Расчет укрупнительного стыка на высокопрочных болтах

Исходные данные: запроектировать стык главной балки на высокопрочных болтах d=16 мм из стали 40ХС «селект», R_bun=135 кН/см². Стык расположен в середине пролета главной балки. Изгибающий момент в сечении М=202751 кН∙см.

Обработка поверхности - газопламенная, g_В= 0,9, g_h= 1.02, m=0,42[4].

Рис. 4.8 Укрупнительный стык на высокопрочных болтах.

Определяем несущую способность одного высокопрочного болта по:

где R_bh - расчетное сопротивление высокопрочного болта на растяжение, определяемое по п. 3.7. [4] по формуле R_bh=0,7R_bun, где R_bun - наименьшее временное сопротивление болта разрыву, принимаемое по табл. 61^* [4]; - коэффициент трения, табл. 36 [4]; γ_h - коэффициент надежности, табл. 36 [4]; А_bh - площадь сечения болта нетто, табл. 62 [4]; γ_b - коэффициент условий работы соединения, зависит от количества болтов необходимых для восприятия расчетного усилия, принимается равным: 0.8, при n<5; 0.9 при 5<n<10;

1.0 при n>10; k - число поверхностей трения.

Q_bh = =127,46 кН.

Стык поясов:

Каждый пояс балки перекрывается тремя накладками, одной сечением b_нt_н, где b_н=b_f и t_н=1/2t_f+0,2 см и двумя – шириной b_н=1/2(b_f-4) и толщиной t_н=1/2t_f+0,2см. Назначаем размеры сечения накладок, перекрывающих пояса балки: верхняя накладка 26´1,2 см² и две нижние 11´1,2 см².

Изгибающий момент, воспринимаемый поясами:

= =145577,69 кН×см

Расчетное усилие в поясе:

= =1348 кН

Количество болтов для крепления накладок:

= =10,57 принимаем 12 болтов.

Площадь сечения пояса на краю стыка с учетом ослабления двумя отверстиями

d₀= 1,8 см: , где n_k - число отверстий, попадающих в сечение пояса по крайнему ряду.

А_fn=52-2·1,8·2=44,8 см ² 0,85·A_f =44,2 см ² – согласно СниП [4], прочность поясов по ослабленному сечению обеспечена.

Аналогично проверяется ослабление отверстиями накладок:

Каждый пояс балки перекрывается тремя накладками, назначаем размеры сечения накладок, перекрывающих пояса балки: верхняя накладка 26´1,2 см² и две нижние 11´1,2 см².

Целесообразно принять для накладок сталь С275 R_у=26,5 кН/см²

Площадь сечения накладок в середине стыка с учетом ослабления двумя отверстиями d₀ =1,8 см:

А_n=26·1,2 +2·11·1,2 -2·2·1,8·1,2=48,96см²> 0,85·A_f=44,2см², ослабление накладок можно не учитывать.

Стык стенки:

Назначаем размеры накладок для стыка стенки:

t = 1/2t_w + 0,2, cм

t=1/2·1,2+0,2=0,8 см.

Принимаем в соответствии с сортаментом на листовую сталь t =0,8 см.

h_н = h_w - 2t_н - 2, см

h_н =106-2·1,2-2=101,6 см. Принимаем h_н = 101,6 см.

Изгибающий момент, приходящийся на стенку:

= =57173,3 кН см.

Расстояние между двумя крайними рядами болтов:

a_max»h_н - 4d₀=101,6 -4·1,8=94,4 см. Принимаем а_max= 90см. Назначаем два вертикальных ряда болтов на полунакладке и вычисляем коэффициент стыка, m=2:

=2,49

по таблице определяем количество горизонтальных рядов и принимаем k =13;

шаг заклепок в вертикальном ряду: а_max/k-1=90/(13-1)=7,5 см.

Вычисляем ,

Sа_i² =15²+30²+45²+60²+75²+90²=20475 см².

Проверяем прочность наиболее нагруженного крайнего болта:

125,6556 кН < Q_bh=127,46 кН - прочность стыка стенки обеспечена.

4.9.3 Расчет крепления вспомогательной балки к главной балке

Опорная реакция вспомогательной балки от расчетной нагрузки:

107,184 кН.

Стык выполняем на болтах нормальной точности класса 5.8.

Определяем несущую способность одного болта:

N_bs =AR_bsg_bn_s,

где А - площадь сечения стержня болта, А=pd²/4; R_bs =20 кН/см² расчетное сопротивление болта срезу по табл. 58* [4], g_b=0,9 - коэффициент условий работы соединения по табл. 35 [4]; n_s=1 - число срезов болта, n_s=1, диаметр болта принимаем 18 мм. (для отличия последних от болтов высокой прочности диаметром 16 мм)

N_bs = 2,54·20·0,9·1=45,78 кН.

Требуемое количество болтов:

, где 1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение