Расчетные сопротивления срезу и растяжению болтов

П р и м е ч а н и е. В таблице указаны значения расчетных сопротивлений для одноболтовых соединений.

Таблица 10.25

Расчетные сопротивления смятию Rвр элементов,

соединяемых болтами

При действии на соединение момента, вызывающего сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий на болты следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта (см. рис. 10.38, б). Усилие в наиболее нагруженном болте Nb,max не должно превышать меньшего из значений Nbs или Nbp.

Таблица 10.26

Площади сечения болтов согласно СТ СЭВ 180-75,

СТ СЭВ 181-75 и СТ СЭВ 182-75

* Болты указанных диаметров применять не рекомендуется.

Таблица 10.27

Коэффициенты условий работы соединения

Обозначения, принятые в таблице:

a – расстояние вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия;

b – то же, между центрами отверстий;

d – диаметр отверстия для болта.

Примечания: 1. Коэффициенты, установленные в поз. 1 и 2, следует учитывать одновременно.

2. При значениях расстояний a и b, промежуточных между указанными в поз. 2 и в табл. 2.2, коэффициент gb следует определять линейной интерполяцией.

При одновременном действии на болтовое соединение силы и момента, действующих в одной плоскости и вызывающих сдвиг соединяемых элементов, определяют равнодействующее усилие в наиболее нагруженном болте (рис. 10.39), которое не должно превышать меньшего из значений Nbs или Nbp.

Рис. 10.39. Усилия в болтах при  одновременном действии N и M

При одновременном действии на болтовое соединение усилий, вызывающих срез и растяжение болтов, наиболее напряженный болт наряду с проверкой на растяжение проверяется по формуле

где Ns и Nt – усилия, действующие на болт, срезывающее и растягивающее соответственно;

Nbs и  Nbt – расчетные усилия (с заменой в формулах Abn на Аb).

Болты, работающие одновременно на срез и растяжение, проверяются отдельно на срез и растяжение.

Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и момента, проверяются на равнодействующее усилие.

В соединениях внахлестку и посредством односторонних накладок возникает не учитываемый расчетом дополнительный изгибающий момент, поэтому количество болтов в соединении увеличивается на 10% сверх расчетного. То же относится к соединениям, где передача усилия осуществляется через прокладки.

При креплении выступающих полок уголков или швеллеров с помощью коротышей количество болтов, прикрепляющих одну из полок коротыша, должно быть увеличено против расчета на 50%.

Пример 10.11. Рассчитать и законструировать болтовое соединение двух центрально-растянутых листов сечением b×t = 300×20 мм посредством двусторонних накладок. Расчетное усилие N = 1000 кН (рис. 10.40). Материал листов и накладок – сталь С255 с расчетным сопротивлением Ry = 240 МПа и нормативным сопротивлением Run = 370 МПа. Болты класса прочности 5.6.

Рис. 10.40. Соединение на болтах нормальной точности

Назначаем толщину каждой накладки tн = 12 мм (из условия равнопрочности со стыкуемыми листами принимается не менее половины толщины листов t).

Число срезов ns = 2.

Наименьшая толщина элементов, сминаемых в одном направлении, Σtmin = t = 20 мм.

Принимаем болты с наружным диаметром d = 20 мм и отверстия под них dо = 23 мм. Площадь болта А = 3,14 см2.

Определяем расчетные сопротивления болтов:

– срезу Rbs  = 190 МПа = 19 кН/см2 (см.табл. 10.24);

– смятию элементов из стали класса С255 Rbp = 450 МПа = 45 кН/см2 (см. табл. 10.25).

Коэффициент условий работы соединения γb = 0,9 (см. табл. 10.27).

Требуемое количество болтов:

– из условия среза

n ≥ N / (Rbs γb А ns) = 1000 / (16 · 0.9 · 3,14 · 2) = 11,06;

– из условия смятия

n ≥ N / (Rbp γb d Σtmin) = 1000 / (45 · 0.9 · 2 · 2) = 6,17.

Принимаем количество болтов из условия среза n = 12.

Располагаем болты в рядовом порядке. Минимальное расстояние между болтами в любом направлении

a = 2,5dо = 2,5 · 23 = 57,5 мм.

Принимаем  a = 70 мм (k = 4 – по ширине листа).

Минимальные расстояния от центра болта до края элемента:

– вдоль усилия c ≥ 2 do = 2 · 23 = 46 мм, принимаем c = 50 мм;

– поперек усилия c1 ≥ 1,5do = 1,5 · 23 = 34,5 мм.

Принимаем c1 = (b – 3a) / 2  = (300 – 3 · 70) / 2 = 45 мм.

Проверяем прочность листа по ослабленному отверстиями сечению, для чего определяем площадь сечения листа нетто:

An = (b – k do) t = (30 – 4 · 2,3) · 2 = 41,6 см2.

Проверка прочности по нормальным напряжениям:

σ = N / A = 1000 / 41,6 = 24,04 кН/см2 = 240,4 МПа ≈ Ry γc = 240 МПа.

Определяем длину накладки:

lн = 2 (2a + 2c +Δ) = 2 (2 · 70 + 2 · 50 + 10) = 490 мм.