Рнс 6.3. Работа болтового соединения на сдвиг

а - болты грубой и нормальной точности, б - болты повын1енной точности, в - высокопрочные болты и сдви-оустойчивые болты, 1, 2, 3, 4 - этапы работы соединений

Рис. 6.4. Работа болтов

а - срез болта, 6 - смятие отверстия

дЗносрезные соединения

Мухсрезные соеЗинения

Толщина пластины i

Число болтов n в соединении при действии сдвигающей силы iV, приложенной к центру тяжести соединения, определяют, предполагая работу всех болтов одинаковой

(6.3)

где W„„„ - меньшее из значений расчетного усилия для одного болта, вычисленное по формулам (6 1) и (6 2), у -коэффициент условий работы конструкции.

Расчет самих соединяемых элементов на прочность ведут с учетом ослабления сечения отверстиями по площади нетто Л„т, но с допущением упругопластической работы материала соединяемых элементов, учи-

Таблица 6.3. Площади сечения болтов

* Болты указанных диаметров применять не рекомендуется.

тываемой коэффициентом условий работы у. Он принимается: для сплошных балок, колонн и стыковых накладок у=1,1, для стержневых конструкций покрытий и перекрытий у =1,05 и учитывается одновременно с коэффициентом условий работы всей конструкции у;

в) в соединениях на высокопрочных болтах с контролируемой силой натяжения болта (сдвигоустойчивых, фрикционных) силы стягивания соединяемых элементов болтами настолько велики, что при действии сдвигающих сил возникающие в соединении силы трения полностью воспринимают эти сдвигающие силы и все соединение работает упруго (рис. 6.3, в).

Решающее значение в работе такого соединения имеют сила натяжения болта P=lj (равная расчетному усилию болта на растяжение) и качество поверхностей трения. Расчетное сдвигающее усилие, которое может быть воспринято в соединении элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, может быть определено по формуле

Q=<4xV5((/Yh). (6-4)

где R = 0,7R"; R"-наименьшее временное сопротивлеьне материала болта разрыв

по табл. 6.2; Л.-площадь сечения болта нетто (по нарезке) по табл. 6.3; уб - коэффициент условий работы болтового соединения; при динамической нагрузке и при разности номинальных диаметров отверстий и болтов более 1 мм уб=0,85, во всех остальных случаях уб=1; х - коэффициент трения по табл. 6.4; ун - коэффициент надежности по табл. 6.4; k - число расчетных плоскостей трения одного болта.

Аналогично формуле (6.3) необходимое для передачи сдвигающей силы число болтов п в соединении находят, считая распределение силы между болтами равномерным:

n=N/Q«6v (6.5)

Фактически участки на концах соединения испытывают несколько большие усилия из-за разной напряженности, а следовательно, и раз-Таблица 6.4. Таблица коэффициентов трения для соединений высокопрочными

болтами

Коэффициент дай для способа регулирования натяжения болтов по углу поворота raiiKH.

ных упругих удлинений участков между болтами вдоль действующего усилия смежных соединяемых элементов.

Расчет элементов в местах стыков и соединений высокопрочными болтами в отличие от соединений на обычных болтах ведут без допущения упругопластической работы, так как соединение не имеет неупругих деформаций (рис. 6.3, в), т. е. при у=\.

Однако ослабление сечений отверстиями учитывается частично, так как часть сдвигающего усилия воспринимается трением соединяемых поверхностей, находящихся вне места ослабления сечения отверстиями. При этом проверку ослабленных сечений следует производить при статических нагрузках-по площади сечения брутто Л при Лнт>0,85А, а при Лнт<0,85А -по условной площади Лус = 1,18Лнт, при динамических нагрузках - по площади сечения нетто Лит.

2. Работа и расчет соединений на растяжение

Если внещняя сила, действующая на соединение, направлена параллельно продольной оси болтов, то они будут работать на растяжение. При статической работе такого соединения качество отверстий и поверхности болта не играет никакой роли и болты нормальной и повыщенной точности работают на растяжение одинаково (их расчетные сопротив.-ления равны).

Интересно отметить, что начальные натяжения болтов не сказываются на их несущей способности на растяжение. Объясняется это тем, что начальные напряжения являются напряжениями внутренними, урав-новещенннми силами сжатия между соединяемыми элементами (рис. 6., а). Прикладывая внещние силы N к соединяемым элементам, будем постепенно заменять ими силы сжатия между элементами, не нарушая равновесия болт - элемент. При этом плотность соединения нарушена не будет. Тогда, когда внешние силы N начнут превышать внутренние начальные усилия стягивания болта, монолитность соединения нарушится и растягивающее усилие в болте начнет увеличиваться. Таким образом, прочность соединения определяется прочностью материала болтов иа растяжение независимо от сил начального натяжения болта.

В соединениях, работающих на растяжение, применяются болты из тех же сталей, что и для соединений, работающих на сдвиг и указанных в табл. 6.1, а для фундаментных болтов -в табл. 6.5. В этих соединениях усилия к болтам часто бывают прилолены с эксцентриситетом (рис. 6.5,6), что заставляет снижать их расчетные сопротивления.

В фундаментных болтах снижение расчетных сопротивлений материала болтов против номинала объясняется еще и тем, что степень натяжения смежных болтов базы колонны в процессе монтажа колонны может быть различна, а потому в действительности возможна некоторая перегрузка отдельных болтов. Усилие, которое может быть воспринято одним болтом, определяют по формуле

Nl=RpAl, (6.6)

где Rp- расчетное сопротивление болтов растяжению. Его следует принимать: для обычных болтов по,табл. 6.1, для фундаментных болтов по табл. 6.5; Л-площадь сечения болта нетто, по табл. 6,3.

Аналогично формуле (6.3) необходимое количество болтов в соединении, работающем на действие центрально приложенной растягивающей силы, определяют:

n = N/yNl (6.7)

При одновременном действии сил, сдвигающих и растягивающих соединение, прочность его проверяют раздельно на сдвиг по формулам (6.1)-(6.3), а на растяжение по формулам (6.6) и (6.7).