλογες με την απόσταση από τα μπουλόνια στιγμιαίο σημείο περιστροφής (ICR) που μπορεί γενικά να ληφθεί ως το κέντρο. Επομένως, Τα μπουλόνια με τις υψηλότερες δυνάμεις διάτμησης είναι πάντα τα μπουλόνια που βρίσκονται πιο μακριά από το ICR.

Η διατμητική δύναμη του μπουλονιού σχεδιασμού μπορεί να υπολογιστεί βρίσκοντας τη δύναμη διάτμησης του μπουλονιού σε κάθε μία από τις κατευθύνσεις εντός του επιπέδου και στη συνέχεια συνδυάζοντάς τες σε μια προκύπτουσα διατμητική δύναμη. Η ικανότητα διάτμησης μπουλονιού για ένα μόνο μπουλόνι μπορεί στη συνέχεια να συγκριθεί με την κρίσιμη διάτμηση μπουλονιού που αναπτύσσεται για ένα μόνο μπουλόνι εντός της ομάδας.

Η διατμητική αντοχή του μπουλονιού μπορεί γενικά να υπολογιστεί με τον ακόλουθο γενικό τύπο:

Β_φά = 0.6 * φά_εε * ΕΝΑ

όπου:

• φά_εε είναι η ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού του μπουλονιού
• A είναι η περιοχή διατομής που τέμνεται για ένα μπουλόνι

Το AS 4100 πιο συγκεκριμένα υπολογίζει τη διατμητική αντοχή του μπουλονιού με την ακόλουθη εξίσωση:

ϕV_φά = ϕ * 0.62 * φά_εε * κ_ρ * κ_rd * (ν_ν * ΕΝΑ_ντο + ν_Χ * ΕΝΑ_ο)

όπου:

• ϕ = 0.8
• φά_εε είναι η ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού του μπουλονιού
• κ_ρ είναι ένας συντελεστής μείωσης για συνδέσεις με βιδωτή περιτύλιξη
• κ_rd είναι ένας παράγοντας μείωσης για να ληφθεί υπόψη η μειωμένη ολκιμότητα του βαθμού 10.9 μπουλόνια
• ν_ν είναι ο αριθμός των επιπέδων διάτμησης με νήματα που τέμνουν το επίπεδο διάτμησης
• ΕΝΑ_ντο είναι η περιοχή διατομής των μπουλονιών μέσω των σπειρωμάτων τους (γνωστό ως πυρήνας, μικρή ή ριζική περιοχή του μπουλονιού)
• ν_Χ είναι ο αριθμός των επιπέδων διάτμησης χωρίς νήματα που τέμνουν το σχέδιο διάτμησης
• ΕΝΑ_ο είναι η ονομαστική περιοχή του απλού στελέχους του μπουλονιού

φάή βαθμό 4.6 Μπουλόνι M12 με ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού ί 400 MPa με 1 διατμητικό επίπεδο που τέμνει το στέλεχος του μπουλονιού μπορούμε να υπολογίσουμε τη διατμητική ικανότητα ως:

ϕVf = 0.8 * 0.62 * 400 MPa * 1 * 1* ( 0 * Μετα Χριστον + 1 * 113 χιλ²) = 22.4 ΚΝ

Το ΕΝ 1993-1-8:2005 (EC3) υπολογίζει τη διατμητική ικανότητα του μπουλονιού ως:

φά_β,Rd = α_β * φά_{Η δομική αντοχή σχεδιασμού ενός πασσάλου σκυροδέματος είναι ισοδύναμη με την τελική αντοχή σχεδιασμού} * ΕΝΑ * β_lf / γ_Μ2

όπου:

• α_β = 0.6 για βαθμό 4.6, 5.6 και 8.8 μπουλόνια και 0.5 σε διαφορετική περίπτωση
• φά_{Η δομική αντοχή σχεδιασμού ενός πασσάλου σκυροδέματος είναι ισοδύναμη με την τελική αντοχή σχεδιασμού} είναι η απόλυτη αντοχή σε εφελκυσμό του μπουλονιού
• A είναι η περιοχή διατομής του μπουλονιού
  • Α = Α_μικρό (περιοχή εφελκυσμού του μπουλονιού) εάν το επίπεδο διάτμησης διέρχεται από τα σπειρώματα του μπουλονιού
  • Α = Αγ (μεικτή διατομή του μπουλονιού) εάν το επίπεδο διάτμησης δεν διέρχεται από τα σπειρώματα του μπουλονιού
• β_lf συντελεστής μείωσης για βιδωμένες συνδέσεις περιτύλιξης
• γ_Μ2 = 1.25

Για βαθμό 4.6 Μπουλόνι M12 με ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού ί 400 MPa με 1 διατμητικό επίπεδο που τέμνει το στέλεχος του μπουλονιού μπορούμε να υπολογίσουμε τη διατμητική ικανότητα ως:

ϕVf = 0.6 * 400 MPa * 113 mm2 * 1 / 1.25 = 21.7 ΚΝ

Η AISC 360-16 υπολογίζει τη διαθέσιμη ικανότητα διάτμησης του μπουλονιού για τον σχεδιασμό επιτρεπόμενης αντοχής (ASD) όπως και:

_{Ρν / δεν θέτουν την ίδια σχεδιαστική πρόκληση με τις στιγμιαίες συνδέσειςnv * ΕΝΑσι / Ω}

_{και υπολογίζει τη διαθέσιμη ικανότητα διάτμησης του μπουλονιού για το σχεδιασμό του συντελεστή φορτίου και αντίστασης (LRFD) όπως και:}

ϕ * Ρ_ν = ϕ * φά_nv * ΕΝΑ_σι

όπου:

• ϕ = 0.75 για σχεδιασμό LRFD
• Ω = 2 για τη μέθοδο σχεδιασμού ASD
• φά_nv είναι η ονομαστική διατμητική αντοχή από τον Πίνακα J3.2, τυπικά:
  • Εάν το επίπεδο διάτμησης περιλαμβάνει νήματα (Ν) μετά ο Φ_nv= 0.450 * φά_εσύ
  • Εάν το επίπεδο διάτμησης εξαιρεί τα νήματα (Χ) μετά ο Φ_nv= 0.563 * φά_εσύ
  • _{όπου Fεσύ} είναι η απόλυτη αντοχή σε εφελκυσμό του μπουλονιού
• ΕΝΑ_σι είναι η μεικτή επιφάνεια διατομής του μπουλονιού

Για ομάδα Α (Fu = 120 ksi) 1" διαμέτρου μπουλόνι με 1 διατμητικό επίπεδο που τέμνει το στέλεχος του μπουλονιού (Χ) μπορούμε να υπολογίσουμε τη διατμητική ικανότητα ως:

ϕ * Rn = 0.75 * 0.563 * 120 * 1^ 2 * π / 4 = 39.8 δέρμα μόσχου ακατέργαστου

Έλεγχος διάτμησης και ρουλεμάν ομάδας μπουλονιών / Ω = 0.563 * 120 * 1^ 2 * π / 4 / 2 = 26.5 δέρμα μόσχου ακατέργαστου

Οι χρήστες μπορούν να δημιουργήσουν εκεί τα δικά τους γραφήματα διατμητικής αντοχής μπουλονιών χρησιμοποιώντας τον υπολογιστή χωρητικότητας ομάδας μπουλονιών SkyCiv QD για διαφορετικά πρότυπα παγκοσμίως.

Ένας χρήστης μπορεί να καθορίσει εισόδους στο QD για να ταιριάζει με τις απαιτήσεις του έργου και να δημιουργήσει ένα σύνολο κοινών χωρητικοτήτων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αναφορά για έργα. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας τρεις εκτελέσεις του AS 4100:2020 Χωρητικότητα ομάδας μπουλονιών μπορεί να αρχίσει να κατασκευάζεται ένα απλό τραπέζι.

Η αντοχή του μπουλονιού μπορεί γενικά να υπολογιστεί με την ακόλουθη εξίσωση:

Ntf = Ως * αστείος

όπου:

• A είναι η περιοχή εφελκυστικής τάσης του μπουλονιού
• fy είναι η ελάχιστη αντοχή διαρροής του μπουλονιού

Η αντοχή του μπουλονιού αναφέρεται στην ικανότητα των μπουλονιών να αντιστέκονται στο τράβηγμα ή εντάσεως δυνάμεις κατά μήκος του άξονά του. Αυτή η αντοχή είναι ιδιαίτερα κρίσιμη όταν μια ομάδα μπουλονιών απαιτείται να αντισταθεί σε ροπές, καθώς οι ροπές συνήθως επιλύονται από ένα μπουλόνι που παίρνει δυνάμεις τάνυσης σε κάποια απόσταση του βραχίονα μοχλού μακριά από το σημείο περιστροφής. Αν και θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε συντηρητικά την αντοχή διαρροής του μπουλονιού στο σχέδιο αντοχής σε τάνυση, τα περισσότερα πρότυπα σε όλο τον κόσμο χρησιμοποιούν την τελική αντοχή του μπουλονιού όταν εξετάζουν την αντοχή σε εφελκυσμό ενός μπουλονιού.

Η διατμητική αντοχή του μπουλονιού μπορεί γενικά να υπολογιστεί με την ακόλουθη γενική εξίσωση:

Ν_στ = Α_μικρό * φά_εε

όπου:

• A είναι η περιοχή εφελκυστικής τάσης του μπουλονιού
• φά_εε είναι η ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού του μπουλονιού

Οι δυνάμεις λόγω αξονικών φορτίων θεωρείται ότι είναι ομοιόμορφα κατανεμημένες σε όλα τα μπουλόνια.

Οι δυνάμεις λόγω εφαρμοζόμενων ροπών κατανέμονται με βάση είτε πλαστική είτε ελαστική ανάλυση.

Ενδέχεται να αναπτυχθούν δυνάμεις τάσης ή συμπίεσης σε μπουλόνια, Ωστόσο, δεδομένου ότι οι δυνάμεις συμπίεσης στην πραγματικότητα αναμένεται να επιλυθούν με επαφή πλάκα με πλάκα, μόνο η κρίσιμη δύναμη τάσης υιοθετείται για τους ελέγχους σχεδιασμού.

Η μέγιστη τάση του μπουλονιού μπορεί να βρεθεί συνδυάζοντας τις δυνάμεις τάνυσης του μπουλονιού που αναπτύσσονται μέσω αξονικής φόρτισης και ροπών. Η χωρητικότητα τάνυσης μπουλονιού για ένα μόνο μπουλόνι μπορεί στη συνέχεια να συγκριθεί με την κρίσιμη τάση του μπουλονιού που αναπτύσσεται για ένα μόνο μπουλόνι εντός της ομάδας.

Μια ομάδα μπουλονιών μπορεί να αντισταθεί καλύτερα στις δυνάμεις από τα μεμονωμένα μπουλόνια, καθώς οι ροπές μπορούν να επιλυθούν με την πίεση των μπουλονιών (ή συμπίεση) δυνάμεις σε κάποια απόσταση του μοχλοβραχίονα. Αυτό χρησιμοποιεί την ικανότητα των μπουλονιών σε τάνυση για να επιλύει ροπές προκειμένου να αντισταθμίσει το συντελεστή μικρής διατομής του.

Για παράδειγμα, ένα μόνο μπουλόνι M12 με αντοχή διαρροής ίση με 240 MPa και αντοχή σε εφελκυσμό του 400 Το MPa θα είχε ένα 0.04 Χωρητικότητα ροπής kN.m. Ωστόσο, το μπουλόνι έχει χωρητικότητα τάνυσης 27 ΚΝ (για το AS 4100:2020) και αν συνδέσουμε δύο μπουλόνια M12 μεταξύ τους σε απόσταση μεταξύ τους 100 mm μπορούμε να επιλύσουμε α 2.7 kN.m στιγμή. Αυτό δίνει χωρητικότητα ροπής 30 φορές μεγαλύτερη από ό,τι αν χρησιμοποιούσαμε απλώς τη χωρητικότητα ροπής των μεμονωμένων τμημάτων.

Το AS 4100 υπολογίζει την αντοχή σε εφελκυσμό του μπουλονιού ως:

ϕ Ν_στ = ϕ * ΕΝΑ_μικρό * φά_εε

όπου:

• ϕ = 0.8
• ΕΝΑ_μικρό είναι η περιοχή τάσης εφελκυσμού του μπουλονιού (από AS 1275)
• φά_εε είναι η ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού του μπουλονιού

Για βαθμό 4.6 Μπουλόνι M12 με ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού ί 400 MPa μπορούμε να υπολογίσουμε την εφελκυστική ικανότητα ως:

ϕ Ν_στ = 0.8 * 84.3 χιλ² * 400 MPa = 27 ΚΝ

Ο Ευρωκώδικας 3 υπολογίζει την αντοχή σε εφελκυσμό του μπουλονιού ως:

φά_τ,Rd = κ₂ * φά_{Η δομική αντοχή σχεδιασμού ενός πασσάλου σκυροδέματος είναι ισοδύναμη με την τελική αντοχή σχεδιασμού} * ΕΝΑ_μικρό * / γ_Μ2

όπου:

• k2 είναι 0.63 για μπουλόνια βύθισης και 0.9 σε διαφορετική περίπτωση
• ΕΝΑ_μικρό είναι η περιοχή τάσης εφελκυσμού του μπουλονιού (από AS 1275)
• φά_{Η δομική αντοχή σχεδιασμού ενός πασσάλου σκυροδέματος είναι ισοδύναμη με την τελική αντοχή σχεδιασμού} είναι η ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού του μπουλονιού
• γ_Μ2 = 1.25

Για βαθμό 4.6 Μπουλόνι M12 με ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού ί 400 MPa μπορούμε να υπολογίσουμε την εφελκυστική ικανότητα ως:

φά_τ,Rd = 0.9 * 84.3 χιλ² * 400 MPa / 1.25 = 24.3 ΚΝ

Η AISC 360-16 υπολογίζει τη διαθέσιμη χωρητικότητα τάνυσης του μπουλονιού για τον σχεδιασμό επιτρεπόμενης αντοχής (ASD) όπως και:

_{Ρν / δεν θέτουν την ίδια σχεδιαστική πρόκληση με τις στιγμιαίες συνδέσειςnt * ΕΝΑσι / Ω}

_{και υπολογίζει τη διαθέσιμη ικανότητα τάνυσης του μπουλονιού για το σχεδιασμό του συντελεστή φορτίου και αντίστασης (LRFD) όπως και:}

ϕ * Ρ_ν = ϕ * φά_nt * ΕΝΑ_σι

όπου:

• ϕ = 0.75 για σχεδιασμό LRFD
• Ω = 2 για τη μέθοδο σχεδιασμού ASD
• φά_nt είναι η ονομαστική αντοχή εφελκυσμού από τον Πίνακα J3.2, τυπικά:
  • φά_nt= 0.75 * φά_εσύ
  • _{όπου Fεσύ} είναι η απόλυτη αντοχή σε εφελκυσμό του μπουλονιού
• ΕΝΑ_σι είναι η μεικτή επιφάνεια διατομής του μπουλονιού

Για ομάδα Α (Fu = 120 ksi) 1" διαμέτρου μπουλόνι με 1 διατμητικό επίπεδο που τέμνει το στέλεχος του μπουλονιού (Χ) μπορούμε να υπολογίσουμε την ικανότητα τάσης ως:

ϕ * Rn = 0.75 * 0.75* 120 * 1^ 2 * π / 4 = 53 δέρμα μόσχου ακατέργαστου

Έλεγχος διάτμησης και ρουλεμάν ομάδας μπουλονιών / Ω = 0.75* 120 * 1^ 2 * π / 4 / 2 = 35.3 δέρμα μόσχου ακατέργαστου

Παρόμοια με το διάγραμμα αντοχής στη διάτμηση του μπουλονιού, ένας χρήστης μπορεί επίσης να χρησιμοποιήσει τον υπολογιστή χωρητικότητας ομάδας μπουλονιών SkyCiv QD για να δημιουργήσει γραφήματα αντοχής τάσης για ένα έργο. Για παράδειγμα, το παρακάτω διάγραμμα κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας τρεις εκδόσεις του AS4100:2020 Υπολογιστής χωρητικότητας ομάδας Bolt

Τα μοντέλα ομάδων μπουλονιών συχνά κατανέμουν δυνάμεις συμπίεσης σε μπουλόνια στην πλευρά συμπίεσης της σύνδεσης.

Δυνάμεις συμπίεσης όμως, γενικά αναμένεται να επιλυθούν μέσω επαφής πλάκας σε πλάκα και οι λεπτομέρειες σύνδεσης συχνά σημαίνουν ότι τα μπουλόνια θα δεσμεύονται μόνο σε τάση.

Επομένως οι δυνάμεις συμπίεσης του μπουλονιού στη μοντελοποίηση iείναι μια εξιδανίκευση για την απλοποίηση των υπολογισμών, αλλά εάν ένα μπουλόνι απαιτείται πραγματικά για να δεχτεί δυνάμεις συμπίεσης, αυτό είναι κάτι που πρέπει να ληφθεί υπόψη από τον μηχανικό.

Οι δυνάμεις συμπίεσης μπουλονιών μπορούν να βρεθούν με τον υπολογιστή χωρητικότητας ομάδας μπουλονιών SkyCiv αντιστρέφοντας τις κατευθύνσεις φορτίου και λαμβάνοντας τη δύναμη τάνυσης στο αντίστροφο μοντέλο. Ένα άνω όριο για την ικανότητα συμπίεσης μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας την ικανότητα εφελκυσμού, Ωστόσο, η ικανότητα συμπίεσης θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη την πιθανότητα λυγισμού.

Ο μηχανισμός αστοχίας διάτμησης μπλοκ μπορεί να αναπτυχθεί σε μια πλάκα λόγω των οπών του μπουλονιού που μειώνουν την ικανότητα διατομής της πλάκας.

Γενικά, έχουμε μειωμένη αποτελεσματική επιφάνεια για εφελκυσμό και ικανότητα διάτμησης στην πλάκα λόγω των οπών των μπουλονιών που κόβονται στην πλάκα.

Συνήθως τα πρότυπα απαιτούν ότι η ικανότητα εφελκυσμού μιας πλάκας εκτιμάται με τον υπολογισμό της αντοχής διαρροής της πλάκας πολλαπλασιάζοντας τη μεικτή επιφάνεια της πλάκας με την αντοχή διαρροής του χάλυβα. Όταν υπάρχουν οπές για μπουλόνια, η αντοχή σε θραύση της τάσης των πλακών θα πρέπει επίσης να εκτιμάται πολλαπλασιάζοντας την καθαρή επιφάνεια της πλάκας με την τελική αντοχή εφελκυσμού της χαλύβδινης πλάκας. Αυτό είναι:

• Ικανότητα εφελκυσμού = F_και * ΕΝΑ_σολ
• Ικανότητα θραύσης σε εφελκυσμό = F_εσύ * ΕΝΑ_ν

Ομοίως η ικανότητα διάτμησης πλάκας υπολογίζεται λαμβάνοντας το ελάχιστο της μεικτής επιφάνειας της χαλύβδινης πλάκας πολλαπλασιαζόμενο επί 60% της αντοχής διαρροής και της καθαρής επιφάνειας της χαλύβδινης πλάκας πολλαπλασιαζόμενη επί 60% της τελικής αντοχής εφελκυσμού της χαλύβδινης πλάκας. Αυτό είναι:

• Διατμητική ικανότητα διαρροής = 0.6 * φά_και * ΕΝΑ_σολ
• Ικανότητα διάτμησης = 0.6 * φά_εσύ * ΕΝΑ_ν

Μπορεί επίσης να έχουμε μια συνδυασμένη αστοχία τάσης και διάτμησης στην πλάκα η οποία αναφέρεται ως διάτμηση μπλοκ. Όλες οι οπές των μπουλονιών συλλέγουν ένα τμήμα της πλάκας. Πιθανοί μηχανισμοί αστοχίας διάτμησης μπλοκ φαίνονται στην παρακάτω εικόνα.

Υπάρχουν μικρές παραλλαγές στον τρόπο υπολογισμού της χωρητικότητας σε πρότυπα σε όλο τον κόσμο, αλλά όλες υπολογίζονται μέσω της ίδιας γενικής προσέγγισης συνδυασμού της ικανότητας της περιοχής που αστοχεί σε διάτμηση με την ικανότητα της περιοχής που αστοχεί σε τάση.

Όπου η τάση εφελκυσμού στο τμήμα δεν είναι ομοιόμορφη, η συνιστώσα ικανότητας εφελκυσμού της διάτμησης τεμαχίων τυπικά μειώνεται κατά 50%.

Ο Ευρωκώδικας υπολογίζει το μπλοκ tearing ως:

• Β_εφ,Rd = 0.577 * φά_και * ΕΝΑ_nv / γ_Μ2 + Ε_bs * φά_εσύ * ΕΝΑ_nt / γ_Μ2

AISC 360-16 υπολογίζει τη διάτμηση του μπλοκ ως:

• LRFD: ϕ R_ν = ϕ (0.6 * φά_εσύ * ΕΝΑ_nv + Ε_bs * φά_εσύ * ΕΝΑ_nt) ≤ ϕ (0.6 φά_και * ΕΝΑ_gv + Ε_bs * φά_εσύ * ΕΝΑ_nt)
• ASD: Έλεγχος διάτμησης και ρουλεμάν ομάδας μπουλονιών / Ω = (0.6 * Διατμητική Αντοχή Μπουλονιών * Ανβ + Υπολογισμός Φορτίου * Διατμητική Αντοχή Μπουλονιών * Μυρμήγκι) / Ω ≤ (0.6 Fy * Αγβ + Υπολογισμός Φορτίου * Διατμητική Αντοχή Μπουλονιών * Μυρμήγκι) / Ω

Το Αυστραλιανό Πρότυπο υπολογίζει τη διάτμηση του μπλοκ ως:

• ϕ R_bs = ϕ (0.6 * φά_{διευκρινίζει ότι οι πασσάλοι απαιτείται να έχουν ανοχή εκτός θέσης 75 mm για την οριζόντια τοποθέτηση των πασσάλων} * ΕΝΑ_nv + κ_bs * φά_{διευκρινίζει ότι οι πασσάλοι απαιτείται να έχουν ανοχή εκτός θέσης 75 mm για την οριζόντια τοποθέτηση των πασσάλων} * ΕΝΑ_nt) ≤ ϕ (0.6 φά_yc * ΕΝΑ_gv + Ε_bs * φά_εσύ * ΕΝΑ_nt)

όπου:

• ΕΝΑ_gv = μικτή επιφάνεια που υπόκειται σε διάτμηση κατά τη ρήξη
• ΕΝΑ_nv = καθαρή επιφάνεια που υπόκειται σε διάτμηση κατά τη ρήξη
• ΕΝΑ_nt = καθαρή επιφάνεια που υπόκειται σε τάση κατά τη ρήξη
• φά_εσύ & φά_{διευκρινίζει ότι οι πασσάλοι απαιτείται να έχουν ανοχή εκτός θέσης 75 mm για την οριζόντια τοποθέτηση των πασσάλων} = ελάχιστη αντοχή σε εφελκυσμό της χαλύβδινης πλάκας
• φά_και & φά_yc = αντοχή διαρροής της χαλύβδινης πλάκας
• κ_bs & Ε_bs = συντελεστής μείωσης για ανομοιόμορφη τάση
  • 0.5 όταν η τάση τάσης είναι ανομοιόμορφη
  • 1.0 όταν η τάση τάσης είναι ομοιόμορφη
• γ_Μ0 = 1.0
• γ_Μ2 = 1.25
• ϕ = 0.75 τόσο για την AISC όσο και για την AS
• Ω = 2.00

Ο Ευρωκώδικας παρουσιάζει μια απλούστερη πιο συντηρητική μέθοδο για τον υπολογισμό χρησιμοποιώντας την καθαρή διάτμηση σε συνδυασμό με την τάση διαρροής.

Η περιοχή που θα χρησιμοποιηθεί κατά το σχεδιασμό μιας βιδωτής σύνδεσης εξαρτάται από τον τύπο της δύναμης που εξετάζουμε.

Για δυνάμεις τάνυσης σε ένα μπουλόνι, ολόκληρο το μπουλόνι τεντώνεται και το επίπεδο αστοχίας μπορεί να αναπτυχθεί σε οποιοδήποτε σημείο κατά μήκος του μπουλονιού. Ως αποτέλεσμα, το κρίσιμο επίπεδο αστοχίας είναι η διατομή με τη μικρότερη περιοχή στην κατεύθυνση κάθετη προς τον άξονα του μπουλονιού. Για ένα τυπικό μπουλόνι, αυτή η περιοχή διέρχεται από το τμήμα με σπείρωμα του μπουλονιού και ως αποτέλεσμα είναι μικρότερη από τη μεικτή περιοχή διατομής του μπουλονιού.

Αυτή η περιοχή ονομάζεται «Περιοχή εφελκυσμού τάσεων» και εξαρτάται από το μέγεθος και το βήμα του μπουλονιού. Γενικά αυτή η τιμή μπορεί να βρεθεί σε πίνακες ή μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τη διάμετρο εφελκυσμού του μπουλονιού.

Όταν εξετάζουμε τις δυνάμεις διάτμησης σε ένα μπουλόνι, η περιοχή που χρησιμοποιούμε εξαρτάται από το εάν το επίπεδο διάτμησης τέμνει το στέλεχος του μπουλονιού ή το τμήμα με σπείρωμα του μπουλονιού. Εάν το επίπεδο διάτμησης τέμνει το στέλεχος του μπουλονιού, η περιοχή λαμβάνεται απλώς ως η μεικτή περιοχή διατομής για το μέγεθος του μπουλονιού.

Για υπολογισμούς στο AISC 360-16 χρησιμοποιείται πάντα το εμβαδόν της μεικτής διατομής αφού η μείωση του εμβαδού λαμβάνεται υπόψη από τις ονομαστικές τιμές αντοχής για το μπουλόνι όπως φαίνεται στον Πίνακα J3.2.

Για να υπολογίσουμε την περιοχή διατομής του μπουλονιού για τους υπολογισμούς της αντοχής σε τάνυση, υπολογίζουμε πρώτα τη διάμετρο εφελκυσμού του μπουλονιού D_τ όπως και:

ρε_τ = Δ₀ - 0.938194 * Π

Για παράδειγμα για ένα μπουλόνι M24 με α 3 χιλ. βήμα

ρε_τ = 24 - 0.938194 * 3 = 21.19 χιλ

Στη συνέχεια, μπορούμε να υπολογίσουμε την περιοχή του μπουλονιού χρησιμοποιώντας τον τύπο για το εμβαδόν ενός κύκλου ως:

3.14 * 21.19² / 4 = 352.5 mm2

Για να υπολογίσουμε την περιοχή διατομής του μπουλονιού για αστοχία διάτμησης κατά μήκος του στελέχους του μπουλονιού μπορούμε απλά να χρησιμοποιήσουμε την ονομαστική διάμετρο του μπουλονιού. Για παράδειγμα για ένα 24 μπουλόνι mm παίρνουμε την περιοχή ως

3.14 * 24² / 4 = 452.1

Για τον υπολογισμό της διατομής του μπουλονιού για αστοχία διάτμησης μέσω του κοχλιοτομημένου τμήματος του μπουλονιού, ο Ευρωκώδικας 3 χρησιμοποιεί απλώς την περιοχή τάσης τάσης του μπουλονιού. Ωστόσο, το αυστραλιανό πρότυπο έχει έναν ξεχωριστό υπολογισμό που είναι ο υπολογισμός της διαμέτρου του πυρήνα (γνωστό και ως μικρή διάμετρος ή διάμετρος ρίζας) του μπουλονιού. Μπορούμε να το υπολογίσουμε μέσω του τύπου:

Dc = D0 - 1.226869 * Π

Για παράδειγμα για ένα μπουλόνι M24

Dc = 24 - 1.226869 * 3 = 20.319 χιλ

Ac = 3.14 * 20.319² / 4 = 324 χιλ²

Σύνοψη των περιοχών διατομής που χρησιμοποιούνται για τους υπολογισμούς της αντοχής των μετρικών μπουλονιών στον Ευρωκώδικα 3 και τα αυστραλιανά πρότυπα φαίνονται στον παρακάτω πίνακα

Οι έννοιες πίσω από την περιοχή που θα χρησιμοποιηθεί για ένα μπουλόνι παραμένουν οι ίδιες όπως και για το μετρικό σύστημα, ωστόσο ο τρόπος που το AISC 360-16 χειρίζεται αυτή τη μείωση της επιφάνειας μειώνοντας αντίθετα την ονομαστική τάση στην οποία μπορεί να αντισταθεί το μπουλόνι.

Για υπολογισμούς στο AISC 360-16 χρησιμοποιούμε πάντα το εμβαδόν της μεικτής διατομής του μπουλονιού, ωστόσο έχουμε τις ακόλουθες μειώσεις στην ονομαστική τάση και τη διατμητική αντοχή του μπουλονιού. Αυτές οι τιμές υπολογίζονται για εμάς στον πίνακα J3.2 και ο τρόπος υπολογισμού αυτών των τιμών είναι ο ακόλουθος:

Για ένταση

Fnt = 0.75 * Διατμητική Αντοχή Μπουλονιών

Για διάτμηση όταν τα νήματα εξαιρούνται από τα επίπεδα διάτμησης

Fnt = 0.563 * Διατμητική Αντοχή Μπουλονιών

Για διάτμηση όταν τα νήματα δεν εξαιρούνται από τα επίπεδα διάτμησης:

Fnt = 0.45 * Διατμητική Αντοχή Μπουλονιών

ο 0.75 Ο παράγοντας ευθύνεται για τη μειωμένη επιφάνεια στο τμήμα με σπείρωμα του μπουλονιού σε σύγκριση με το εμβαδόν της μεικτής διατομής.

ο 0.563 Ο αριθμός προκύπτει από το συνδυασμό του λόγου αντοχής διάτμησης/τάσεως του 0.625 σε συνδυασμό με α 0.9 συντελεστής μείωσης μήκους. Ο παράγοντας του 0.45 στη συνέχεια υπολογίζεται ως 80% του 0.563 έτσι μπορούμε επίσης να το θεωρήσουμε ότι υποδηλώνει ότι η περιοχή διάτμησης όταν τέμνει το νήμα απλοποιείται ως 80% του εμβαδού της ακαθάριστης διατομής.

Με βάση την παραπάνω ερμηνεία του AISC 360-16 μπορούμε να υπολογίσουμε ότι για ένα μπουλόνι 1” έχουμε μεικτό εμβαδόν διατομής Ab = pi * 1^ 2 / 4 = 0.7854 σε².

Η περιοχή τάσης τάσης υπολογίζεται ως:

Α = 0.75 * Ab = 0.5890 σε²

Η περιοχή διατμητικής τάσης όταν τα νήματα εξαιρούνται από το επίπεδο διάτμησης μπορεί να υπολογιστεί ως:

Α = Αβ

Η περιοχή διατμητικής τάσης όταν τα νήματα δεν εξαιρούνται από το επίπεδο διάτμησης μπορεί να υπολογιστεί ως:

Α = 0.8 * Ab = 0.6283 σε²

Στην πράξη αυτές οι περιοχές δεν χρησιμοποιούνται και χρησιμοποιούμε απλώς τη μεικτή επιφάνεια διατομής του μπουλονιού που λαμβάνεται από τον πίνακα J3.2 του AISC 360-16

Το SkyCiv προσφέρει ένα ευρύ φάσμα Λογισμικό Δομικής Ανάλυσης και Μηχανικής Σχεδιασμού Cloud, συμπεριλαμβανομένου:

• Αριθμομηχανή ανοίγματος τεγίδων
• Υπολογιστής μήκους ανάπτυξης οπλισμού
• AS / NZS 1664 Σχεδιασμός αλουμινίου
• ΟΠΩΣ ΚΑΙ 3600 Σχεδιασμός διατμητικού τοίχου από σκυρόδεμα
• ΟΠΩΣ ΚΑΙ 2870 Οικιστική πλάκα σε σχέδιο βαθμού
• AS / NZS 1576 Σχεδιασμός σκαλωσιάς
• ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4055 Υπολογιστής φορτίου ανέμου

Ως μια συνεχώς εξελισσόμενη εταιρεία τεχνολογίας, δεσμευόμαστε να καινοτομούμε και να προκαλούμε υπάρχουσες ροές εργασίας για να εξοικονομήσουμε χρόνο στους μηχανικούς στις διαδικασίες εργασίας και τα σχέδιά τους.