Загальні відомості про з’єднання за допомогою болтів

Лекція 9.

Загальні  відомості  проз’єднання  за допомогою  болтів

Перевага  болтових  з^’єднань:  простота  з'єднання і  надійність  у роботі,  зручність  на.монтажі.

Недоліки - велика металомісткість через необхідність застосу­вання накладок /або напуску/, а також через ослаблення перерізу от­ворами.

У  будівельних  конструкціях  застосовують  болти  грубої,  нормальної /класи  В  і С/ іпідвищеної/класу А /  точності.  Крім  того,  болти  бу­вають  високої  міцності,  самонарізні  і  анкерні  /фундаментні/.

Болти  класів  В  і   С    виготовляють штампуванням,  вони  відрізня­ються допусками  на  відхилення діаметра  /відповідно  1  мм  і  0,5 мм  для діаметрів до  ЗО мм/.  Отвори  під  ці  болти  продавлюють  чи  свердлять  на 2 _… 3 мм  більшими  від діаметра  болта.  Такі  з'єднання легко монтувати, але  нещільна  посадка  болтів  в  отвори  підвищує деформативність  з'єд­нання і  нерівномірність  роботи  болтів.  Тому  їх  застосовують,  в  основ­ному,  у монтажних  з'єднаннях  і  для  роботи  на розтяг.

Болти  класу    точності  А    виточують,  вони мають  суворо  циліндрич­ну  поверхню.  Діаметр  свердленого  отвору  відрізняється не  більше  ніж на  +0,3 мм  від діаметра  болта.  Такі  болти добре  працюють  на  зсув.

Робота і розрахунок з'єднань на болтах.

Основний  вид роботи звичайних  болтів - на зсув. Роз­різняють  роботу  одноболтового  і  багатоболтового  з'єднання.

Розрахунок  ведуть на  зрізання болта  для  товстих листів,  що з'єднуються, або  на  зминання поверхні  отворів  для тонких листів. Розрахункове  зусилля,  що  сприймає  один  болт по  зрізанню: 

N_bs = R_bsA_bn_sg_b

де  R_bs-    розрахунковий  опір  болта  зрізанню,  залежить  від міцності матеріалу  болта;  A_b- площа  поперечного  перерізу  болта; n_s-  кількість  розрахункових  зрізів  болта,  звичайно на  один менше, ніж  з'єднуваних  елементів;    g_b  -  коефіцієнт умов  роботи  болтів у з'єднанні,  залежить  від виду  /нормальної  чи підвищеної  точності/  і кількості  болтів.

Розрахункове  зусилля,  що сприймає  один  болт по  зминанню  стінки отвору:

N_bp = R_bpdStg_b

Де R_bp – розрахунковий опір стінки зминанню, залежить від міцності елементів, що з’єднуються, і виду болтів; d– діаметрболта; St– найменша сумарна товщина елементів, що зминаються в одному напрямку.

На  розтяг:

           N_bt = R_btA_bn,

де   R_bt-  розрахунковий  опір  болта  розтягу,  залежить  від класу міцності  болта ;  A_bn  -  площа перерізу  болта нетто /по різьбі/.

Кількість  болтів у  з'єднанні  nвизначають     за формулою:

n³N/ N_{b, min}g_c

Елементи,  що  з'єднуються,  перевіряють  розрахунком на міцність з  урахуваням  ослаблення перерізу  отворами  /по  площi  нетто   А_n / із  урахуванням  коефіцієнта умов  роботи    g_c,більшого  від  одиниці.

  Робота і  розрахунок  з’єднань на  болтах високої  міцності

Болти  високої  міцності  виточують нормальної  точності  з  легованої сталі  і  піддають  термічній  обробці; отвори свердлять на  1 … 6 мм більшими,  ніж діаметр  болта.  Гайки  затягують динамометричним  ключем, який дозволяє  створювати і  контролювати  велике  зусилля розтягу  в болтах,  що  стискують  пакет  елементів.  Під час  навантаження  з'єднан­ня між  поверхнями  елементів  виникають  сили  тертя,  що  протидіють зсуву  одного  елемента  відносно  іншого.

В  елементах,  з'єднаних  болтами  високої  міцності,  зусилля розтя­гу  в  болтах   ( P = R_bhA_bn )    має  вирішальне  значення для несучої 'здатності  з’єднання.

Зусилля зсуву  одного  болта  визначають  з формули:

Q_bh = R_bhA_bn mkg_b / g_h

де   R_bh-  розрахунковий  опір болта  розтягу,  залежить  від міцності матеріалу  болта;    m-  коефіцієнт  тертя,  залежить  від чистоти  обробки поверхонь  /дробоструменева_,  вогнева,  щітками/;    k  -  кількість  пар поверхонь  тертя елементів;    g_b-  коефіцієнт умов  роботи  з'єднання на  болтах  високої  міцності,  залежить  від  кількості  болтів;    g_h - коефіцієнт надійності  з'єднання,  залежить  від   m.  Необхідну  кількість  болтів  визначають  з  формули:

n = N / Q_bhg_c

  Конструювання  болтових  з’єднань

Розрізняють два  конструктивні  різновиди  з'єднань:  стики  і  при­кріплення елементів  один до  одного.                  .

Стики  листового металу  здійснюються накладками  з двох  боків  або з  одного  боку /рис. 1. 18/  Встановлення накладок  з  двох  боків  більш

доцільне,  бо воно забезпечує  симетричну передачу зусилля.  Якщо наклад­ка  тільки  з  одного  боку,  то у  з'єднанні  виникає  згинаючий момент M = Ne,  що потребує  збільшення розрахункової  кількості  болтів на  10%.

Рис.  1.18. 

Стики листового металу:

 а  -  симетричний;

  б  - несиметричний

Стики  профільного металу  виконують  за допомогою  накладок,  при цьому  для з’єднань  кутових  профілів  застосовують  кутові  профілі  або лист,  а для інших  профілів  -  листи.  Бажано  з'єднання робити симетричним  здвох  боків.  Слід  прагнути до  застосування у  з'єднанні  болтів  одного діаметра.  Звичайно  застосовують  болти      d =  16...24 мм  у  легких конструкціях  і   d = 24...ЗО мм  - у  важких  конструкціях.

Болти у  з'єднаннях  розміщують  по  прямих  лініях - рисках,  що  пара­лельні  діючому  зусиллю.  Відстань між двома  сусідніми  рисками  називають доріжкою,  а  відстань між  болтами  по рисці  -  кроком,  Мінімальна від­стань між  болтами  і  до  краю  елемента  залежить  від міцності  листів між  отворами  і  наведена на рис.19;  застосовуються  вони у  вузлах  і стиках

Максимальна  відстань  від крайки  4 dабо  8  t,    між  болтами  -
16dабо  24 t,    і  пов’язано  це  зі  щільністю  розтягнутих  з'єднань
або  зі  стійкістю  стиснутих  елементів між  болтами;  застосовуються  вони
тоді,  коли  зусилля  з’єднання незначне  і  болти  ставляться конструк­тивно.                                     

Питання

1. Робота і розрахунок болтових з'єднань на зсув і розтяг
[1, с. 116-118]

2. Робота і розрахунок з'єднань на болтах високої міцності
[1, с 118-119]

3.      Конструювання болтових з'єднань [1, с. 121-124]

ТЕРМІНОЛОГІЧНИЙ СЛОВНИК

Великі прольоти  (прогони) будинків – найбільша відстань між поздовжніми рядами колон каркасу будинку (24 і більше метрів).

Вогнетривкість сталі – здатність вподовж визначеного терміну зберігати свої фізичні властивості (твердість, міцність, пружність, тощо).

Несучі конструкції – елементи каркасу будинку, які сприймають основні постійні, короткочасні та технологічні навантаження і передають їх на фундаменти та основу.

Спеціальні конструкції – доменні печі, антени, телескопи, радари, резервуари,башти, щогли, великопрогонові просторові покриття і т.п.

Транспортабельність конструкцій  -  можливість перевезення конструкцій від місця виготовлення до місця монтажу звичайними видами транспорту – автомобільним , залізничним, водним, тощо.

Рекомендована література.

1. СНиП 2 - 23 - 81* Стальные конструкции - М., ЦИТП Госстроя СССР, 1990 / 96c.

2. СНиП 2 .01.07 - 85 Нагрузки и воздействия - М., ЦИТП Госстроя СССР, 1986 / 35с.

3. Металлические конструкции (под редакцией Е.И.Беленя) М., Стройиздат, 1986 / 510с.

4.Клименко Ф.Є., Барабаш  В.М., Стороженко Л.І. “Металеві конструкції “, Львів, Світ, 2002р./ 312с.