Połączenia obciążone mimośrodowo

Nie zawsze udaje się zrealizować zasadę symetrycznego rozmieszczania łączników w stosunku do linii działania obciążenia. W wielu przypadkach nie można uniknąć mimośrodowego przyłożenia sił w płaszczyźnie styku i wówczas połączenie jest dodatkowo obciążone momentem zginającym w tej płaszczyźnie (program uprawnienia budowlane na komputer). Najczęściej spotykane rodzaje takich połączeń. Wielkość mimośrodu e powinna być przyjmowana jako odległość pomiędzy środkami ciężkości grup łączników przenoszących składowe pary sił wewnętrznych lub jako ramię siły zewnętrznej w stosunku do środka ciężkości grupy łączników w połączeniu.

Nośność połączenia obliczona jest na ogół mniejsza od nośności rzeczywistej. Przy zbyt małej sztywności połączenia (mały rozstaw i mała liczba łączników oraz duży mimośród) obliczona nośność może jednak okazać się o kilka procent wyższa od rzeczywistej wskutek zmieniającego się kierunku odkształcenia śrub skrajnych podczas obrotu połączenia (program uprawnienia budowlane na ANDROID).
Interesujące do celów projektowych wyniki dały badania połączeń śrubowych środników belek z półką pojedynczego kątownika, którego druga półka została przyspawana do słupa. Zależność pomiędzy liczbą śrub a największą siłą P i momentem M, przenoszonymi przez śruby po obrocie połączenia o kąt 0,022 rad (ok. 1°15′). Odpowiednikiem takiego połączenia może być również często stosowane - połączenie śrubowe środnika belki z żebrem z blachy (uprawnienia budowlane).

W osłabionych otworami przekrojach łączonego elementu występuje - przy obciążeniu mimośrodowym - złożony stan naprężeń, wynikający z miejscowego oddziaływania łączników. Stan ten dobrze ilustrują wyniki badań nośności środników zakończeń belek dwuteowych w strefie połączenia śrubowego. Zniszczenie osłabionego otworami fragmentu środnika rozpoczynało się od rozerwania przekroju poziomego A-A na krawędzi belki. Odkształcenia plastyczne, wywoływane zginaniem i ścinaniem, występowały w przekrojach pionowych 8-8 i C-C. Uplastycznienie strefy ściskanej środn ka obserwowano również w połączeniach, w których górna półka dwuteownika nie była wycięta. Wyniki badań pozwoliły stwierdzić, że w stanie granicznym nośności środnika następuje jednocześnie rozerwanie przekroju A-A i ścięcie przekroju 8-8 (program egzamin ustny).

Połączenia śrubowe zwykłe

W przekroju rozciąganym połączenia z dwoma rzędami łączników założono trójkątny wykres naprężeń, ponieważ dolny łącznik w rzędzie bliższym krawędzi przenosi największe obciążenie.
Zależności pomiędzy obciążeniem a przemieszczeniem pionowym A połączeń śrubowych środników belek mają mniejszą nośność niż połączenia z otworami okrągłymi. Istotny wpływ na nośność ma również odległość otworów od krawędzi belki (opinie o programie).

Przesuwając otwory w kierunku pasa dolnego belki, można zwiększyć długość przekroju ścinanego 8-8 oraz zmniejszyć nierównomierność rozkładu naprężeń w przekroju rozciąganym A-A. Zabieg ten pozwala na zwiększenie nośności środnika, ale zwiększa również niebezpieczeństwo wyboczenia środnika w strefie ściskanej ponad połączeniem. Środnik w tej strefie powinien być zdolny do przenoszenia naprężeń na poziomie granicy plastyczności. Jego smukłość na odcinku od górnej krawędzi kątownika lub blachy węzłowej do spodu pasa górnego belki nie powinna więc przekraczać wartości 30 (segregator aktów prawnych). W przypadku gdy pas górny jest wycięty, smukłość ta (na odcinku od górnej krawędzi kątownika lub blachy do górnej krawędzi środnika) nie powinna być większa niż 15. W uzupełnieniu omawiania należy podkreślić, że przemieszczenia pionowe połączeń na nich przedstawione nie przekraczają na ogół w stanie użytkowania wielkości 1 mm.

Połączenia śrubowe zwykłe charakteryzuje znaczna podatność przy obciążeniu mimośrodowym. Traktowane są więc one najczęściej jako przegubowe. Ich zdolność do przenoszenia momentów wykorzystywana jest na ogół w celu zabezpieczenia przed zniszczeniem przy mimośrodowym działaniu sił w strefie połączenia. Badania [26] wykazały, że w połączeniach podporowych środników belek za pośrednictwem dwóch kątowników, w których obie półki są łączone na śruby, ugięcie belki wywołuje moment nie większy niż 5-10% momentu całkowitego utwierdzenia belki (promocja 3 w 1).