Jak vypočítat zatížení šroubu?
Označení hlavy šroubu obvykle obsahuje následující informace:
— značka výrobce (JX, THE, L, WT atd.);
— třída síly;
– šipka proti směru hodinových ručiček (pokud je závit levotočivý).
První číslo udává jmenovitou pevnost v tahu (pevnost v tahu): 1/100 MPa (1/100 N/mm 2 ; ~1/10 kg/mm 2 ). Příklad: (třída pevnosti 9.8) 9*10=900 MPa (900 N/mm2; 91,71 kg/mm2).
Druhé číslo udává procento meze kluzu k pevnosti v tahu (pevnost v tahu): 1/10 %. Příklad: (třída pevnosti 9.8) 9*8=720 MPa (720 N/mm 2 ; 73,37 kg/mm 2 ).
Hodnota meze kluzu je maximální dovolené pracovní zatížení šroubu, nad kterým dochází k nevratné deformaci. Při výpočtu zatížení se použije 1/2 nebo 1/3 meze kluzu s dvojnásobnou nebo trojnásobnou bezpečnostní rezervou.
Podle současné mezinárodní klasifikace mezi vysokopevnostní šrouby patří výrobky, jejichž pevnost v tahu je větší nebo rovna 800 MPa (800 N/mm 2 ; 81,52 kg/mm 2 ). V souladu s tím počínaje 8.8 pro šrouby a 8 pro matice.
Příklady materiálového toku
Příkladem může být běžná kuchyňská vidlička. Ohnutím v jednom směru můžete získat úplně jiný předmět, čímž se naruší jeho plynulost, což vede k deformaci. V tomto případě se materiál pouze deformoval, ale nezlomil, což svědčí o vysokém stupni pružnosti oceli. Závěr: maximální pevnost je mnohem vyšší než výtěžnost.
Jiné kuchyňské vybavení, například nůž, se rozbije, pokud se pokusíte změnit jeho tvar. Závěr: nůž má stejnou tekutost a pevnost, takový výrobek lze nazvat křehkým, přestože je vyroben z oceli.
Podobným praktickým příkladem by bylo zašroubování matice: samotný šroub se zvětší na délku až po určitém působení. Pokud je výsledek experimentu nepříznivý, může se závit na spojovacím prvku přetrhnout.
Můžete se podívat na tematické video, které ukáže, jak testovat šrouby.
Procento prodloužení je průměrný ukazatel, který demonstruje délku deformované části před začátkem porušení. Obrazně můžeme tento druh šroubů nazvat pružnými, což znamená přesně schopnost prodlužování.
Technická terminologie je pro to poměrně jednoduchá: prodloužení není nic jiného než procento nárůstu vzorku ve srovnání s jeho původní velikostí.
Tvrdost materiálu
Tvrdost podle Brinella je charakteristika, která umožňuje určit tvrdost materiálu.
Spojovací materiál z nerezové oceli je také opatřen speciálním označením na horní straně spojovacího prvku.
Typ oceli A2 nebo A4 a pevnost v tahu – 50, 70, 80, příklady: A2-70, A4-80. Spojovací prvky, které mají jasně definovaný závit, jsou barevně odlišeny pro A2 zeleně a pro A4 červeně. Hodnota pro mez kluzu není uvedena.
Například hodnota 70 je nejstandardnější a ukazuje maximální pevnost spojovacích prvků z nerezové oceli.
Maximální tekutost pro kování z nerezové oceli, často pouze referenční hodnota.
Tekutost v tomto případě bude 250 N/mm2 pro A2-70 a asi 300 N/mm2 pro A4-80.
Přibližný nárůst nebude vyšší než 40 %. Jinými slovy, tento typ oceli dokonale mění tvar dříve, než dojde k neopravitelné deformaci.
Staré domácí metody měření podle GOST neumožňovaly věnovat náležitou pozornost maximálním přípustným zatížením šroubů, takže vyrobený hardware byl výrazně nižší kvality ve srovnání s moderními.
Příklad pro co nejpřesnější výpočet zatížení materiálu pomocí klasifikace pevnosti:
Upevnění M12 o síle 8.8, velikosti d2 = 10,7 mm a maximální délce sekce 89,87 mm2. V tomto případě bude maximální přípustný stupeň zatížení: (8*8*10)*89,87;0) = 57520 Newtonů.
Tabulka zatížení pro šrouby z uhlíkové oceli a nerezové oceli.
| ST-4.6 | ST-8.8 | A2-70 | A4-80 | |||||||
| VLÁKNO | d2, mm | Oblast 62, tt2 | Max. zatížení, Newtone | Provozní zatížení, kg | Max. zatížení, Newtone | Provozní zatížení, kg | Max. zatížení, Newtone | Provozní zatížení, kg | Max. zatížení, Newtone | Provozní zatížení, kg |
| M1 | 0,8 | 0,5 | 121 | 322 | 10 | 126 | 151 | |||
| M2 | 1,7 | 2,27 | 544 | 20 | 1 452 | 70 | 567 | 20 | 681 | 30 |
| M3 | 2,6 | 5,31 | 1 274 | 60 | 3 396 | 160 | 1 327 | 60 | 1 592 | 70 |
| M4 | 3,5 | 9,62 | 2 308 | 110 | 6 154 | 300 | 2 404 | 120 | 2 885 | 140 |
| M5 | 4,4 | 15,2 | 3 647 | 180 | 9 726 | 480 | 3 799 | 180 | 4 559 | 220 |
| M6 | 5,3 | 22,05 | 5 292 | 260 | 14 112 | 700 | 5 513 | 270 | 6 615 | 330 |
| M8 | 7,1 | 39,57 | 9 497 | 470 | 25 326 | 1 260 | 9 893 | 490 | 11 872 | 590 |
| M10 | 8,9 | 62,18 | 14 923 | 740 | 39 795 | 1 980 | 15 545 | 770 | 18 654 | 930 |
| M12 | 10,7 | 89,87 | 21 570 | 1 070 | 57 520 | 2 870 | 22 469 | 1 120 | 26 962 | 1 340 |
| M14 | 12,6 | 124,63 | 29 910 | 1 490 | 79 761 | 3 980 | 31 157 | 1 550 | 37 388 | 1 860 |
| M16 | 14,6 | 167,33 | 40159 | 2 000 | 107 092 | 5 350 | 41 833 | 2 090 | 50199 | 2 500 |
| M20 | 18,3 | 262,89 | 63 093 | 3 150 | 168 249 | 8 410 | 65 722 | 3 280 | 78 867 | 3 940 |
| M24 | 21,9 | 376,49 | 90 359 | 4 510 | 240 956 | 12 040 | 94 123 | 4 700 | 112 948 | 5 640 |
| M27 | 24,9 | 486,71 | 116 810 | 5 840 | 311 493 | 15 570 | 121 677 | 6 080 | 146 012 | 7 300 |
| M30 | 27,6 | 597,98 | 143 516 | 7170 | 382 708 | 19130 | 149 495 | 7 470 | 179 394 | 8 960 |
Doplněná tabulka maximálních zatížení nerezových materiálů a vysokopevnostních spojů.
Abyste si byli jisti bezpečností nákladu, můžete bez výčitek svědomí vydělit náklad v Newtonech třiceti.
| Nerezová ocel A2-50 | |||||||
| VLÁKNO | d2, mm | Plocha d2, mm2 | Mez kluzu, MPa | Max. zatížení, Newtone | Provozní zatížení, kg | ||
| M1 | 0,8 | 0,50 | 200 | 100 | |||
| M2 | 1.7 | 2,27 | 200 | 454 | 20 | ||
| M3 | 2,6 | 5,31 | 200 | 1 061 | 50 | ||
| M4 | 3,5 | 9,62 | 200 | 1 923 | 90 | ||
| M5 | 4,4 | 15,20 | 200 | 3 040 | 150 | ||
| MB | 5,3 | 22,05 | 200 | 4 410 | 220 | ||
| M8 | 7,1 | 39,57 | 200 | 7 914 | 390 | ||
| M10 | 8,9 | 62,18 | 200 | 12 436 | 620 | ||
| M12 | 10,7 | 89,87 | 200 | 17 975 | 890 | ||
| M14 | 12,6 | 124,63 | 200 | 24 925 | 1 240 | ||
| M16 | 14,6 | 167,33 | 200 | 33 466 | 1 670 | ||
| M20 | 18,3 | 262,89 | 200 | 52 578 | 2 620 | ||
| M24 | 21,9 | 376,49 | 200 | 75 299 | 3 760 | ||
| M27 | 24,9 | 486,71 | 200 | 97 342 | 4 860 | ||
| MLO | 27,6 | 597,98 | 200 | 119 596 | 5 970 | ||
| Nerezová ocel A2-70 | |||||||
| VLÁKNO | 62 mm | Plocha d2, mm2 | Mez kluzu, MPa | Max. zatížení, Newtone | Provozní zatížení, kg | ||
| M1 | 0,8 | 0,50 | 250 | 126 | |||
| M2 | 1,7 | 2,27 | 250 | 567 | 20 | ||
| M3 | 2,6 | 5,31 | 250 | 1 327 | 60 | ||
| M4 | 3,5 | 9,62 | 250 | 2 404 | 120 | ||
| M5 | 4,4 | 15,20 | 250 | 3 799 | 180 | ||
| MB | 5,3 | 22,05 | 250 | 5 513 | 270 | ||
| M8 | 7,1 | 39,57 | 250 | 9 893 | 490 | ||
| M10 | 8,9 | 62,18 | 250 | 15 545 | 770 | ||
| M12 | 10,7 | 89,87 | 250 | 22 469 | 1 120 | ||
| M14 | 12,6 | 124,63 | 250 | 31 157 | 1 550 | ||
| M16 | 14,6 | 167,33 | 250 | 41 833 | 2 090 | ||
| M20 | 18,3 | 262,89 | 250 | 65 722 | 3 280 | ||
| M24 | 21,9 | 376,49 | 250 | 94 123 | 4 700 | ||
| M27 | 24,9 | 486,71 | 250 | 121 677 | 6 080 | ||
| MLO | 27,6 | 597,98 | 250 | 149 495 | 7 470 | ||
| Nerezová ocel A4-80 | |||||||
| VLÁKNO | 12, mm | Plocha d2, mm2 | Mez kluzu, MPa | Max. zatížení, Newtone | Provozní zatížení, kg | ||
| M 1 | 0,8 | 0,50 | 300 | 151 | |||
| M2 | 1,7 | 2,27 | 300 | 681 | 30 | ||
| M3 | 2,6 | 5,31 | 300 | 1 592 | 70 | ||
| M 4 | 3,5 | 9,62 | 300 | 2 885 | 140 | ||
| M 5 | 4,4 | 15,20 | 300 | 4 559 | 220 | ||
| MB | 5,3 | 22,05 | 300 | 6 615 | 330 | ||
| M 8 | 7,1 | 39,57 | 300 | 11 872 | 590 | ||
| M10 | 8,9 | 62,18 | 300 | 18 654 | 930 | ||
| M12 | 10,7 | 89,87 | 300 | 26 962 | 1 340 | ||
| M14 | 12,6 | 124,63 | 300 | 37 388 | 1 860 | ||
| M16 | 14,6 | 167,33 | 300 | 50199 | 2 500 | ||
| M20 | 18,3 | 262,89 | 300 | 78 867 | 3 940 | ||
| M24 | 21,9 | 376,49 | 300 | 112 948 | 5 640 | ||
| M27 | 24,9 | 486,71 | 300 | 146 012 | 7 300 | ||
| MLO | 27,6 | 597,98 | 300 | 179 394 | 8 960 | ||
Užitečné články:
- Typy šroubů
- O šroubech a šroubech
- Montáž kotev
- Typy samořezných šroubů
- Síla šroubu
Kotvy jsou velmi spolehlivé, proto se často používají při stavbě a opravách. S jejich pomocí je možné spolehlivě fixovat a držet různé konstrukční prvky.
Použití kotev a možné poškození
Příklady použití takového upevnění:
- upevnění výztužné sítě a jiných konstrukcí na betonové základy.
- upevnění různých částí na stěnu, která je sendvičem několika vrstev struktury a hustoty.
- instalace konstrukcí, které budou vystaveny torznímu a trhacímu zatížení.
Při výběru typu a velikosti kotvy je nutné vzít v úvahu vlastnosti podkladu a předpokládané zatížení spojovacího prvku.
První typ ničení je vytahování upevňovacích prvků z části stěny kvůli její slabé struktuře. Proto je nutné instalovat dlouhé kotvy tak, aby pronikly hluboko do základny a byly v ní lépe upevněny.
Například často, když je klínová kotva zaražena z 1/3 do plné stěny, zbývající 2/3 jsou schopny odolat zatížení instalovaného pórobetonu a dřevěné konstrukce. Kotevní šrouby bez volné délky se používají k upevnění plechu do tloušťky 5 mm, který svou velkou hmotností značně zatěžuje spojovací prvek.
V tomto článku je uvedena tabulka pro výpočet klínové kotvy s přihlédnutím k tloušťce namontovaného prvku a požadované instalační hloubce upevňovacího prvku, při které bude schopen odolat určité tažné síle.
Druhý typ destrukce nastává při nepřesném výběru typu a velikosti kotvy – deformace upevňovacích prvků, které zůstávají na místě. To znamená, že část kotvy umístěná vně se ohýbá.
Hodně záleží na síle materiálu, ze kterého je spojovací prvek vyroben. Pokud bude vystavovat značnému zatížení a jde o kritickou konstrukci, je nutné instalovat kotvy z vysokopevnostní oceli.
Dnes se na trhu stavebních materiálů prodávají kotvy čínské a evropské výroby a rozdíl je značný! Samozřejmě, že některé návrhy mohou používat dostupnější spojovací prvky. Pokud stavíte něco „pro sebe“ nebo podepsaná smlouva stanoví přísné požadavky, musíte použít kvalitní kotvy. To vás ochrání před nepříjemnými následky a umožní vám dosáhnout požadovaného výsledku.
Výpočet parametrů kotvy
Jak bylo uvedeno výše, je třeba vzít v úvahu všechna očekávaná zatížení. Stávají se statický и dynamický. První zahrnuje hmotnost konstrukce namontované na kotvách a druhá zahrnuje impulsní a rázová zatížení, která ovlivní upevňovací prvky během provozu.
Aby byla konstrukce spolehlivá a odolná, zatížení na upevnění by nemělo být větší než 25% vypočtené.
Podívejme se na výpočet na jednoduchém příkladu
Skříňku musíte zavěsit na zeď. Jeho hmotnost s kuchyňským náčiním je 100 kg. V souladu s touto hmotností by kotva měla snadno odolat 4 hmotám této skříně:
Р = m (hmotnost zavěšeného prvku, kg) × 4 (norma popsaného pravidla) × g (gravitační zrychlení = 9,81 m/s²)
P = 100 kg × 4 × 9,81 m/s² = 3 924 kg x m/s²,
a kg × m/s² = N (Newton), což má za následek 3,924 kN
Pokud jsou na stěně přijatelné vady (trhliny apod.), je třeba vypočítané zatížení vynásobit 0,6. Kotva v běžné stěně tedy vydrží 3,924 kN a v poškozené stěně 2,35 kN.
Chcete-li určit zatížení uzlu, musíte použít tento vzorec:
Parametry kotvy
Níže vidíte tabulky pro kotevní šroub a klínovou kotvu, ze kterých můžete vzít vypočtené vytahovací a smykové síly s ohledem na materiál základny a průměr upevnění.
Technické vlastnosti klínové kotvy
| Průměr kotvy, mm | M6 | M8 | M10 | M12 | M16 | M20 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Beton B20 žádné praskliny | Návrhová síla síla vytažení, kN | 4,20 | 6,00 | 10,70 | 13,30 | 23,30 | 33,30 |
| Návrhová síla smyk, kN | 4,00 | 7,30 | 11,60 | 16,80 | 31,40 | 49,00 | |
| Betonová B20 tažená zóna, s rozevíracím seznamem praskliny | Návrhová síla síla vytažení, kN | 2,20 | 3,30 | 6,00 | 8,00 | 16,70 | 20,00 |
| Návrhová síla smyk, kN | 4,00 | 7,30 | 11,60 | 16,80 | 31,40 | 49,00 | |
Specifikace kotevních šroubů
| Velikost kotvy, mm | M6,5 | M8 | M10 | M12 | M14 | M16 | M20 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Beton B20 | Návrhová síla síla vytažení, kN | 0,7 | 1,4 | 2,1 | 2,8 | 3,1 | 4,2 | 5,6 |
| Návrhová síla smyk, kN | 1,1 | 2,5 | 4,5 | 7,3 | 8 | 8,8 | 10,5 | |
| Cihla M150 | Návrhová síla síla vytažení, kN | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | – |
| Návrhová síla smyk, kH | 0,65 | 1 | 1,2 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | – | |
Technické parametry rámové kotvy
| Velikost kotvy rámu | MF 8 | MF 10 | |
|---|---|---|---|
| Průměr vrtáku, mm | 8 | 10 | |
| min montážní hloubka, mm | 45 | 50 | |
| min hloubka otvoru, mm | instalační hloubka + 5 cm | ||
| Utahovací moment, Nm | 4 | 8 | |
| Slot | Pz 2 | Pz 3 | |
| Návrhové zatížení v betonu B20 | výsuv, kH | 1,4 | 1,7 |
| smyk, kH | 0,4 | 0,5 | |
| Návrhové zatížení v plné cihle M150 | výsuv, kH | 0,6 | 0,8 |
| smyk, kH | 0,4 | 0,5 | |
| Návrhové zatížení v duté cihle M150 | výsuv, kH | 0,4 | 0,5 |
| smyk, kH | 0,2 | 0,3 | |
| Návrhové zatížení v pórobetonu B3,5 | výsuv, kH | – | 0,1 |
| smyk, kH | – | 0,1 | |
Třetí destrukce nastane, když je kotva rámu nepřesně vybrána – deformace podél hranice jeho adheze k podkladu. Je vytažen z otvoru v důsledku značného dynamického zatížení. Není dostatečně dlouhý, aby udržel připevněný prvek i při jeho nízké hmotnosti.
Pomocí níže uvedené tabulky můžete určit vhodnou velikost rámové kotvy se znalostí vlastností montované konstrukce a velikosti zatížení, které bude vyvíjet na upevnění během provozu.
Obecně platí, že při výběru kotvy je třeba vzít v úvahu materiál, ze kterého je základna vyrobena, a také typ a velikost očekávaného zatížení na ní. Pomocí výše uvedených vzorců a tabulek může každý nezávisle vybrat spojovací prvky pro jakýkoli konkrétní případ.