Základní prvky tuhého šroubového spoje jsou:
- Stojinové pole sloupu se smykovým napětím
- Stojina sloupu s příčným tlakem
- Stojina sloupu s příčným tahem
- Pásnice sloupu s ohybem
- Čelní deska namáhaná v ohybu
- Pásnice a stojina nosníku nebo sloupu namáhané tlakem
- Stojina nosníku namáhaná v tahu
- Šrouby namáhané v tahu
- Šrouby se smykovým napětím
- Svary
- Náběh
Zatímco posouzení nejzákladnějších konstrukčních prvků lze poměrně snadno a rychle provést pomocí obvyklých vzorců, je posouzení čelní desky s namáháním v ohybu a také pásnice sloupu s ohybem časově náročný úkol. Pro tyto dvě komponenty se jako analytický model použije náhradní T-profil.
T-průřez pásnice
Z vlastního modelu se vyřízne tvar T. Řady šroubů namáhané v tahu jsou uvažovány a vyhodnoceny samostatně a jednou jako skupina. Rozhodující únosnost se stanoví na základě nejmenší únosnosti součtu jednotlivých řad šroubů nebo skupinové hodnoty. Pro přenos posouvající síly se používají šrouby v oblasti ohybového tlaku. Řady šroubů se skládají do skupin šroubů, které leží uvnitř pásnic nebo výztuh. Pro posouzení čelní desky namáhané v ohybu se T-průřez vytvoří z čelní desky se stojinou nosníku pro vnitřní řady šroubů; v případě přesahující čelní desky s řadou vnějších šroubů odpovídá T-průřez čelní desky pásnici nosníku. Aby bylo možné posoudit také přesah čelní desky, rozdělí se a zrcadlí se na náhradní T-profil.
Pro posouzení pásnice sloupu s ohybem se T-průřez vytvoří z pásnice sloupu a stojiny sloupu.
Kontaktní síla Q, která se může vyskytnout mezi volným okrajem a řadou šroubů, se použije jako výslednice plošného tlaku v kontaktní mezeře v hraničním bodě pásnice. Kontaktními silami lze dosáhnout výrazně vyšších únosností, takže při modelování spoje je vhodné uspořádat polohu šroubů tak, aby mohlo dojít také k vetknutí. Kontaktní sílu lze například vynutit uspořádáním větší vzdálenosti řady šroubů od stojiny nosníku.
Druhy porušení
K dispozici jsou tři typy porušení.
Režim 1: Tečení pásnice
U měkké čelní desky vznikají plastické klouby v ose šroubu a v blízkosti stojiny, aniž by byla dosažena mez pevnosti šroubu. Únosnost náhradního T-profilu lze vypočítat dvěma různými metodami za předpokladu, že mohou působit kontaktní síly. RF-/FRAME-JOINT Pro použije metodu 1.
Pokud z výpočtu nevyplývají žádné kontaktní síly, sníží se únosnost na polovinu. Stejný způsob porušení pak nastává také ve tvaru 2.
Režim 2: Současné selhání šroubu s poddajností pásnice
Při optimálním souladu mezi tloušťkou čelní desky a průměrem šroubu vzniká v blízkosti T-průřezu plastický kloub a šrouby selhávají.
Režim 3: Neúčinnost šroubu
V případě tuhé čelní desky a poddimenzovaných šroubů selhávají, aniž by vznikaly plastické klouby. Tomuto způsobu selhání bychom se měli pokud možno vyhnout, protože spojení je v tomto případě neúčinné.
Vzpěrné délky
Vzpěrné délky jsou nutné pro stanovení plastické momentové únosnosti T-průřezu a nemusí nutně odpovídat skutečným délkám modelu.
Použitím vzpěrných délek na náhradním T-průřezu se zohlední prostorové prostředí skutečného spoje, takže se dosáhne stejných únosností návrhového i skutečného modelu.
V závislosti na geometrii a způsobu porušení může mít čelní deska kruhový nebo přímočarý vzor kluzu, což může mít velký vliv na vzpěrné délky T-profilů. Při plastickém porušení čelní desky vzniká kužel kluzu, který nemůže být zcela vytvořen ve stavu 2, a proto má nekruhový tvar kluzu.
Stanovení momentové únosnosti
Momentová únosnost spoje se vypočítá ze součtu stanovené únosnosti v tahu každé řady šroubů vynásobeného příslušnou vzdáleností k tlačenému bodu.
Pokud je únosnost v tahu, která vyplývá z posouzení řad šroubů jako skupiny, menší než součet jednotlivých pásnic T-profilů, může se v příslušné řadě použít pouze ta složka, která přispívá k celkové únosnosti skupiny šroubů.
Jako tlačený bod je třeba uvažovat středovou osu tlačené pásnice.
