24. Болтовые соединения металлических конструкций. Расчёт болтовых соединений

Болты выполняются грубой, нормальной и повышенной точности. Есть также высокопрочные болты. В строительстве применяют болты Ø12-48мм. Анкерные болты могут быть Ø90мм.

В комплект болтов обычно входят гайка и шайба. Отверстия под болты грубой и нормальной точности сверлят на 2-3мм больше Ø болта. Под болты повышенной точности Ø отверстия больше болта на 0,3мм. Высокопрочные болты изготавливают из низколигированной стали. Отверстия под эти болты такие же как и для болтов грубой и нормальной тонности, гайки завинчивают специальным динамометрическими ключами.

Расчёт усилия, которое может быть воспринято одним болтом определяется по следующим формулам: При расчёте на срез: N_В = γ_b·R_вs·А·n_s; N_Δ = γ_b·R_врd·Σt_min - на смятие; N_b = R_вt·А_bh – на растяжение, где γ_b – коэффициент работы болта R_вs, R_Δp, R_bt – расчётные сопротивления А – площадь поперечного сечения болта n_s – количество плоскостей среза болта d – диаметр болта Σt_min – минимальная суммарная толщина соединяемых элементов, сминаемых в одном направлении. А_bh – площадь поперечного сечения болта с учётом ослабления болта резьбой.

Количество болтов в соединении при действии продольной силы n определяется:

n ≥ N/(γ_s·N_b,min)

γ_s – коэффициент работы конструкции N_b,min – наименьшее усилие, которое воспринимается болтом.

При действии на соединение момента, вызывающего сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий на болты следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта. Болты, работающие одновременно на срез и растяжение, следует проверять отдельно на срез и растяжение. Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и момента, следует проверять на равнодействующее усилие. При креплениях выступающих полок уголков или швеллеров с помощью коротышей количество болтов, прикрепляющих одну из полок коротыша, должно быть увеличено на 50 %.

Расчёт соединений на высокопрочных болтах.

Соединения на высокопрочных болтах следует рассчитывать в предположении передачи действующих в стыках и прикреплениях усилий через трение, возникающее по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов от натяжения высокопрочных болтов. При этом распределение продольной силы между болтами следует принимать равномерным.

Расчетное усилие которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом: где - расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта; - коэффициент трения; γ_h- коэффициент надежности; - площадь сечения болта нетто; γ_b - коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия, и принимаемый равным: 0,8 при n<5; 0,9 при 5≤n<10; 1,0 при n≥10.

Количество n высокопрочных болтов в соединении при действии продольной силы: где k - количество поверхностей трения соединяемых элементов.

25. Расчет плоского стального настила

При нагрузках, не превышающих 50 кН/м², и относительном прогибе меньше предельного, принимаемого для всех настилов равным [f/l]=1/150, прочность шарнирно закреплённого по краям стального настила всегда будет обеспечена, и его надо рассчитывать только на жесткость (прогиб).

Для расчета из пластины вырезается полоса шириной 1 м (1 см) вдоль короткой стороны настила и рассчитывается как балка на двух опорах, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой. За расчетный пролет настила следует принимать расстояние между швами, однако на практике обычно принимают шаг балок, на которые он опирается.

Толщина настила обычно диктуется условием жесткости, т.е. его прогибом от нормативных нагрузок, и реже – условием прочности. В зависимости от интенсивности нагрузки для настила применяют листы толщиной: при ; при ; при .

Предельное отношение пролета настила к его толщине по условию жесткости можно определить по формуле: .

где n₀=l_n/f_u – отношение пролета настила к предельному прогибу; q_n=q_Н+p_Н – нормативная нагрузка на настил; E₁=E/(1- υ ²) – цилиндрический модуль упругости; E – модуль упругости стали; υ = 0,3 – коэффициент Пуассона.

Зная предельное отношение ln/tn по сортаменту принимают tп и вычисляют предельное значение пролета ln. Зная размеры настила, проверяют прогиб и несущую способность настила, пользуясь выражениями:

где Pэ – Эйлерова сила; M = – балочный изгибающий момент; - балочный момент; An=l*tn – площадь поперечного сечения расчетной полосы; q=γ_f*q_n– расчетная временная нагрузка; γ_f – коэффициент надежности по нагрузке; Wn=l*t_n²/6 – момент сопротивления полосы; α – определяется из уравнения α (1+ α₂)=3(f₀/t_n)²; - балочный прогиб; Ry – расчетное сопротивление стали по пределу текучести; γ_с – коэффициент условий работы.

Настил крепится к балкам настила сплошными сварными швами. Определим растягивающее усилие Н, действующее на 1 погонный см длины шва: , где γ_f – коэффициент надежности по нагрузке; fu/ln – предельно допустимый прогиб

На действие распора необходимо проверить сварные швы, прикрепляющие настил к балкам настила: , и по границе сплавления: где: kf – катет сварного шва; _f – коэффициент глубины провара шва; _wf , _wz – коэффициент условия работы шва; R_wf , R_wz - расчетные сопротивления угловых швов срезу (условному) по металлу шва и границы сплавления соответственно;