Число расчетных срезов одного болта

Расчет болтовых соединений и растяжек

В металлических дымовых свободностоящих трубах болты фланцевых соединений так же, как и анкерные болты, работают одновременно на срез и растяжение. Исходя из этого, их следует проверять как на растяжение, так и на срез. Таким образом, расчетное усилие N_б, которое может быть воспринято одним болтом, определяют по формулам:

где R_ба — расчет болтовых соединений и растяжек на срез; R_бт — расчетное сопротивление болтового соединения на растяжение; А — расчетная площадь сечения стержня болта, А = ¶d 2 /4, здесь d — наружный диаметр стержня болта; R_бn — площадь сечения болтя «нетто»; n_t — число расчетных срезов одного болта; n_б — коэффициент условий работы болтового соединения, которое для многоболтового соединения из болтов нормальной точности, применяемых обычнов конструкциях дымовых труб, составляет 0,9.

Общее количество болтов в соединении определяют по формуле

где N_бmin — меньшее из значений расчетного усилия для одного болта, установленное по методике расчета на срез или растяжение; v_c — кооффициент условий работы.

Следует помнить, что расчет болтовых соединений и растяжек, в частности анкерных болтов, крепящихся с односторонней накладкой, должен быть увеличен против расчетного количества на 10 %. В настоящее время в эксплуатации находится значительное количество металлических дымовых труб, изгибающие моменты которых под действием ветровых нагрузок воспринимаются растяжками, которые прикрепляют к кольцам, смонтированным на стволе (рис. 41).

В этом случае расчет болтовых соединений и растяжек при ветровом давлении на ствол составляет

Натяжение наветренной растяжки

Ствол дымовой трубы испытывает следующие напряжения: во-первых, от продольного изгиба, вызываемого собственной массой и вертикальной составляющей S₂ натяжения растяжки; во-вторых, от изгиба моментом М’ вследствие ветрового давления Р и момента М» вертикальной составляющей натяжения растяжек S. Влияние первого рода нагрузки незначительно и его не учитывают.

Максимальные значения изгибающий момент приобретает в двух сечениях: у кольца, к которому крепят растяжки — М₁ и в сечении, лежащем на высоте X от уровня крыши M₂,

В этом случае расчет болтовых соединений и растяжек при усилиеи на подошву основания дымовой трубы достаточно произвести на основании давления ее собственной массы. Следует отметить, что весьма схожие с металлическими конструктивные решения имеют дымовые трубы из гибридных стеклопластиков. Это начинающее развиваться направление призвано служить для эвакуации продуктов сгорания в коррозионно-индуктивной атмосфере химических производств. Первые пилотные проекты двухслойных стеклопластиковых труб с теплоизоляционным слоем из минераловатных изделий, разработанные к настоящему времени, представляют собой сборную конструкцию из отдельных царг, смонтированную в пространственной металлической шахте.

• Главная
• Словарь терминов
• Топки
• Статьи о топках
• Книги по топкам
• Контактная информация

У вас есть вопросы?

Оставьте ваши контактные данные и наши менеджеры свяжутся с вами

Права на тексты, фотографии, изображения и иные результаты интеллектуальной деятельности, расположенные на сайте topky.ru, подлежат правовой охране в соответствии с действующим законодательством РФ, Гражданским кодексом РФ (часть четвертая) от 18.12.2006 № 230-ФЗ. Запрещено использование (воспроизведение, распространение, переработка и т.д.) любых материалов, размещенных на данном сайте, без письменного согласия правообладателя. Такое использование является незаконным и влечет ответственность, установленную действующим законодательством РФ.

Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит информационный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) Гражданского кодекса Российской Федерации. Для получения подробной информации о наличии, стоимости, комплектации указанных товаров и (или) услуг, обращайтесь к менеджерам отдела сбыта с помощью специальной формы связи или по телефону: 8-800-700-17-43.

Расчет и конструирование болтовых соединений

Работа на сдвиг является основным видом работы болтовых со­единений. При этом обычные болты (грубой, нормальной и повы­шенной точности) работают на срез, а стенки отверстий в соединя­емых элементах — на смятие (рисунки ниже).

Болты 1 и 2-й групп при сплачивании работают на срез и смя­тие. Распределение продольной силы N, проходящей через центр тяжести соединения, между болтами принимается равномерным. Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом из условия прочности срезу, определяется по формуле

расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом на смятие:

при действии внешней силы, направленной параллельно продоль­ной оси болтов их работа происходит на растяжение (рисунок ниже). Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при работе на растяжение:

Схема работы обычных болтов

а — односрсзнос соединение; 6 — двухсрсзнос соединение; в — на растяжение; 1 — плоскость среза; 2 — смятие стенок отверстий

В формулах ниже R_bs, R_bp, R_bt — расчетные сопротивле­ния болтовых соединений срезу, смятию и растяжению (приведены в таблице); d— наружный диаметр болта; А = πd 2 / 4 — рас­четная площадь сечения стержня болта; А_Ьn — площадь сечения бол­та нетто (по резьбе), таблица ниже; ∑t — наименьшая суммарная тол­щина элементов, сминаемых в одном направлении; n_s — число рас­четных срезов одного болта; γ_b— коэффициент условий работы соединений, принимаемый по таблице СНиП, для болтов грубой и нор­мальной точности в многоболтовом соединении γ_b = 0,9, для болтов повышенной точности γ_b = 1,0.

Расчетные сопротивления срезу и растяжению болтов

Расчетное сопротивление, МПа, болтов классов

Расчетные сопротивления смятию элементов, соединяемых болтами

Временное сопротив­ление ста­ли соеди­няемых элементов, МПа

Расчетное сопротив­ление, МПа, смятию элементов, соеди­няемых болтами

Временное сопротив­ление ста­ли соеди­няемых элементов, МПа

Расчетное сопротив­ление, МПа, смятию элементов, соединяе­мых болтами

грубой и нормаль­ной точ­ности

грубой и нормаль­ной точ­ности

Площади сечения болтов

* Болты указанных диаметров применять не рекомендуется

Необходимое количество n болтов в соединении при действии продольной силы следует определять по формуле:

где N_bmin — меньшее из значений расчетных усилий для одного бол­та, вычисленных на смятие, срез, растяжение по формулам ниже; γ_c — коэффициент условий работы.

Решающее значение в работе соединения на высокопрочных болтах имеют сила натяжения болта и качество поверхностей тре­ния.

Расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой по­верхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высо­копрочным болтом (рисунок ниже), определяют по формуле

где R_bh = 0,7R_bun — расчетное сопротивление растяжению высоко­прочного болта (R_bun — наименьшее временное сопротивление ма­териала болта, таблице ниже); γ_b — коэффициент условий работы соеди­нения, зависящий от количества болтов, необходимых для восприя­тия расчетного усилия, и принимаемый равным: 0,8 при n < 5; 0,9 при 5 ≤ n < 10; 1,0 при n ≥ 10; А_bn—площадь сечения болта нетто по таблице ниже; μ — коэффициент трения, зависящий от характера обра­ботки поверхностей соединяемых элементов, принимаемый по таблице ниже; γ_h — коэффициент надежности, зависящий от вида нагрузки (статическая или динамическая), способа регулирования натяжения болтов и разности номинальных диаметров отверстий и болтов, при­нимаемый по таблице ниже.

Схема работы соединения на высокопрочных болтах

Количество высокопрочных болтов в соединении при действии продольного усилия определяют по формуле:

где k — количество поверхностей трения соединяемых элементов.

Натяжение высокопрочных болтов производят осевым усили­ем Р = R_bhA_bn (рисунок ниже).

Количество болтов по одну сторону стыка в рабочем элементе конструкции принимается, как правило, не менее двух. В стыках и узлах прикреплений (для экономии материала накладок) расстоя­ние между болтами должно быть минимальным. В слабоработающих (связующих, конструктивных) соединениях расстояние долж­но быть максимальным, чтобы уменьшить число болтов.

Механические свойства высокопрочных болтов

Диамер болтов d, мм

Нормативное временное сопротивление R_bun материала болтов из сталей, МПа

расчет болтов

Марку стали болтов следует принимать согласно СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции», таблицы Г4 «Марки стали фундаментных болтов и условий их применений». Согласно приказа Министерства строительства и жилищно-комумунального хозяйства РФ №126/пр от 27 февраля 2017 года за подписью и.о. министра Л.О. Ставицкогос момента введения в действие СП 16.13330.2017 признать не подлежащим применению СП 16.13330.2011г.

Ст3пс4 ГОСТ 535, 09Г2С-4* ГОСТ 19281 при расчетной температуре меньше -45 град. С

*-допускается применение других сталей по ГОСТ 19281 категории 4.

Рис 1 — расстояние отверстий под болты

Характеристика расстояния и предела текучести соединяемых элементов для болтов

Согласно таблицы 40 (литер.1), расстояние:

— между центрами отверстий для болтов в любом направлении при минимальном расстояние, при Rуп меньше, либо равно 375 Н/мм^2, будет 2,5D, пример 2,5*14= 35 мм., Ф14 — для анкерного крепления диаметром 12мм., на рисунке 122 мм. по конструктивным соображениям.

— от центра отверстия для болта до края элемента при минимальном расстояние, при Rуп меньше, либо равно 375 Н/мм^2, будет 2D, пример 2*14=28мм.,(смотри рисунок)

До 375 Н/мм^2 – предел текучести который следует применять для болтов класса точности В.

Допускается крепить детали одним болтом.

Диаметр отверстий для болта

Диаметр отверстий (D) следует применять для болтов класса точности В (примечание таблицы 40) D=Db+1мм. (+2 или 3мм) , Db – диаметр болта

Рис 2 — выбор длины болта

Выбор длины болта

Длину болта (Lболта) определяем следующим способом:

Lболта = длина соединяемых элементов (L1)+ толщина гайки DIN982 (h= от 4,7 до 28мм.; М10 h=11,5мм.; М12 h=14мм.) + толщина шайбы DIN9021 (S = от 0,8 до 8мм.; М10 S=2,5мм.; М12 S=3мм.; DIN9021 – шайба плоская усиленная) + 0,5Db.

Пример, Lболта = L1+h+S+0,3Db = 66+11,5+2,5+5 = 85мм. – для типового стального кронштейна из стали 6мм. для СПК (светопрозрачные конструкции). Болт М10х90 нерж. А2 DIN933 (полная резьба) или DIN931 болт с шестигранной головкой с (неполной резьбой),

СП 16.13330.2017 резьба болта, воспринимающего сдвигающее усилие, в соединениях при толщине наружного элемента до 8мм., должна находится вне пакета соединяемых элементов; в остальных случаях резьба болта не должна входить вглубь отверстия более чем на половину толщины крайнего элемента со стороны гайки или свыше 5мм.

Болт М10х90 нерж. А2, DIN931 с длиной резьбы 26мм. не проходит согласно п.14.2.5 описанного выше, поэтому увеличиваем длину болта до 100мм. Болт М10х100 нерж. DIN931 с длиной резьбы 26мм. Резьба болта зайдет в стальную пластину на 1мм., что допустимо по нормам.

В креплениях одного элемента к другому через прокладки или иные промежуточные элементы, а также в элементах с односторонней накладкой число болтов по сравнению с расчетом следует увеличивать на 10% . При креплениях выступающих полок уголков или швеллеров с помощью коротышей число болтов, прикрепляющих коротыш к полке, по сравнению с расчетом следует увеличить на 50% (пункт 14.2.14).

Db=10мм. DIN даны для сведения.

Далее смотрим сортамент и подбираем ближайшую длину. Согласно строительным нормам минимальный вылет шпильки за гайку один виток резьбы, лучше 9-10мм.

Установка нержавеющих втулок под болт

Втулка служит для:

— ограничитель для сминания деталей при установке болта

— возможна установка болта с полной резьбой

Под гайку необходимо устанавливать не более одной шайбы. Под головку болта необходимо устанавливать не более одной шайбы.

Рис 3 — формулы расчета болта

Прочностной расчет болтового соединения

Болтовое соединение можно разделить на:

1) Соединение работающее на срез

2) Соединение работающее на срез и растяжение

3) Соединение работающее на растяжение

4) Фрикционное соединение ( на болтах с контролируемым натяжением)

Согласно пункта 14.2.9 расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом, в зависимости от вида напряженного состояния.

Ns – число расчетных срезов одного болта (если болт соединяет две пластины, то число срезов один) = 1

Yb = 0,9 согласно примечания таблицы 41 СП 16.13330.2017

Yс = 1 согласно примечания таблицы 1 СП 16.13330.2017

∑t =6 – наименьшая суммарная толщина пластин соединяемых сминаемых в одном направлении. В нашем случаи пластина у кронштейна из 6 мм. стали. Для стенки пластины из алюминия 2мм.

dbn =10 мм. – наружный диаметр болта по резьбе

db=8,1мм. – наружный диаметр болта без резьбы, т.е. стержня (8,1мм. для болта М10)

Ab=(П*db^2)/4 – площадь сечения стержня болта, мм^2

Abn=(П*dbn^2)/4 – площадь сечения резьбовой части болта, мм^2

5.6 (5.8; 8.8; 10.9; 12.9) – класс прочности болта

Расчетное усилие,которое может быть воспринято одним болтом при срезе (5.6) Nbs=Rbs*Ab*ns*Yb*Yc = 210*51,5*1*0,9*1=9733,5 Н

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при смятии (5.6) при стальной пластине 6мм., Nbp=Rbp*db*∑t*Yb*Yc =475*7,8*6*0,9*1=20007 Н

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при смятии (5.6) при алюминиевой пластине 2мм., Nbp=Rbp*db*∑t*Yb*Yc =175*7,8*2*0,9*1=2457 Н

Rbp=175МПа, Ry=120МПа для материала стойки АМг2Н2, АМГ3Н2 согласно таблицы 13 СП 128.13330.2016 (СНиП 2.03.06-85) «Алюминиевые конструкции»

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при растяжении (5.6), Nbt=Rbt*Abn*Yc =225*78,5*1=17662,5 Н

Болт М8мм, наружный диаметр болта (стержня) db=6,5мм

Болт М10мм, наружный диаметр болта (стержня) db=7,8мм

Болт М12мм, наружный диаметр болта (стержня) db=10,1мм

Болт М16мм, наружный диаметр болта (стержня) db=13,8мм

Болт М18мм, наружный диаметр болта (стержня) db=15,3мм

Болт М20мм, наружный диаметр болта (стержня) db=17,3мм

Болт М16, М18 и до М48 по таблице Г9 «Площади сечений болтов Ab и Abn» (литер 1)

Пункт 14.2.10 СП «Стальные конструкции» , при действии на болтовое соединение силы N, проходящей через центр тяжести соединения, распределение этой силы между болтами следует принимать равномерным. В этом случае число болтов в соединении следует определять по формуле

n>= N/Nbmin, где Nbmin — наименьшее из значений Nbs, Nbp, Nbt

Рис 4 — площади сечения болтов

Рис 5 — расчетное сопротивление смятию алюминиевых элементов

Статья дана для сведения. Калькулятор работает в тестовом режиме

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 . Настоящие рекомендации распространяются на расчет и проектирование стальных конструкций зданий и сооружений с фрикционно-срезными соединениями на болтах, в которых внешние усилия воспринимаются сопротивлением болтов срезу, а соединяемых элементов смятию с учетом сил трения на соприкасающихся поверхностях, возникающих от предварительного натяжения болтов.

1.2 . Расчет фрикционно-срезных соединений предусмотрен с учетом критерия деформативности, исходя из условия ограничения жесткости соединений величиной пластических деформаций соединяемых элементов, не превышающих 1,0 мм при воздействии динамических и 3,5 мм статических нагрузок.

1.3 . Фрикционно-срезные соединения наиболее эффективны в конструкциях, элементы которых изготовлены из углеродистых сталей толщиной до 12 ÷ 15 мм и низколегированных толщиной до 8 ÷ 10 мм, а также при воздействии циклических нагрузок, в том числе знакопеременных воспринимаемых за счет фрикционного эффекта.

1.4 . Фрикционно-срезные соединения рекомендуются к применению в стальных конструкциях, которые по эксплуатационным функциям соединяемых элементов относятся к 1 и 2 группам по классификации табл. 3.12 «Справочник проектировщика. Металлические конструкции» ЦНИИПСК им. Мельникова, М. 1998 г. [ 8 ].

1.5 . Фрикционно-срезные соединения рекомендуются для применения в конструкциях, в которых перемещения сдвига в соединениях регламентированы разностью номинальных диаметров отверстий и болтов δ £ 2 мм в случае воздействия усилий одного знака с коэффициентом асимметрии напряжений ρ > 0, а также при воздействии знакопеременных усилий, когда меньшее из которых может быть передано только силами трения. В конструкциях в которых перемещения сдвига не ограничены, допускается принимать δ = 3 мм.

1.6 . Для конических болтов, изготовленных по ТУ 128001-001-011394544-01 «Болты конические высокопрочные с полукруглыми головками. Шайбы», ОАО «Спецмонтажизделие» [ 4 ] и при δ = 0,3 мм сопротивления смятию приняты по СНиП II-23-81 как для болтов класса точности А. (приложение 2 )

1.7 . Расширение областей применения фрикционно-срезных соединений с предварительным натяжением болтов возможно за счет узлов балок перекрытий технологических и рабочих площадок, тормозных конструкций, горизонтальных и вертикальных связей, колонн, стыков балок между собой и других конструкций.

1.8 . Фрикционно-срезные соединения на высокопрочных болтах в настоящих Рекомендациях не рассматриваются, так как методики их расчета приведены в «Справочнике проектировщика» [ 8 ] и в «Рекомендациях по проектированию работающих на сдвиг болтовых соединений стальных строительных конструкций», Москва, 1990 г. [ 5 ].

2. МАТЕРИАЛЫ

2.1 . Для элементов конструкций с болтовыми фрикционно-срезными соединениями следует применять стальной прокат в соответствии с требованиями главы СНиП II-23-81* [ 1 ].

2.2 . Для фрикционно-срезных соединений элементов стальных конструкций следует применять болты, гайки и шайбы в соответствии с табл. 2.1 .

Таблица 2.1 . Болты, гайки и шайбы для фрикционно-срезных соединений.