ГИА 2020 Металлоконструкции / 9.1

Работа на сдвиг является основным ви­дом работы большинства соединений, при­чем в разных соединениях она имеет свои особенности.

В соединениях на болтах, силы стя­гивания болтами, а следовательно, и развивающиеся силы трения между сое­диняемыми элементами при действии сдви­гающих сил недостаточны для полного восприятия этих сдвигающих сил.

Работу такого соединения можно разбить на четыре этапа. На 1-м этапе, пока силы трения между сое­диняемыми элементами не преодолены, сами болты не испытывают сдви­гающих усилий и работают только на растяжение, все соединение работает упруго. При увеличении внешней сдвигающей силы силы внутреннего трения оказываются преодоленными и наступает 2-й этап - сдвиг всего соединения на величину зазора между поверхностью отвер­стия и стержнем болта.

На 3-м этапе сдвигающее усилие в основном передается давлением поверхности отверстия на стержень болта; стер­жень болта и края отверстия постепенно обминаются; болт изгибается, растягивается, так как головка и гайка препятствуют свободному изги­бу стержня. Постепенно плотность соединения расстраивается, силы тре­ния уменьшаются и соединение переходит в 4-й этап работы, характери­зующийся его упругопластической работой. Разрушение соединения про­исходит от среза болта, смятия и выкола одного из соединяемых элементов или отрыва головки болта.

Расчет прочности болтовых соединений производится в предположении равномерного распределения усилий между болтами по формулам:

на срез болтов

 ;

на смятие болтов

 ;

на растяжение болтов

 ,

где N – расчетное значение продольной силы, действующей на соединение;

n – число болтов в соединении;

n_s – число расчетных срезов одного болта;

γ_b – коэффициент условий работы болтового соединения;

 - расчетная площадь сечения стержня болта;

R_s, К_р, R_t – расчетные сопротивления на срез, смятие и растяжение болтов;

d – наружный диаметр стержня болта;

 - наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении.

При проектировании болтовых соединений обычно определяют количество болтов, заданного класса прочности, необходимое для восприятия внешнего усилия N:

из условия прочности на срез

 ;

из условия прочности на смятие

 :

из двух полученных значений n принимают наибольшее.

Монтажные соединения на высокопрочных стальных болтах следует рассчитывать в предположении передачи действующих в стыках и прикреплениях усилий через трение. При этом распределение продольной силы между болтами следует принимать равномерным.

8.10. Расчетное усилие Q_bh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле

R_bh - расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта, определяемое согласно СНиП II-23-81;

 - коэффициент условий работы соединения, принимаемый равным 0,8;

A_bn - площадь сечения болта нетто, определяемая согласно СНиП II-23-81;

 - коэффициент трения, принимаемый по табл. 40;

 - коэффициент надежности, принимаемый по СНиП II-23-81.