Расчет болтовых соединений без контролируемого натяжения болтов

а) – деформация стержня болта, заклепки;
б) – срез стержня болта, заклепки;
в) – смятие соединяемого элемента.

Внешние усилия в болтовом или заклепочном соединении стремятся сдвинуть соединяемые элементы один относительно другого (а).

Болты или заклепки препятствуют этому сдвигу, в них возникают деформации. В болтах и заклепках возникает очень слож­ное напряженное состояние: по плоскости соприкосновения сдвигаемых элементов возникают, срезывающие напряжения от поперечного давления элементов возникают сминающие напряжения; искривление болта или заклепка вызывает изгибающие напряжения и, кроме этого, от первоначального натяжения остаются растягивающие напряжения.

Наиболее существенными из этих напряжений, определяющими работу соединения, являются срезывающие и сминающие напряжения. Поэтому условной расчетной схемой болтового или заклепочного соединения при взаимном сдвиге соединяемых элементов принимают схему работы их на срез (б) и на смятие соединяемых элементов (в). ( смятие болта без его среза быть не может, поэтому на прочность проверяют металл соединяемых элементов).

Расчет болтов и заклепок на срез.

где – расчетное усилие, действующее в соединении;

п – число болтов или заклепок в соединении;

– число рабочих срезов одного болта или заклепки;

d – наружный диаметр болта в болтовом соединении или диаметр отверстия в заклепочном соединении;

- коэффициент условий работы соединения.

Расчет болтового и заклепочного соединения на смятие.

где – расчетная площадь смятия, условно принимаемая как произведение диаметра болта (или диаметра отверстия под заклепку) d на наименьшую суммарную толщину листов, сминаемых в одном направлении;

п – число болтов или заклепок в соединении.

Практически при расчете болтовых или заклепочных соединений удобно поступать следующим образом.

Определяют предельные расчетные усилия, которые может воспринять один болт или заклепка из условий среза (1) и (2)смятия:

1) ;

2) .

Тогда необходимое количество болтов или заклепок для восприятия расчетной силы N в соединении:

.

Для облегчения расчетов предельные расчетные усилия на один болт или заклепку вычисляют заранее и приводят в справочниках по металлическим конструкциям.

Если болты или заклепки будут поставлены слишком близко к краю элемента или один к другому, может произойти срез («выкалывание») металла элемента соединения. Чтобы этого не произошло, расстояние вдоль усилия от центра отверстия до края элемента не должно быть меньше двух диаметров отверстия, а расстояние между центрами отверстий – меньше трех диаметров.

Расчет болтов и заклепок на растяжение

Проверка заключается в том, что растягивающие напряжения от внешней нагрузки в болтах или заклепках не должны превышать расчетного сопротивления их материала растяжению

,

или необходимое число болтов в соединении

где – диаметр отверстия под заклепку.