БОЛТОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Болты, применяемые для строительных конструкций

Для строительных конструкций применяют болты грубой, нормальной точности, высокопрочные Ø 10÷30 мм, анкерные диаметром до 90 мм.

Болты грубой (ГОСТ 15589-70*) и нормальной точности изготавливают из углеродистой стали й ставят в отверстия (на 2÷3 мм больше диаметра болта), образованные продавливанием или сверлением в отдельных элементах. Отверстия имеют негладкую поверхность и черноту - несовпадение отверстий в отдельных элементах (группа С). Преимуществом таких болтов является облегченная установка болтов. Применяются в монтажных соединениях для фиксации положения элементов и при работе на растяжение.

Болты повышенной точности изготавливают из углеродистой и легированной стали. Диаметр отверстия для таких болтов не должен отличаться более чем на +0.3 мм от диаметра болта, поверхность отверстия, должна быть гладкой (группа В). Болты в таких отверстиях сидят плотно и хорошо воспринимают сдвигающие силы, но соединения на таких болтах применяются редко.

Высокопрочные болты (ГОСТ 7798-70*) изготавливают из углеродистой стали 35 или из легированной стали 40Х, 40ХФА и 38ХС и готовые болты подвергают термической обработке. Отверстия для них делают такими же, как и для болтов нормальной точности. Гайки затягивают тарировочным ключом, позволяющим создавать и контролировать силу натяжения болтов, которая плотно стягивает соединяемые элементы и обеспечивает монолитность соединения. При действии на такое соединение сдвигающих сил между соединяемыми элементами возникают силы трения, препятствующие сдвигу этих элементов относительно друг друга. Высокопрочный болт, работая на осевое растяжение, обеспечивает передачу сил сдвига трением между соединяемыми элементами. Поверхности трения зачищаются. Соединения на высокопрочных болтах применяются в монтажных соединениях ответственных конструкций.

Работа и расчет болтовых соединений

В болтовых соединениях при действии продольной силы N, проходящей через центр тяжести соединения, распределение этой силы между болтами следует принимать равномерным.

Расчетное усилие N_b, которое может быть воспринято одним болтом, следует определять по формулам (рис.1):

Рис.1. Расчетная схема работы болтового соединения на сдвиг

на срез болта (1)

где

на смятие стенок отверстия (2)

на растяжение болта (рис.2) (3)

где R_bs, R_bp, R_bt - расчетные сопротивления болтовых соединений;

γ_b - коэффициент условий работы соединения, который следует

принимать по табл.35 [1]

А - расчетная площадь сечения стержня болта;

n_s - число расчетных срезов одного болта;

d - наружный диаметр стержня болта;

Σt - наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;

А_bn - площадь сечения болта нетто

Рис.2. Работа болтов на растяжение.

Фланцевое симметричное соединение

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

(4)

где N_{b, min} - меньшее из двух значений расчетных усилий для одного болта, вычисленных выше. При действии момента, вызывающего сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий на болты следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта.

Болты, работающие одновременно на срез и растяжение, следует проверять отдельно на срез и растяжение.

Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и момента, следует проверять на равнодействующее усилие.

Соединения на высокопрочных болтах

Расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом (рис.3), следует определять по формуле:

(5)

где R_bh - расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта;

γ_b - коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов: 0.8 при п<5; 0.9 при 5<п<10; 1.0при п>10,

(6)

A_bn - площадь сечения болта нетто;

μ- коэффициент трения;

γ_h - коэффициент надежности.

Натяжение высокопрочного болта следует производить осевым усилием:

(7)

Рис.3. Расчетная схема работы соединения на