// Ile uniesie to połączenie
Ścinanie śrub
Nośność śruby na ścinanie liczy się wzorem Fv,Rd = αv · fub · A / γM2 (Eurokod 3, γM2 = 1,25). I tu jest niespodzianka: przejście z klasy 8.8 na 10.9 daje tylko około 4%, bo norma przypisuje twardszej śrubie niższy współczynnik (0,5 zamiast 0,6). Natomiast wyprowadzenie gwintu poza płaszczyznę ścinania daje około 28% — siedem razy więcej, i nic nie kosztuje poza dłuższą śrubą.
To narzędzie nie powie Ci, że połączenie jest bezpieczne. Liczy samo ścinanie trzonu, a połączenie śrubowe rzadko puszcza przez przecięcie śruby — zwykle wcześniej rozbija się otwór albo wyrywa materiał zza niego.
Nośność połączenia
120,3 kN
2 × M16 klasy 8.8, jednocięte · 60,2 kN na płaszczyznę
Obciążenie obliczeniowe
98,1 kN
49,0 kN ciężaru × 2 na szarpanie
Zapas
1,2 ×
tylko na ścinanie trzonu — patrz zastrzeżenia niżej
Pole liczone do wzoru
157 mm²
przekrój czynny gwintu · współczynnik αv = 0,6
Co naprawdę wzmocni to połączenie
Wbrew temu, co się mówi na forach, klasa śruby jest tu drugorzędna:
| to, co masz teraz | 120,3 kN | — |
| ta sama klasa 8.8, ale ścinanie w gładkim trzpieniu | 154,4 kN | +28% |
| klasa 10.9 przy tym samym ustawieniu | 125,3 kN | +4% |
| klasa 10.9 i ścinanie w trzpieniu | 193,0 kN | +60% |
Norma karze klasę 10.9 niższym współczynnikiem ścinania w gwincie (0,5 zamiast 0,6), bo twardsza śruba jest bardziej krucha. Dlatego przejście na mocniejszą klasę daje kilka procent, a przesunięcie gwintu poza szczelinę — kilkadziesiąt.
Gwint leży w płaszczyźnie ścinania i to kosztuje 22% nośności. Dłuższa śruba z tuleją dystansową albo podkładkami, tak żeby w szczelinie był gładki trzpień, jest najtańszym sposobem wzmocnienia tego połączenia.
Zapas 1.2× przy obciążeniu dynamicznym to za mało. Ten rachunek pokrywa samo ścinanie trzonu — nie liczy docisku śruby do blachy, wyrwania materiału zza otworu ani zmęczenia przy powtarzanych szarpnięciach, a to one zwykle puszczają pierwsze.
Link zawiera wpisane dane — możesz go wkleić w odpowiedzi na forum.
Czego ten kalkulator NIE sprawdza
Połączenie śrubowe rzadko puszcza przez przecięcie śruby. Zwykle puszcza wcześniej i gdzie indziej:
- —Liczymy WYŁĄCZNIE ścinanie trzonu śruby. Połączenie śrubowe potrafi puścić na kilka innych sposobów, których tu nie ma: przez docisk śruby do ścianki otworu, przez wyrwanie materiału zza otworu, przez rozwarstwienie blachy przy zbyt małym odstępie od krawędzi. Przy cienkich blachach to zwykle one decydują, nie sama śruba.
- —Nie uwzględniamy zmęczenia. Połączenie szarpane tysiące razy pęka przy sile znacznie mniejszej niż przy jednorazowym obciążeniu — a zaczep przyczepy jest właśnie takim przypadkiem.
- —Otwór ma być w klasie pasowanej, nie wypalony palnikiem. W luźnym otworze śruba najpierw się przemieszcza, a potem uderza w ściankę — i wtedy działa siła udarowa, a nie statyczna.
- —Śruby w połączeniu ścinanym muszą być dokręcone właściwym momentem: napięta śruba przenosi część obciążenia tarciem między blachami i dopiero potem trzonem. Luźna pracuje na czysty docisk i szybko rozbija otwór.
- —Zaczep, hak holowniczy i konstrukcja go mocująca podlegają w Polsce wymaganiom homologacyjnym, a pojazd z samodzielnie wykonanym zaczepem może nie przejść badania technicznego. Kalkulator odpowiada na pytanie „czy śruba wytrzyma”, a nie na pytanie „czy wolno tak zrobić”.
Wszystkie nasze narzędzia zebrane są na stronie narzędzia warsztatowe.
Skąd te współczynniki
EN 1993-1-8 (Eurokod 3), tablica 3.4. Sprawdziliśmy je rachunkiem wstecznym na przykładzie z normy: M20 klasy 8.8 ze ścinaniem w gwincie ma nośność 94,1 kN, a nasz wzór daje 94,0 kN.
| Płaszczyzna ścinania | Klasy | αv | Pole |
|---|---|---|---|
| przez gwint | 4.6, 5.6, 8.8 | 0,6 | As — przekrój czynny |
| przez gwint | 4.8, 5.8, 6.8, 10.9 | 0,5 | As — przekrój czynny |
| przez gładki trzpień | wszystkie | 0,6 | pełny przekrój |
W tej tabeli widać całą rzecz: klasa 10.9 dostaje niższy współczynnik, a gładki trzpień — większe pole. Dlatego liczy się to, GDZIE wypada szczelina, a nie to, jak twarda jest śruba.
Częste pytania
Czy warto dać śruby 10.9 zamiast 8.8 przy ścinaniu?
Prawie nic to nie daje — około 4%. Eurokod 3 przypisuje klasie 10.9 niższy współczynnik ścinania w gwincie (0,5 zamiast 0,6), bo twardsza śruba jest bardziej krucha. Znacznie więcej, bo około 28%, daje wyprowadzenie gwintu poza płaszczyznę ścinania.
Jak obliczyć nośność śruby na ścinanie?
Fv,Rd = αv · fub · A / γM2, gdzie γM2 = 1,25. Przy ścinaniu w gwincie używa się pola przekroju czynnego As, a αv wynosi 0,6 dla klas 4.6, 5.6 i 8.8 oraz 0,5 dla 10.9. Przy ścinaniu w gładkim trzpieniu αv wynosi 0,6 dla wszystkich klas i liczy się pełny przekrój.
Dlaczego gwint w płaszczyźnie ścinania osłabia połączenie?
Z dwóch powodów naraz: przekrój czynny gwintu jest mniejszy niż pełny trzpień (dla M16 to 157 wobec 201 mm²), a przy klasie 10.9 dochodzi jeszcze niższy współczynnik. Dłuższa śruba z tuleją dystansową, tak żeby w szczelinie był gładki trzpień, jest najtańszym sposobem wzmocnienia połączenia.
Co znaczy połączenie dwucięte?
Śruba jest ścinana w dwóch płaszczyznach zamiast jednej — na przykład gdy blacha środkowa jest ujęta między dwie zewnętrzne. Nośność jest wtedy dokładnie dwa razy większa i to zwykle najprostszy sposób podwojenia wytrzymałości bez zmiany śrub.
Czy śruby klasy 12.9 nadają się do konstrukcji?
Eurokod 3 ich nie obejmuje — to śruby maszynowe, nie konstrukcyjne. Są twarde, ale kruche i wrażliwe na karb, więc do połączeń narażonych na szarpanie stosuje się 8.8 albo 10.9.
Czy mogę na tej podstawie zbudować zaczep do przyczepy?
Kalkulator odpowiada na pytanie „czy śruba wytrzyma”, a nie „czy wolno tak zrobić”. Zaczep, hak i konstrukcja go mocująca podlegają w Polsce wymaganiom homologacyjnym, a pojazd z samodzielnie wykonanym zaczepem może nie przejść badania technicznego.
// inne nasze narzędzia
- Moment dokręcania śrub — ile Nm na tę samą śrubę
- Ugięcie belki stalowej — czy ten profil to utrzyma
- Dobór sprężyn gazowych — ile niutonów na klapę
- Wiertło pod gwint — średnica otworu M3–M39