МК_Справочник_том_1

ãäå γn – коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества n болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия, и принимаемый равным: 0,8 при n < 5; 0,9 ïðè 5 £ n < 10; 1 ïðè n ³ 10; m – коэффициент трения, принимаемый по табл.3.21; γh – коэффициент надежности, принимаемый также по табл.3.21.

Таблица 3.21. Значения коэффициентов γh è μ

П р и м е ч а н и я . 1. Допускаются другие способы обработки соединяемых поверхностей, обеспечивающие значения коэффициентов трения μ не ниже указанных в табл.3.21. 2. Способ регулирования натяжения болтов по Ì означает регулирование по моменту закручивания, по α – углу поворота гайки.

Расчетные усилия, которые могут быть восприняты каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом М24, приведены в табл.3.22.

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

ãäå Kòð – количество поверхностей трения соединяемых элементов.

Расчет на выносливость фрикционных соединений следует выполнять в соответствии с требованиями п.9.2 СНиП II-23-81*, относя эти соединения к 1-й группе элементов.

Расчет на прочность соединяемых элементов, ослабленных отверстиями под болты, следует выполнять с учетом того, что половина усилия, приходящегося на каждый болт, в рассматриваемом сечении уже передана силами трения. При этом проверку ослабленных сечений следует производить: при динамических нагрузках

– по площади сечения нетто Àï , при статических нагрузках – по площади сечения брутто À ïðè Àï ³ 0,85À, либо по условной площади Àñ = 1,18Àn ïðè Àï £ 0,85À.

191

Таблица 3.22. Расчетные усилия Qh1 è Qh2, которые могут быть восприняты каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом М24 из стали 40Х «Селект»

ностью трения соединяемых элементов, стянутых одним болтом М24, при динамической нагрузке и d= 2...6 мм, при статической нагрузке и d= 5...6 мм; Qh2 – то же, при динамиче- ской нагрузке и d= 1 мм, при статической нагрузке и d= 1...4 мм; d – разность номинальных диаметров отверстий и болтов.

Срезные соединения. При действии продольной силы, проходящей через центр тяжести соединения, распределение этой силы между болтами следует принимать равномерным. При действии на соединение изгибающего момента распределение усилий между болтами следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта (при треугольных эпюрах распределения усилий между болтами, рис.3.13).

Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и изгибающего момента, необходимо проверять на равнодействующее усилие. Рас- четное усилие, которое может быть воспринято одним болтом, следует определять по формулам:

192

ãäå γb1 – коэффициент условий работы, учитывающий неодновременность включе- ния болтов в работу, который следует принимать по табл.3.23; γb2 – коэффициент условий работы, учитывающий расстояния вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия и между центрами отверстий, который следует принимать по табл.3.24; A = πd2 / 4 – расчетная площадь сечения стержня болта, см2 (ñì.òàáë.3.15); ns – число расчетных срезов одного болта; γ(t) – коэффициент, учи- тывающий толщину соединяемых элементов, определяемый

t – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; db – номинальный наружный диаметр стержня болта, см.

Таблица 3.23. Коэффициент условий работы соединения gb1

Таблица 3.24. Коэффициент условий работы соединения gb2

П р и м е ч а н и е . Расстояние b должно быть больше расстояния à, по крайней мере, на 0,5d. В противном случае a = b – 0,5d.

Расчетные усилия, которые могут быть восприняты одним болтом многоболтового соединения на срез с одной плоскостью среза, приведены в табл.3.25.

Таблица 3.25. Расчетные усилия Nbs, кН, которые могут быть восприняты одним болтом многоболтового соединения на срез

с одной плоскостью среза

193

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

ãäå Qb – меньшее из расчетных усилий для одного болта Nbs è Nbp, вычисленных по формулам (3.6) и (3.7).

Возникающие при работе соединений перемещения смятия каждого элемента – u от действия расчетных нагрузок следует определять:

à) ïðè Nbp £ Nbs – ïî òàáë.3.26.

Таблица 3.26. Определение расчетных сопротивлений смятию в зависимости от перемещений смятия соединяемых элементов

Допускается принимать значения перемещений смятия каждого соединяемого элемента u от действия расчетных нагрузок меньше значений, приведенных в табл.3.27, при этом расчетное сопротивление одноболтовых соединений смятию следует определять по формуле

Таблица 3.27. Значения перемещения смятия от расчетных нагрузок

Коэффициент f в зависимости от перемещений смятия каждого соединяемого элемента è приведен в табл.3.28;

á) ïðè Nbs < Nbp – по формулам (3.11), (3.12) и по табл.3.28, заменяя в формуле

(3.7) Nbp íà Nbs .

Прочность элементов, ослабленных отверстиями в срезных соединениях, следует проверять с учетом полного ослабления сечений отверстиями.

Фрикционно-срезные соединения. Распределение усилий между болтами во фрикционно-срезных соединениях аналогично распределению усилий в срезных соединениях (см.п.3.3.3). Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом, следует определять по формулам: на срез – см.формулу (3.6); на смятие и

ãäå Nbp – расчетное усилие, кН, которое может быть воспринято одним болтом по смятию, определяемое по формуле (3.7); Ku – коэффициент уменьшения предварительного натяжения болтов, который следует находить по табл.3.27;

194

Таблица 3.28. Коэффициент f в зависимости от перемещения смятия соединяемых элементов

Если расчетные сопротивления смятию приняты отличными от приведенных в табл.3.27, коэффициент уменьшения предварительного натяжения болтов следует определять линейной интерполяцией. Qh – расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним болтом, вычисляемое по формуле (3.4).

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

ãäå Qbh – меньшее из расчетных усилий для одного болта Nbs è Nbh , вычисленных по формулам (3.6) и (3.12).

Возникающие при работе соединений перемещения смятия каждого элемента è от действия расчетных нагрузок следует находить:

ïðè Nbh £ Nbs – ïî òàáë. 3.26;

ïðè Nbs < Nbh – по формулам (3.11), (3.12) и по табл.3.28, заменяя в формуле (3.12) Nbh íà Nbs, учитывая зависимость между коэффициентом уменьшения предварительного натяжения болтов и перемещениями смятия каждого соединяемого элемента u , ìì:

Расчет на выносливость фрикционно-срезных соединений следует выполнять в соответствии с требованиями п.9.2 СНиП II-23-81*, относя соединения с элементами из стали с временным сопротивлением разрыву более 420 МПа к второй группе элементов, а менее 420 МПа – к третьей группе.

Прочность элементов, ослабленных отверстиями во фрикционно-срезных соединениях, следует проверять с учетом полного ослабления сечений отверстиями.

Фланцевые соединения (ФС). ФС элементов стальных конструкций следует проверять расчетами на: прочность болтов; прочность фланцев на изгиб; прочность соединений на сдвиг; прочность сварных швов соединения фланца с элементом конструкции. Предлагаемые методы расчета следует применять только для ФС, конструктивная форма которых отвечает требованиям п.3.3.2.

195

Предельное состояние ФС определяют следующие условия:

·усилие в наиболее нагруженном болте, вычисленное с учетом совместной работы болтов соединения, не должно превышать расчетного усилия растяжения болта;

·изгибные напряжения во фланце не должны превышать расчетное сопротивление стали фланца по пределу текучести.

Расчет прочности ФС элементов открытого профиля, подверженных цен-

тральному растяжению. Количество болтов внутренней зоны nb определяет конструктивная форма соединения. Количество болтов наружной зоны предварительно назначают из условия

ní = (N - nâNâï) / Níï ,

ãäå N – внешняя нагрузка на соединение; Nâï – предельное внешнее усилие на один болт внутренней зоны, равное 0,9 Âp; Bp = Rbt Abn – расчетное усилие растяжения болтов; Níï – предельное внешнее усилие на один болт наружной зоны, равное Nn /K; K – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение внешней нагрузки между болтами внутренней и наружной зон, определяемый по табл.3.29.

Таблица 3.29. Значение коэффициента K

Прочность фланца и болтов, относящихся к внутренней зоне, следует считать обеспеченной, если: болты расположены в соответствии с указаниями п.3.3.2, толщина фланца составляет 20 мм и выше, а усилие на болт от действия внешней нагрузки не превышает

При расчете на прочность болтов и фланца, относящихся к наружной зоне, выделяют отдельные участки фланцев, которые рассматриваются как Ò-образные (см.рис.3.9) шириной wj .

Прочность ФС следует считать обеспеченной, если

ãäå Ò – расчетное усилие растяжения, воспринимаемое ФС, определяемое по формулам:

åñëè Ní < Níï ,

196

ãäå Ní = min Níj , Níj = min (Nôj, Nδj); Nδj – расчетное усилие на болт, определяемое из условия прочности соединения по болтам; Nôj, Nδj – расчетное усилие на болт;

ãäå lj – коэффициент, зависящий от безразмерного параметра жесткости болта æj, определяемый по табл.3.30 или по формулам:

a – параметр, выражающий соотношение расстояний от центра болта до места приложения контактных «рычажных» усилий и до края профиля соединяемого элемента, определяемый по табл.3.31 или из уравнения

t – толщина фланца; wj – ширина фланца, приходящаяся на один болт наружной зоны; bj – расстояние от оси болта до края сварного шва j-ãî Ò-образного участка фланца.

Расчет ФС элементов открытого профиля, подверженных изгибу и совместному действию изгиба и растяжения. Максимальные и минимальные значения

нормальных напряжений в присоединяемом профиле smaxmin от действия изгиба и продольных сил определяют в плоскости его соединения с фланцем по формуле1

Wmaxmin – момент сопротивления сечения присоединяемого профиля; À – площадь

поперечного сечения присоединяемого профиля.

Усилия в поясах присоединяемого профиля Nf 1,2 определяют по формуле

tw , tf 1,2 , h – толщина стенки, полок и высота присоединяемого профиля; остальные обозначения приведены на рис.3.14.

Усилия в растянутой части стенки присоединяемого профиля определяют

ãäå m = smin / smax ; h0 = h / (1-m).

1Для упрощения при расчете ω, , Af, A наличием ребер, ужесточающих фланец, можно пренебречь.

197

Таблица 3.30. Значение коэффициента λ

198

Рис.3.14. К расчету фланцевых соединений изгибаемых элементов из двутавра

Прочность ФС считается обеспеченной, если:

ãäå Nfp1 – расчетное усилие, воспринимаемое болтами растянутого пояса f1, равное:

Nwp – расчетное усилие, воспринимаемое болтами растянутой части стенки, равное:

199

Níj – расчетное усилие на болт наружной зоны j-ãî Ò-образного участка фланца растянутого пояса или стенки, определяемое по формулам (3.17)–(3.24); ní1, ní2 – число болтов наружной зоны растянутого пояса f1 ; ní3, ní4 – число болтов наруж-

эффициент, равный 0,8 для h £ 400 мм; 0,9 – для 400 < h £ 500 мм, в остальных слу- чаях K1 = 1.

Расчет прочности ÔÑ элементов замкнутого профиля, подверженных центральному растяжению. Прочность соединения, конструктивная форма которого отвечает требованиям, следует считать обеспеченной, если N £ nK2Bp, 20 £ t £ 40 ìì; ãäå n – количество болтов в соединении; K2 – коэффициент, значение которого следует принимать по табл.3.32.

Таблица 3.32. Значение коэффициента Ê2

Расчет прочности ÔÑ на действие сдвигающих усилий. Прочность ФС растянутых элементов открытого и замкнутого профилей на действие местной попереч-

ãäå n – количество болтов наружной зоны для ФС элементов открытого профиля и количество болтов для ФС элементов замкнутого профиля; R – контактные усилия, принимаемые 0,1Â0 для ФС элементов замкнутого профиля, а для элементов открытого профиля, определяемые по формуле

ãäå Nδj – расчетное усилие на болт, вычисляемое по формуле (3.19); m – коэффициент трения соединяемых поверхностей фланцев, принимаемые в соответствии с указаниями п.11.13* СНиП II-23-81*.

При отсутствии местной поперечной силы в расчете вводится условное значе- ние Qì = 0,1.

Прочность ФС сжатых элементов открытого профиля на действие сдвигающих

ãäå Nc – усилие сжатия в ФС от действия внешней нагрузки, для ФС изгибаемых элементов, определяемое по формуле

200