6. Розрахунок бoлtових з'єднань ctaлевих конструкцій

Несуча здатність одного болта при дії зсуваючого зусилля визначається з умови зрізання

, (127)

і з умови зминання

. (128)

Необхідна кількість болтів

. (130)

Несуча здатність одного високоміцного болта у фрикційному з'єднанні

. (131)

Необхідна кількість високоміцних болтів у з'єднанні

. (132)

Позначення величин, що входять у формули, наведені в пунктах 11.7, 11.8 і 11.13 СНиП ІІ-23-81* [l].

Задача 6.1. Визначення несучої здатності болтового з'єднання при зрушенні

С тержень із двох кутиків прикріплений до листа товщиною 15 мм болтами класу точності класу міцності 5.6 (рис. 9). Кількість болтів , діаметр – максимально можливий при однорядному розташуванні. Матеріал з'єднуючих елементів – сталь С345, коефіцієнт умов роботи конструкції . Визначити розрахункову несучу здатність з'єднання.

Рішення

1. Максимально можливий діаметр отворів під болти визначаємо за таблицею рисок прокатних профілів. При ширині полиці кутика 125 мм й однорядному розташуванні болтів мм. Діаметр болта класу точності при цьому дорівнює мм. За таблицею 62 СНиП ІІ-23-81* остаточно приймаємо (з округленням у меншу сторону) мм і знаходимо площу перерізу болта см².

Рис. 9. Схема болтового кріплення двох кутиків до листа

2. За таблицею 58 СНиП ІІ-23-81* визначаємо розрахунковий опір зрізанню болтів класу 5.6: .

3. Для визначення розрахункового опору зминанню знаходимо в таблиці 51 СНиП ІІ-23-81* тимчасовий опір менш міцного із з’єднуючих елементів (лист товщиною ) . При цьому розрахунковий опір зминання із таблиці 59 СНиП ІІ-23-81* дорівнює .

4. Коефіцієнт умов роботи з'єднання визначається за таблицею З5 СНиП ІІ-23-81* залежно від характеру напруженого стану, класу точності і розміщення болтів у стику. Приймаючи більші із відстаней, наведених у таблиці 39 СНиП ІІ-23-81*, одержуємо для всіх випадків розрахунку з'єднання на болтах класу точності .

5. Несуча здатність одного болта при зрізанні визначається за формулою (127) СНиП ІІ-23-81*

.

Тут – кількість розрахункових зрізів болта при прикріпленні кутиків із двох сторін листа.

6. Несуча здатність одного болта при зминанні визначається за формулою (128) СНиП ІІ-23-81*

.

Тут менше із суми товщин двох кутиків і товщини листа, до якого вони прикріплюються.

7. Розрахункова несуча здатність одного болта дорівнює

.

Розрахункова несуча здатність з'єднання з 8 болтів визначається за формулою (130) СНиП ІІ-23-81*

.

Задача 6.2. Проектування болтового стику

Визначити необхідну кількість болтів у стику полос перерізом мм на двосторонніх накладках того ж перерізу при дії розрахункового зусилля . Матеріал з'єднуючих елементів – сталь С275. Болти діаметром класу точності , класу міцності 5.8. Коефіцієнт умов роботи конструкції . Розробити ескіз розміщення болтів у стику (рис. 10).

Рішення

1. За таблицею 51 СНиП ІІ-23-81* визначаємо нормативні опори сталі з'єднуючих елементів: , .

2. Розрахунковий опір зминання елементів, що з'єднуються болтами, визначаємо за таблицею 59 СНиП ІІ-23-81* залежно від величини і класу точності болтів: .

3. Розрахунковий опір зрізанню болтів класу міцності 5.8 визначаємо за таблицею 56 СНиП ІІ-23-81* : .

4. Приймаємо більші із відстаней, зазначених у таблиці 39 СНиП ІІ-23-81*, і за таблицею 35 СНиП ІІ-23-81* визначаємо значення коефіцієнта умов роботи з'єднання .

5. Несучу здатність одного болта при зрізанні визначаємо за формулою (127) СНиП ІІ-23-81*

.

Тут см² – площа перетину болта за таблицею 62 СНиП ІІ-23-81*;

– кількість розрахункових зрізів при двосторонніх накладках.

6. Несучу здатність одного болта при зминанні визначаємо за формулою (128) СНиП

.

Тут – товщина листа, яка менша, ніж сума товщин двох накладок.

7. Розрахункова несуча здатність одного болта дорівнює . Необхідну кількість болтів визначаємо за формулою (130) СНиП ІІ-23-81*

.

Приймаємо 6 болтів.

8. Розміщення болтів виконуємо відповідно до таблиці 39 СНиП ІІ-23-81*, приймаючи більші значення з наведених у таблиці відстаней (верхні межі відстаней). Для болтів класу точності . Тоді відстань між центрами отворів дорівнює мм; відстань від болта до краю елемента вздовж зусилля дорівнює мм; те саме поперек зусилля – мм.

Обчислюємо можливу кількість болтів в одному ряді при ширині листа мм

,

т обто 5 болтів. Приймаємо розміщення болтів у два ряди по 3 болти і призначаємо всі розміри стику відповідно до обчислювальних значень , і (рис. 10).

Рис. 10. Ескіз розміщення болтів у стику

Задача 6.3. Проектування фрикційного стику на високоміцних болтах

Визначити необхідну кількість високоміцних болтів у фрикційному стику двох полос перерізом мм із двосторонніми накладками такого ж перерізу при дії статичного навантаження (рис. 11). Болти виконані зі сталі "селект", діаметром 24 мм, різниця діаметрів болтів і отвору – 2 мм. Оброблення поверхонь з'єднуючих елементів – газополум’яне без консервації, натяг болтів контролюється по куту закручування гайок. Виконати ескіз стику з розміщенням болтів.

Рішення

1. За таблицею 61 СНиП ІІ-23-81* визначаємо нормативний тимчасовий опір високоміцного болта . Розрахунковий опір за формулою (3) СНиП ІІ-23-81* дорівнює .

2. За таблицею 62 СНиП ІІ-23-81* визначаємо площу перерізу "нетто" .

3. За таблицею 36 СНиП ІІ-23-81* визначаємо коефіцієнт тертя і коефіцієнт надійності болтового з'єднання .

4. Обчислюємо несучу здатність одного болта при одній площині тертя за формулою (131) СНиП ІІ-23-81*

.

5. Задаємося значенням коефіцієнта умов роботи з'єднання згідно з пунктом 11.13 СНиП ІІ-23-81* і за формулою (132) визначаємо необхідну кількість болтів при двох площинах тертя

.

Приймаємо 3 болти і перевіряємо значення коефіцієнта . Відповідно до пункту 11.13 СНиП ІІ-23-81* при кількості болтів коефіцієнт умов роботи з'єднання .

6. Повторюємо розрахунок за формулою (132) з уточненим значенням коефіцієнта

.

Остаточно приймаємо чотири болти, що відрізняється від результату розрахунку в пункті 5.

7. Розміщення болтів у стику проводиться відповідно до вимог таблиці 38 СНиП ІІ-23-81*. За умовою задачі діаметр отвору під болт дорівнює 24+2=26 мм. Відстань між центрами отворів мм; відстань від центра отвору до краю елемента вздовж зусилля мм, те саме поперек напрямку зусилля мм (рис. 11). Можлива кількість болтів в одному ряді при ширині з'єднуючого елемента мм дорівнює

Рис. 11. Ескіз розміщення болтів у стику

,

тобто 4 болти в одному ряді. Приймаємо розміщення всіх чотирьох болтів в один ряд, що зменшує довжину накладок.