3. Болтовые соединения. Общая хар-ка и область применения. Основы расчета болтовых соединений.
Для соединения металлических конструкций помимо сварки применяют болты и заклепки. Однако болтовые соединения более металлоемки, чем сварные, так как имеют стыковые накладки и ослабляют сечения элементов отверстиями для болтов.
В строительных констр-ях применяют:
- обычные (срезные) болты грубой (С), нормальной (В), повышенной (А) точности; (относительно невысокая прочность, работают на срез).
- высокопрочные болты класса точности В; Подвержены термической обработке. Высокопрочный болт, работая на осевое растяжение, обеспечивает передачу сил сдвига трением между соединяемыми элементами (фрикционное соединение). Несущая способность зависит от обрабатываемых поверхностей. Применяется в монтажных соединениях, имеющих большие сдвигающие силы, при действии динамических и вибрационных нагрузок.
- самонарезающие; отличается от обычных наличием резьбы полного специального профиля на всей длине стержня. Материалом для них служит сталь термоупрочненная. Применяется они в основном d=6мм для прикрепления профилированного настила к прогонам и элементам фахверка. Их преимуществом является необходимость доступа к конструкции только с одной стороны.
- анкерные класса точности В, С (фундаментные). Служат для передачи растягиваемых усилий с колонн на фундамент. Имеют более низкую прочность, большие размеры. Изготавливается из кругляка (круглой инструментальной стали).
Класс точности А: разница в диаметре м/у болтом и отверстием 0,25-0,3мм, соединения малодеформативны.
Класс точности В: отклонение в диаметре 0,52 мм, наиболее применяемые.
Класс точности С: отклонение в диаметре до 1мм, болты грубой точности.
Основы расчета:
1. Работа и расчет на сдвиг при действии статической нагрузки. Расчет ведут исходя из возможного вида разрушения соединения по срезу болта при толстых соединяемых листах или по смятию поверхности отверстия при тонких листах:
а) Расчет на срез болтов:
б)Расчет на смятие болтов:
в)Расчет на растяжение болтов:
N-расчетное
значение действующей силы; n-число
болтов; ns-число
расчетных срезов 1-го болта; γb
–коэф-т
условия работы болтового соединения;
γс-коэф-т
условия работы элемента; А-площадь
сечения болта
;
Авп-площадь
сечения по резьбе; R-расчет.
сопротивление на срез, смятие и
растяжение;
-
наименьшая суммарная толщина элементов,
снимаемых в одном направлении;d-наружный
диаметр стержня болта
Расчетное сопротивление, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом:
Rbh - расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта; μ- коэф-т трения; А-площадь сечения болта; γh – коэф-т надежности.
Число болтов в соединении при действии сдвигающей силы Af, приложенной к центру тяжести соединения, определяют, предполагая работу всех болтов одинаковой
Nmin-меньшее из значений расчетного усилия для одного болта,;- γ— коэффициент условий работы конструкции.
2. Работа и расчет соединений на растяжение
Усилие, которое может быть воспринято одним болтом, определяют по формуле
N=Rbp*Аbn
Rbp-расчетное сопротивление болтов растяжению.; Аbn-площадь сечения болта нетто.
Аналогично формуле необходимое количество болтов в соединении, работающем на действие центрально приложенной растягивающей силы, определяют:
n = N/ Nbp* γ
3. Работа и расчет соединений на сдвиг при повторных нагрузках
Работа, соединений при нагрузке с перерывами. Работа соединений на действие повторных нагрузок имеет несколько разновидностей:
1.Если силы стягивания соединения болтами велики и внешние повторные нагружения не преодолевают сил трения, возникающих при этом между соединяемыми элементами, то соединение сохраняет свою монолитность и работает упруго, как основной металл. Так работают соединения на высокопрочных болтах.
2.Если силы стягивания соединений на болтах нормальной, повышенной точности и несущих высокопрочных недостаточны и силы внутреннего трения F преодолеваются в соединении внешними сдвигами силами, то соединение начинает работать как упругопластическое тело.