Расчет болтовых соединений

При укрупнительной сборке металлических конструкций и при их монтаже, применяют болтовые соединения. Различают болтовые соединения на болтах грубой, нормальной и повышенной точности, а также соединения, работающие за счет сил трения между соединяемыми элементами, которые выполняют на высокопрочных болтах. В Практикуме соединения на высокопрочных болтах не рассматриваются.

Болты грубой точности (класс точности С) и болты нормальной точности (класс точности В) между собой различаются допустимыми отклонениями своего диаметра от номинала. Они ставятся в отверстия превышающие диаметр болтов на 2 – 3 мм. Болты повышенной точности (класс точности А) ставятся в отверстия, отличающиеся от диаметра болтов не более чем на 0,3 мм.

Болтовые соединения, работающие на сдвиг, рассчитывают на срез болта и на смятие соединяемых элементов. Расчетное усилие N_b, которое может быть воспринято одним болтом определяют по формулам:

      - работа на срез N_bs = R_bs γ _b А_bn_s;                                                      (2.4)

     - работа на смятие N_bp = R_bp γ _b d_b∑t,                                                 (2.5)

где R_bs, R_bp – расчетные сопротивления болтовых соединений (табл. 58*, 59* СНиП II-23-81*); d_b – наружный диаметр стержня болта; А_b = π d_b ²/4 – расчетная площадь сечения стержня болта; ∑ t – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; n_s – число расчетных срезов одного болта; γ _b – коэффициент условий работы соединения, который следует принимать по табл. 35* СНиП II-23-81*.

Болтовые соединения работающие на растяжение рассчитывают по формуле

                           N_bt = R_bt А_bn,                                                                   (2.6)

где N_bt – расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом; R_bt – расчетные сопротивления болтовых соединений при работе на растяжение; А_bn – площадь сечения болта нетто (с учетом его нарезки).

Количество болтов в соединении n при действии продольной силы N определяют по формуле

             n ≥ N/ γ _сN_{b, min},                                                                  (2.7)

γ _с – коэффициент условия работы; N_{b, min} – расчетное усилие для одного болта (при расчете на срез и смятие принимают меньшее из усилий определенных по формулам (2.4, 2.5), при расчете на растяжение – усилие, определенное по формуле (2.6)).

Для выполнения расчетов болтовых соединений ниже приведены некоторые расчетные характеристики болтов и болтовых соединений.

Болты нормальной точности, класса 5.6 – R_bs = 190 МПа, R_bt = 210 МПа;

 класса 5.8 – R_bs = 200 МПа, R_bt = 200 МПа.

В соединениях на болтах нормальной точности и элементах: из стали С245, толщиной от 2 до 30 мм – R_bp = 450 МПа; из стали С345, толщиной от 2 до 10 мм – R_bp = 690 МПа; толщиной от 10 до 20 мм – R_bp = 645 МПа.

 Болты диаметром 20 мм имеют площади: А_b = 3,14 см², А_bn = 2,45 см²; диаметром 24 мм: А_b = 4,52 см², А_bn = 3,52 см².

Для многоболтового соединения класса точности В, коэффициент γ _b = 0,9 (табл. 35* СНиП II-23-81*).