Dovolené napětí ve smyku oceli: Praktický průvodce

Tento článek se zabývá problematikou určení dovoleného napětí v tahu, tlaku, smyku a ohybu u oceli, a to zejména při statickém namáhání. Vysvětluje, jak vypočítat dovolené napětí s ohledem na mez kluzu (Re) a mez pevnosti (Rm) materiálu, a jak zohlednit bezpečnostní faktory.

Dovolené napětí se týká pouze pružné části větve pracovního diagramu, kde platí Hookův zákon. Počítá se většinou jako mez kluzu (Rm) dělená součinitelem bezpečnosti (k). Takže: sigma=Rm/k, nebo mez pevnosti (Re) dělená součinitelem bezpečnosti (k), tzn. sigma=Re/k.

Součinitel "k" je různý podle typu ocele:

• Při použití meze kluzu se bere 1.6-1.7.
• Při použití meze pevnosti 2.5-3.5.
• U křehkých ocelí tuším až 5.

Pro statické namáhání stačí výpočet dovoleného napětí s pomocí Re. Dovolené napětí se pak určovalo jako podíl meze kluzu a součinitele bezpečnosti sigma=Re/k.

U současného značení ocelí platí, že číslo za písmenem je přímo mez kluzu v MPa.

Příklad: Pro ocel třídy S235, kde 235 udává mez kluzu 235 MPa, se dovolené napětí v tahu vypočítá jako Re/k, kde k je součinitel bezpečnosti (např. 1.6 pro statické zatížení). Tedy dovolené napětí = 235 MPa / 1.6 = 146.875 MPa.

Výpočet dovoleného napětí ve smyku (Tau):

Pro výpočet dovoleného napětí ve smyku (Tau) je třeba znát mez kluzu (Re) materiálu a součinitel bezpečnosti (k). Vzorec pro výpočet dovoleného napětí ve smyku je následující:

Tau = Re / (k * sqrt(3))

Kde:

• Tau je dovolené napětí ve smyku.
• Re je mez kluzu materiálu.
• k je součinitel bezpečnosti (obvykle 1.6-1.7 pro statické zatížení).
• sqrt(3) je odmocnina ze 3, která se používá pro přepočet z tahu na smyk podle teorie maximální deformace energie.

Poznámka: Uvedený vzorec platí pro izotropní materiály a statické zatížení. Pro jiné typy zatížení (např. dynamické zatížení) nebo anizotropní materiály je třeba použít jiné vzorce a zohlednit specifické vlastnosti materiálu.

Příklad výpočtu pro ocel S235:

Pro ocel S235 (Re = 235 MPa, k = 1.6) bude dovolené napětí ve smyku:

Tau = 235 MPa / (1.6 * sqrt(3)) ≈ 84.5 MPa

Tabulka: Součinitele bezpečnosti pro různé typy ocelí

Typ oceli	Použití meze kluzu (k)	Použití meze pevnosti (k)
Běžné oceli	1.6 - 1.7	2.5 - 3.5
Křehké oceli	-	~ 5

Důležité upozornění: Tento článek slouží pouze jako orientační. Pro přesné výpočty a návrhy konstrukcí je nutné se řídit platnými normami a předpisy a konzultovat s odborníky.