Nośność zmęczeniowa zakotwień

Części składowe stóp ściskanych mimośrodowo powinny zapewniać przekazywanie się sił wewnętrznych pomiędzy strefą rozciąganą i ściskaną stopy. Są to najczęściej elementy zginane i ścinane, wymiarowane zgodnie z ogólnymi zasadami projektowania konstrukcji stalowych (program uprawnienia budowlane na komputer).
Połączenia słupów z fundamentami w konstrukcjach budynków stalowych traktowane są na ogół jako obciążone statycznie.

Zmienność sił rozciągających w tych połączeniach charakteryzuje bowiem mały współczynnik widma, właściwy obciążeniom niskocyklowym. Nie oznacza to jednak, że niebezpieczeństwo zmęczenia występuje tylko w zakotwieniach maszyn i urządzeń. Na zmęczenie mogą być narażone śruby fundamentowe, w których zakres
naprężeń rozciągających wywoływany jest zmiennością porywów wiatru (np. zakotwienia kominów, wież i masztów). Niebezpieczeństwo to występuje też w zakotwieniach słupów estakad i podwieszeń jezdni podsuwnicowych. W wielu przypadkach śruby fundamentowe są nie tylko rozciągane, ale również zginane, co obniża ich wytrzymałość zmęczeniową.

Ze względu na sposób zakotwienia największą wytrzymałość zmęczeniową wykazują śruby płytkowe, przekazujące obciążenie przez docisk do betonu, oraz śruby młotkowe.
Wyniki badań śrub fundamentowych 0 35-51 mm ze stali o granicy plastyczności R(, = 186-1180 MPa na rozciąganie oraz na zginanie przy obciążeniu wielokrotnie zmiennym pozwalają na wyciągnięcie wniosków (program uprawnienia budowlane na ANDROID).
Wytrzymałość zmęczeniowa śrub fundamentowych nie zależy w sposób istotny od gatunku stali oraz od średnicy i wymiarów gwintu śruby. Nie zaobserwowano również znacznych różnic nośności, wynikających ze sposobu formowania gwintu (obróbka wiórowa lub plastyczna). Badane śruby z gwintem walcowanym miały znaczne naprężenia własne na dnie gwintu.

Pęknięcia zmęczeniowe śrub z jedną nakrętką występują na dnie najbardziej obciążonego zwoju gwintu - zwykle w pierwszym zwoju połączonym
z nakrętką, od strony obciążenia. Nierównomierny rozkład sił ścinających gwint śruby i nakrętki, wynikający głównie z tolerancji wykonawczych gwintu, łagodzą w pewnym stopniu odkształcenia plastyczne najbardziej obciążonych zwojów. Wytrzymałość zmęczeniową śrub można określać zależnie od liczby cykli naprężeń (uprawnienia budowlane).

Zasady projektowania zakotwień

Podwyższenie wytrzymałości zmęczeniowej śruby można uzyskać wprowadzając wstępne napięcie pomiędzy dwiema nakrętkami znajdującymi się z obu stron blachy stopy (dokręcenie o 1/3 obrotu po uprzednim dokręceniu do oporu siłą ramienia) (program egzamin ustny). Druga nakrętka (pod blachą) przenosi wówczas ok. 1/3 siły w śrubie. Pęknięcia zmęczeniowe w dnie gwintu śruby na krawędzi tej nakrętki (od strony trzpienia) występują wówczas przy większym zakresie obciążeń niż w przypadku pojedynczej nakrętki. Wytrzymałość zmęczeniową śrub w tego rodzaju połączeniu można przyjmować 1,5 raza większą od wytrzymałości połączenia z jedną nakrętką (opinie o programie).

Obserwacje te wskazują również na celowość stosowania innych zabiegów zmniejszających nierównomierność rozkładu obciążeń na poszczególne zwoje gwintu (np. silne dokręcanie śrub z pojedynczymi nakrętkami lub wzajemne dokręcanie dwóch przylegających do siebie nakrętek) (segregator aktów prawnych).
Nośność zmęczeniowa zakotwień uzależniona jest nie tylko od nośności śrub, ale także od nośności zmęczeniowej spoin i części stopy słupa, o czym należy pamiętać przy projektowaniu i konstruowaniu połączeń.

W połączeniach słupów stalowych z fundamentem betonowym obciążenia przekazywane są przez docisk lub tarcie stopy stalowej o beton oraz przez rozciąganie zakotwionych w betonie śrub. Stopa słupa stalowego powinna być ukształtowana odpowiednio do wielkości i rodzaju obciążeń, wytrzymałości betonu i wymaganej sztywności połączenia. W projektowaniu połączeń konstrukcji stalowych z fundamentami uwzględniane są stany graniczne. Nieprzegubowe stopy słupów ściskanych osiowo powinny być zdolne do przeniesienia momentów i sił rozciągających występujących podczas montażu oraz obciążeń (promocja 3 w 1).

Stopy utwierdzone, przenoszące moment zginający, projektowane są jako połączenia sztywne. Obrót tych połączeń ograniczany jest w stanie granicznym użytkowania, a przy wykorzystywaniu rezerwy plastycznej również w stanie granicznym nośności.