6. Розрахунок бoлtових з'єднань ctaлевих конструкцій

Несуча здатність одного болта при дії зсуваючого зусилля визначається з умови зрізу:

, (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 16 мм болтами класу точності класу міцності 5.6 (рис. 9). Кількість болтів , діаметр – максимально можливий при однорядному розташуванні. Матеріал з'єднуваних елементів – сталь С345, коефіцієнт умов роботи конструкції . Визначити розрахункову несучу здатність з'єднання.

Розв’язання

1. Максимально можливий діаметр отворів під болти визначаємо за таблицею рисок прокатних профілів (табл. Г3). При ширині полиці кутика 125 мм й однорядному розташуванні болтів мм. Діаметр болта класу точності при цьому дорівнює: мм (для класу точності А , для класу точності С ). За таблицею 62 СНиП ІІ-23-81* (табл. А10) остаточно приймаємо (з округленням у меншу сторону) мм і знаходимо площу перерізу болта: см².

2. За таблицею 58 СНиП ІІ-23-81* (табл. А7) визначаємо розрахунковий опір зрізу болтів класу 5.6: .

Рис. 9. Схема болтового кріплення двох кутиків до листа

3. Для визначення розрахункового опору зминанню знаходимо в таблиці 51 СНиП ІІ-23-81* (табл. А1) тимчасовий опір менш міцного із з’єднуваних елементів (лист товщиною ): . При цьому розрахунковий опір зминанню із таблиці 59 СНиП ІІ-23-81* (табл. А8) 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 (для класу точності А , для класу точності С ).

5. Несуча здатність одного болта при зрізі 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 смуг перерізом мм на двосторонніх накладках того ж перерізу при дії розрахункового зусилля . Матеріал з'єднуваних елементів – сталь С275. Болти діаметром класу точності , класу міцності 5.8. Коефіцієнт умов роботи конструкції . Розробити ескіз розміщення болтів у стику (рис. 10).

Розв’язання

1. За таблицею 51 СНиП ІІ-23-81* (табл. А1) визначаємо нормативні опори сталі з'єднуваних елементів: , .

2. Розрахунковий опір зминанню елементів, що з'єднуються болтами, визначаємо за таблицею 59 СНиП ІІ-23-81* (табл. А8) залежно від величини і класу точності болтів: .

3. Розрахунковий опір зрізу болтів класу міцності 5.8 визначаємо за таблицею 58 СНиП ІІ-23-81* (табл. А7): .

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 для класу точності А: (для класів точності В і С ).

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

.

Тут см² – площа перерізу болта за таблицею 62 СНиП ІІ-23-81* (табл. А10);

– кількість розрахункових зрізів при двосторонніх накладках.

6. Несучу здатність одного болта при зминанні визначаємо за формулою (128) СНиП ІІ-23-81*:

.

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 (для класів точності В і С ). 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 ряду при ширині листа мм:

,

тобто 4 болти. 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 смуг 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'єднуваних елементів – газополум’яне без консервації, натяг болтів контролюється по куту закручування гайок. Виконати ескіз стику з розміщенням болтів.

Розв’язання

1. За таблицею 61 СНиП ІІ-23-81* (табл. А9) визначаємо нормативний тимчасовий опір високоміцного болта: . Розрахунковий опір за формулою (3) СНиП ІІ-23-81* дорівнює:

.

2. За таблицею 62 СНиП ІІ-23-81* (табл. А10) 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* коефіцієнт приймається рівним:

при ; при 5≤ ; при .

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

.

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

7. Розміщення болтів у стику проводиться відповідно до вимог таблиці 39 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 зусилля – мм (рис. 11).

Рис. 11. Ескіз розміщення болтів у стику

Можлива кількість болтів в одному ряду при ширині з'єднуваного елемента мм дорівнює:

,

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