Пособие по проектированию стальных конструкций

Таблица 51

Коэффициент

Нагрузка

Разность

номинальных

диаметров

d, мм

Число болтов

в соединении

1-4

5-9

10 и более

a

Динамическая

1

1,00

1,00

1,00

3

0,45

0,55

0,60

Статическая

1

1,00

1,00

1,00

3

0,60

0,65

0,70

g_р

Любая

1

0,85

0,95

1,00

3

0,75

0,90

1,00

N_bn - нормативное усилие смятия для рассматри ваемого среза болта (болтоконтакта), вы зывающее деформацию смятия сдвигаемых элементов, равную нормативной деформа ции смятия Δр, принимаемой равной 1 мм при динамических и 1,5 мм - при статичес ких нагрузках. N_bn определяется по табл. 52 в зависимости от толщин t₁ и t₂ соединяе мых элементов.

В односрезном соединении t₁ и t₂ равны действи тельной толщине соединяемых элементов; в двух срезном соединении t₁ - толщина накладки, t₂ - половина толщины стыкуемого листа.

Фрикционно-срезные соединения на высоко прочных болтах (с контролируемым натяжением), применяемые в конструкциях, в которых переме щения сдвига в соединениях не ограничены, допускается рассчитывать на смятие как соединение на высокопрочных болтах без контролируемого натя жения, если воспринимаемое сдвигающее усилие N_b при таком расчете получается больше, чем при расчете по деформационному критерию (см. начало данного подпункта).

Таблица 52

t₂ , мм

Значения N_bn, кН для элементов из стали

углеродистой

низколегированной

при t_1, равной, мм

5

10

15

20

25

5

10

15

20

25

5

10

15

20

25 и более

40/57

50/61

54/63

55/63

55/63

50/61

75/98

85/110

89/114

90/118

54/ 62

85/110

95/126

98/133

100/140

55/63

89/114

98/133

107/145

110/152

55/63

90/118

100/140

110/152

115/153

48/65

60/80

64/86

65/89

66/90

60/80

86/115

103/125

110/133

112/137

64/86

103/125

115/145

120/158

125/168

65/89

110/133

120/158

135/175

138/180

66/90

112/137

125/168

138/180

140/182

Примечание - Значения перед чертой - при динамической (Δ_р = 1 мм), после черты - при статической (Δ_р = 1,5 мм) нагрузках. При промежуточных значениях t₁ и t₂ N_bn определяют линейной интерполяцией.

При расчетной оценке влияния перемещений сдвига в соединениях на распределение усилий в ста тически неопределимых системах расчетную величи ну перемещения (сдвига) Δ_s в каждом соединении допускается принимать равной:

- для одноболтового соединения

Δ_s = (d + 0,5 Δ_p) a; (97)

- для соединения с числом болтов 10 и более

Δ_s = 0,5(d + 0,5 Δ_p) a. (98)

При числе болтов свыше 1 до 10 допускается ли нейная интерполяция.

Предельные усилия фрикционно-срезных соеди нений на высокопрочных болтах М24 с R_bun = 1100 МПа (110 кгс/мм²) при очистке контакт ных поверхностей стальными щетками, регулиро вании натяжения болтов по углу поворота гайки и отсутствии предварительной выборки зазоров при ведены в табл.53.

Таблица 53

Расчетная толщина соединяе-мых эле ментов

t₁ = t₂, мм

Предельные усилия Q_bn, кН на один болт М24 при одной плоскости среза во фрикционно-срезных соединениях на высокопрочных болтах при нагрузках

статической

динамической

для элементов из стали

углеродистой

низколегированной

углеродистой

низколегированной

при d, мм

3

1

3

1

3

1

3

1

с числом болтов в соединении

n £ 4

n ³10

n £4

n ³10

n £4

n ³10

n £4

n ³10

n £4

n ³10

n £4

n ³10

n £4

n ³10

n £4

n ³10

5

84

112

112

125

86

116

107

131

65

87

90

112

67

91

95

118

10

98

134

128

156

104

143

139

169

74

103

113

139

77

108

120

147

15

108

149

146

178

114

159

159

179

80

112

126

154

85

121

139

169

20

114

159

159

179

125

175

178

179

83

118

134

163

90

131

152

179

25 и более

117

163

164

179

127

179

179

179

85

121

139

169

91

133

156

179

11.2.2.3 Расчет на выносливость соединений на вы сокопрочных болтах с контролируемым натяже нием следует выполнять в соответствии с п. 9.2 СНиП РК 5.04-23-2002 относя фрикционные соединения к 1-й, фрикционно-срезные соединения на высоко прочных болтах из низколегированной стали - ко 2-й, из углеродистой стали - к 3-й группе эле ментов.

11.2.2.4 Учет ослаблений. Прочность соединяемых элементов, ослаб ленных отверстиями под высокопрочные болты в фрикционных соединениях, проверяют в предполо жении, что 50 % усилия, приходящегося на каждый болт в рассматриваемом сечении, уже передано си лами трения:

£ R_y , (99)

где N - расчетное усилие в элементе;

A_n - расчетная площадь сечения элемента, при нимаемая в соответствии с п. 11.14 СНиП РК 5.04-23-2002;

n_i - число рабочих болтоконтактов в проверяе мом сечении;

n - число рабочих болтоконтактов в соедине нии, равное числу болтов, умноженному на число поверхностей трения;

R_y - расчетное сопротивление стали.

Прочность элементов, ослабленных отверстиями во фрикционно-срезных соединениях на высоко прочных болтах, и в соединениях без контролируе мого натяжения болтов, проверяют с учетом полно го ослабления сечений болтовыми отверстиями.

Для соединений на болтах класса прочности 10.9 и высокопрочных без контролируемого натя жения необходима проверка крайней зоны на вырыв ма териала по формуле:

N_b £ R_un S t , (100)

где а - расстояние вдоль усилия от края элемен та до центра ближайшего отверстия.

12 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

12.1 Рекомендации по проектированию сварных соединений приведены в Пособии [36], в котором даны иллюстративный материал, раскрывающий содержание рекомендаций, и примеры применения односторонних угловых швов в стальных конст рукциях.

12.2 При проектировании сварных узлов, один из элементов которых испытывает растягивающие напряжения по толщине листа, следует принимать конструктивные решения тавровых и угловых сое динений с уменьшенным риском возникновения слоистых трещин, для этого необходимо:

- отказаться от применения одностороннего угло вого шва и перейти к двустороннему со сведе нием к минимуму концентрации деформаций в вер шине сварного шва (рис. 25, а);

- применять при статических нагрузках соединения с разделкой кромок (h £ t/3) и неполным проплав лением, которые предпочтительнее соединений с полным проплавлением (рис. 25, в);

- по возможности избегать применения V-образной разделки, применяя К-образную разделку (рис. 25, г);

- во всех случаях, когда это возможно, применять тавровые соединения вместо угловых (рис. 25, д);

- для снижения растягивающих напряжений по тол щине листа применять нетиповые решения разделки кромок в угловых соединениях (рис. 25, е).

Слева от стрелок

а - с односторонними швами без скоса кромок;

в - с двусторонними швами с двумя скосами одной кромки;

г - е - с односторонними швами со скосом одной кромки

Справа от стрелок показаны предпочтительные типы сое динений

Рисунок 25 - Тавровые и угловые соединения, в которых, возможно возникновение слоистых трещин

13 ПРОЕКТИРОВАНИЕ БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ. ВИДЫ БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ И УСЛОВИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

13.1 В строительных стальных конструкциях применяются расчетные соединения на болтах как с контролируемым, так и без контролируемого натяжения болтов. К соединениям с контролируе мым натяжением болтов относятся:

- фрикционно-срезные на высокопрочных болтах, при расчете которых учитывается вся совокупность сопротивлений трению, смятию и срезу;

- фланцевые, при расчете которых учитываются сопротивления растяжению болтов (в необ хо димых случаях и другие сопротивления).

Фланцевые соединения на высокопрочных болтах применительно к стыкам ферм рассмотрены в разд.27.

В соединениях без контролируемого натяжения могут использоваться болты различных классов прочности, в том числе и высокопрочные. В расчетах таких соединений учитываются сопротивления ра стяжению, смятию и срезу без учета сил трения.

13.2 Области применения соединений на болтах приведены в табл. 54. В расчетных соединениях, как правило, следует применять болты классов прочности 5.8, 8.8, 10.9 по ГОСТ 7798 и вы соко прочные по ГОСТ 22353 и ТУ 14-4-1345. В соединениях, рассчитываемых на срез и смятие, диаметр гладкой части стержня применяемых болтов должен быть равен, как пра вило, номинальному диаметру резьбы, в связи с чем применение так называемых облегченных болтов (диаметр гладкой части стержня равен среднему диаметру резьбы) по ГОСТ 7798 и высоко прочных по ТУ 14-4-1345 не рекомендуется. Болты классов прочности 4.6, 4.8, 5.6, 6.6 имеют те же области применения, что и болты класса прочности 5.8. В качестве сборочных для сварных соединений могут применяться болты классов проч ности не ниже 4.6 и не выше 8.8.