Конструкционная характеристика стали. Основы расчета стальных конструкций. Соединения стальных конструкций. Проектирование конструкций балочной клетки. Проектирование центрально сжатых стержней, страница 8

                        - грубой точности – штампованные, так называемые «чёрные»;

                        - нормальной точности – штампованные с последующей обточкой;

                        - повышенной точности – точеные.

         Марки стали для болтов – Ст2, Ст3, 09Г2, [1] не расшифровывает, вместо них в таблице 58 дана градация по классам: 4.6, 4.8, 5.6, 5.8 и т.д.

         Рекомендуемые, ходовые диаметры – 16…24мм, отверстие на 3мм. больше – еще один признак, ограничивающий применение болтов неответственными соединениями.

         размещение болтов, пример на рис.10, более подробно дано в [1. табл. 39].

Рис 10

a = (2.5 …8)d

3.4  Расчет болтовых соединений.

         Особенности работы одно-болтового соединения удобно рассмотреть на схеме рис.11. Его предельное состояние, характеризуемое состоянием сдвига деталей 1 и 3 относительно детали 2, возможно по двум причинам.

         Во-первых, болт может срезаться по сечениям, показным на схеме волнистыми линиями. Несущая способность соединения при это составит (используем структуру формулы (7))

=                     (12)

Здесь  - расчетное сопротивление болта срезу [1, табл. 58] зависит от его класса (марки стали);  - число срезаемых сечений;  - коэффициент условий работы болтового соединения [1, табл. 35];  - то же, элементов конструкции.

         Во-вторых, болт может смять соединяемые детали, - места возможного смятия выделены в деталях 1, 3 справа от оси болта, в детали 2 слева в соответствии с направлением внешнего усилия. Очевидно, что смятие скорее всего произойдет в деталях направления, имеющих меньшую суммарную толщину - . Имен для этого направления, как более слабо определяем несущую способность соединения смятию:

=

         где  - расчетное сопротивление смятию соединяемых деталей [1. табл. 59],зависящее от нормативного временного сопротивления используемых марок сталей [1, табл. 51]. Из (12,13) нас интересует в дальнейшем меньшее значение .

         Особенности расчета болтового соединения рассмотрим на примере, отвечающим общему случаю,  рис. 12. При этом учтем (примем), что соединяемые детали в собственных плоскостях абсолютно жесткие, недеформируемые.

         Это важное упрощение. Приняв его за основу, легко понять, что Q и N распределяются между всеми болтами равномерно, т.е.:

=;       = ,

         а М распределяется между парами болтов, равноотстоящих в обе стороны от нейтральной оси, прямо пропорционально их плечам- , т.е.:

                 (14)

         С учетом прямой (линейной) пропорциональности

         поэтому (14) можно переписать в форме

         откуда

;

         в общем виде получим

         По рис.12 и приведенным рассуждениям, очевидно, что наиболее нагружены крайние, удаленные от нейтральной линии болты. Расчетная нагрузка на них определяется векторной суммой:

;

         а условие обеспечения прочности соединения- условием

                                       ,                                (16)

         причем из (15) можно естественным образом получить все частные случаи при равенстве нулю (отсутствии) того или иного воздействия.

         3.5. Соединения на высокопрочных болтах.

В отличие от обычных болтов здесь применяются не строительные, а инструментальные хромистые стали 40Х, «скелет», 30Х3МФ и др.,  с одной прочностной характеристикой - расчетное сопротивление растяжению. Оно определяется:

         где  - нормативное временное сопротивление болтовой стали [1, табл. 61]. Ходовые диаметры  d=20…30 мм., здесь больше, чем в обычных болтах, и вместе с высоким   дают возможность устанавливать болт с высоким натяжением, осуществляемым с применением специальных мерных натяжных ключей. При этом между соприкасающимися плоскостями соединяемых деталей создаются силы трения, обеспечивающие монолитность и несущую способность соединения. Так как коэффициент трения зависит от состояния соприкасающихся  поверхностей, их обрабатывают огнем, пескоструйкой, кислотами и т.п. Несущая способность одного болтового (в обиходе одного болта) определяется опять же по структуре формулы (7).