33, Стадии работы болтовых и заклепочных соединений.

В заклепочных и обычных болтовых соединениях различают следующие стадии работы.

Вначале соединение до преодоления сил трения работает упруго, подчиняясь закону Гука. С увеличением нагрузки наступает момент, когда внешние силовые воздействия преодолевают силы трения, происходит сдвиг соединяемых элементов. В обычных болтовых соединениях силы трения меньше, Чем в заклепочных, и поэтому в них сдвиг происходит раньше.

Заклепки и болты до сдвига работают в основном на растяжение под воздействием внутренних сил, возникших в заклепках при их остывании и в болтах при завинчивании гаек.

После сдвига стержни плотно прижимаются к стенкам отверстий, и в них возникают напряжения смятия, среза и дополнительно нормальные напряжения от изгиба. Таким образом, в стержнях заклепок и болтов возникает сложное напряженное состояние. В соединяемых элементах, особенно в ослабленных отверстиями сечениях, возникают нормальные напряжения при очень неравномерном их распределении по сечению (концентрация напряжений), а вдоль действия внешних сил между отверстиями — сдвигающие напряжения.

Деформации на этой стадии работы соединения возрастают непропорционально силовым воздействиям.

Наконец, напряжения достигают предела текучести, и в соединении развиваются значительные пластические деформации.

Разрушение соединения может произойти от разрыва соединяемых элементов по ослабленному сечению, от среза заклепок или болтов, от выкола материала или от отрыва головок заклепок.

В зависимости от отношения толщин соединяемых элементов к диаметру заклепок или болтов раньше может произойти разрушение от среза стержня заклепки или болта или от смятия (выкола материала). Когда это отношение больше 0,6, раньше может произойти разрушение от среза, когда меньше 0,6 — от смятия.

Применение в соединениях болтов высокой прочности позволяет стянуть соединяемые элементы с большой силой, что дает возможность значительно расширить первую (упругую) стадию работы болтового соединения за счет работы сил трения.

При проектировании соединений на высокопрочных болтах силу затяжки болтов устанавливают исходя из величины сил трения, способных полностью воспринять внешние нагрузки, и работа болтов на срез и смятие не учитывается. Болты работают на растяжение.

На несущую способность соединения на высокопрочных болтах существенно влияет способ подготовки (очистки) поверхностей соединяемых элементов.

34, Соединения на обычных болтах: конструирование, особенности работы и расчета соединений на сдвигающие усилия, на растяжение, влияние начального натяжения болтов, проверка прочности соединяемых элементов. Болт соед осущ путем постановки мет стержней (болтов) в совмещенные отверстия соед-х эл-в.Болты обыч и высокопроч исп для соед эл-в стальных констр-й др с др, а болты анкерные – для присоед-я констр-й к фунд. Обычные болты изгот грубой (кл точн-и С), норма (кл точ Б) и повыш (кл точ А) точн.Эл-ы в узле допуск крепить одним болтом.Диаметры отверстий, в кот вст болты, вып больше диам стерж болта.По прочности болты подраздел на классы, кот обознач 2я цифрами, раздел точкой (4.6; 5.6; 5.8 и т.п.). 1я цифра, умнож на 10, обозн мин врем сопрот матер болта σ_u ; произведение цифр опред знач предела текуч матер болта σ_y; 2я цифра, умнож на 10, обознсоотн σ_y / σ_u в %.По механизму передачи внеш усилий различ неск видов болт соед:Срезные соед, в кот внеш усилия восприн вследствие сопрот болтов срезу и соед-х элементов смятию. Отлич-е св-о ср соед – высокая деформативность. обл их прим – соед эл, подверг возд статичх нагр.Фрикционные или сдвигоустойчивые соединения, в кот внешние усилия восприн вследствие сопрот сил трения, возник по контактным плоскостям соед-х эл-в от сжатия пакета предварит натянутыми высокопр болтами. прим в констр-х, восприн-х различного рода вибрационные, циклические нагр, эксплуат в низ температ.Фрикционно-срезные, в кот внешние усилия восприн в рез совместного сопрот сил трения, болтов срезу и соед-х эл-в смятию.Фланцевые соед-я.Спец болт соед на самонарезающих болтах, комбин заклепках прим для крепления проф-го настила в покрытиях зд.Фунд (анкерные) болты с диаметром резьбы 12-140 мм раб на растяж, предназн для крепления строит констр к фунд Размещ б в соед.Центры болт отв должны располаг по прям линиям, 11-ым действующему усилию, наз рисками. Расст a между центрами соседних отверстий вдоль риски наз шагом, расст с между сосед рисками – дорожкой.Болты размещ в рядовом или шахматном порядке

Макс расст между болтами a_max назнач в нерасч (связующих) соед для уменьш колич б-в. При размещ б в шахм порядке расст между их центрами вдоль усилия следует прин не менее а + 1,5d, где а – расст между рядами поперек усилия, d – диаметр отв для болта. Под гайки болтов след уст шайбы. В болт соед на высокопр болтах необх уст 2 шайбы – под головку болта и гайку. Ср соед на б норм т.В многоболт соед-х при дейст прод силы, прох через центр тяж соед-я, распред этой силы между всеми болтами неравном. Однако в пластич-й стадии за счет текуч матер усилия в б выравнив и расчет каждого болта производ на одинак усилие.Неравном работа отдельных болтов норм точности учит-ся сниж-м расч-х сопрот матер болтов.

Р аспределение усилий между болтами:а – прод силы; б – изгиб мом.При недост прочности разруш обычных болтов происх в рез-е их среза по плоскости, совпад-й с поверхностью соприкосн соед-х эл-в.При недост толщине соед-х эл-в давление, возник между болтами и стенками отверстий, прив к смятию последних..Если внеш сила, действ на соед, направл 11 прод оси болтов, то они будут раб на растяж. При статич раб такого соед качество отверстий и поверх болта не играют роли и болты норм и повыш точности раб на растяж одинаково. Прочность соед будет опред прочностью матер болтов на растяж. В соедин, раб на растяж, прим болты из тех же сталей, что и для соед, раб на сдвиг.Расч усилие N_b, кот может быть воспр 1 болтом, в завис от вида напряж-о сост опред по ф:– при срезеN_bs = R_bs γ_b A n_s;– при смятииN_bp = R_bp γ_b dΣ t;– при растяжN_bt = R_bt A_bn,где R_bs, R_bp, R_bt – расч сопрот болт соед опред-ые;d – нар диаметр стержня болта;A = πd²/4 – расч площадь сеч стержня болта;A_bn – площадь сеч болта нетто;Σ t – наим суммарная толщ эл-в, сминаемых в одном напр-и;n_s – число расч срезов 1 болта;γ_b – коэф условий работы б-го соед при работе на срез и смятие.При одноврем дейст на болт соед силы и момента, действ в одной плоск и вызыв сдвиг соед-х эл-в, опред равнодейств усилие в наиб нагруж болте,кот не должно превыш меньшего из значений N_bs или N_bp.

Болты, раб одновр на срез и растяж, провер отдельно на срез и растяж.Болты, раб на срез от одновр действия прод силы и мом, провер на равнодейств усилие.