Задача 6.3. Проектування фрикційного стику на високоміцних болтах

Визначити необхідну кількість високоміцних болтів у фрикційному стику двох смуг перерізом мм із двосторонніми накладками такого ж перерізу при дії статичного навантаження (рис. 11). Болти виконані зі сталі "селект", діаметром 24 мм, різниця діаметрів болтів і отвору – 2 мм. Оброблення поверхонь з'єднуваних елементів – газополум’яне без консервації, натяг болтів контролюється по куту закручування гайок. Виконати ескіз стику з розміщенням болтів.

Рішення

1. За таблицею 61 СНиП ІІ-23-81* (табл. А9) визначаємо нормативний тимчасовий опір високоміцного болта: . Розрахунковий опір за формулою (3) СНиП ІІ-23-81* дорівнює:

.

2. За таблицею 62 СНиП ІІ-23-81* (табл. А10) визначаємо площу перерізу "нетто": .

3. За таблицею 36 СНиП ІІ-23-81* визначаємо коефіцієнт тертя: ; і коефіцієнт надійності болтового з'єднання: .

4. Обчислюємо несучу здатність одного болта при одній площині тертя за формулою (131) СНиП ІІ-23-81*:

.

5. Задаємося значенням коефіцієнта умов роботи з'єднання згідно з пунктом 11.13 СНиП ІІ-23-81* і за формулою (132) визначаємо необхідну кількість болтів при двох площинах тертя:

.

Приймаємо 3 болти і перевіряємо значення коефіцієнта . Відповідно до пункту 11.13 СНиП ІІ-23-81* коефіцієнт приймається рівним:

при ; при 5≤ ; при .

6. Повторюємо розрахунок за формулою (132) з уточненим значенням коефіцієнта

.

Остаточно приймаємо чотири болти, що відрізняється від результату розрахунку в пункті 5.

7. Розміщення болтів у стику проводиться відповідно до вимог таблиці 39 СНиП ІІ-23-81*. За умовою задачі діаметр отвору під болт дорівнює 24+2 = 26 мм. Відстань між центрами отворів мм; відстань від центра отвору до краю елемента вздовж зусилля мм, те саме поперек напрямку зусилля мм (рис. 11).

Рис. 11. Ескіз розміщення болтів у стику

Можлива кількість болтів в одному ряду при ширині з'єднуваного елемента мм дорівнює:

,

тобто 4 болти в одному ряду. Приймаємо розміщення всіх чотирьох болтів в один ряд, що зменшує довжину накладок.

Список літератури

1. СНиП ІІ-23-81*. Стальные конструкции. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. – 96 с.

2. ДБН В.1.2- 2:2006. Навантаження і впливи. – К.: Мінбуд України, 2006. – 59 с.

3. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / [Г.С. Ведеников, Е. И. Беленя, В.С. Игнатьева и др.]; под общей ред. Г.С. Веденикова. - 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1998. - 760 с.

4. Лихтарников Я.М., Ладыженский Д.В., Клыков В.М. Расчет стальных конструкций. – К.: Будівельник, 1984. – 366 с.

5. Стороженко Л.І., Пашинський В.А., Пічугін С.Ф., Трусов Г.Н. Металеві конструкції: Навч. посібник. – К.: УМК ВО, 1992. – 183 с.

6. Клименко Ф.Є., Барабаш В.М., Стороженко Л.І. Металеві конструкції / За ред. Ф.Є. Клименка: Підручник – 2-ге вид., випр. і доп. – Львів: Світ, 2002. – 312 с.

7. Методичні вказівки до виконання практичних занять із дисципліни “Металеві конструкції” для студентів спеціальностей 7.092101, 7.092103, 7.092104, 7.092105, 7.120101, 7.120102, 7.120103, 7.050201. – Полтава: ПолтНТУ, 2003. – 26 с.

Додаток А

Довідкові дані СНиП ІІ-23-81* [1]

Таблиця А.1

Нормативні та розрахункові опори сталі при розтязі, стиску і згині листового, широкосмугового універсального та фасонного прокату за ГОСТ 27772–88 (таблиця 51* [1])

Сталь	Товщина прокату, мм	Нормативний опір, МПа, прокату	Розрахунковий опір, МПа, прокату
листового	фасонного	листового	фасонного
Ryn	Run	Ryn	Run	Ry	Ru	Ry	Ru
С235	Від 2 до 20 Біл. 20 до 40 Біл. 40 до 100 Біл. 100			– –	– –			– –	– –
С245	Від 2 до 20 Біл. 20 до 30	–	–			–	–
С255	Від 2 до 3,9 Від 4 до 10 Біл. 10 до 20 Біл. 20 до 40			–	–			–	–
С275	Від 2 до 10 Біл. 10 до 20
С285	Від 2 до 3,9 Від 4 до 10 Біл. 10 до 20			–	–			–	–
С345	Від 2 до 10 Біл. 10 до 20 Біл. 20 до 40 Біл. 40 до 60 Біл. 60 до 80 Біл. 80 до 160			– – –	– – –			– – –	– – –
С345К	Від 4 до 10
С375	Від 2 до 10 Біл. 10 до 20 Біл. 20 до 40
С390	Від 4 до 50			–	–			–	–
С440	Від 4 до 30 Біл. 30 до 50			– –	– –			– –	– –

Таблиця А.2

Коефіцієнти c(c_x), c_y, n (фрагмент таблиці 66 [1])

Тип перерізу	Схема перерізу		Значення коефіцієнтів
c(cx)	cy	n при My = 0*
		0,25 0,5 1,0 2,0	1,19 1,12 1,07 1,04	1,47	1,5

Таблиця А.3

Розрахункові опори зварних з’єднань (таблиця 3 [1])

Зварні з’єднання	Напружений стан	Умовне позначення	Розрахункові опори зварних з’єднань
Стикові	Стиск. Розтяг і згин при автоматичному, напівавтоматичному або ручному зварюванні з фізичним контролем якості швів	За межею текучості	Rwy	Rwy = Ry
За тимчасовим опором	Rwu	Rwu = Ru
Розтяг і згин при автоматичному, напівавтоматичному або ручному зварюванні	За межею текучості	Rwy	Rwy = 0,85Ry
Зсув	Rws	Rws = Rs
З кутовими швами	Зріз (умовний)	За металом шва	Rwf
За металом межі сплавлення	Rwz	Rwz = 0,45Run

Таблиця А.4

Значення коефіцієнтів форми шва β_f і β_z (таблиця 34 [1])

Вид зварювання при діаметрі зварного дроту d , мм	Положення шва	Коефі- цієнт	Значення коефіцієнтів при катетах швів, мм
3 – 8	9 – 12	4 – 16	>18
Автоматичне при d = 3 − 5	У човник	β f	1,1	0,7
β z	1,15	1,0
Нижнє	β f	1,1	0,9	0,7
β z	1,15	1,05	1,0
Автоматичне і напівавтоматичне при d = 1.4 − 2	У човник	β f	0,9	0,8	0,7
β z	1,08	1,0
Нижнє, горизонтальне, вертикальне	β f	0,9	0,8	0,7
β z	1,05	1,0
Ручне; напівавтоматичне дротом суцільного перерізу при d < 1.4 або порошковим дротом	У човник, нижнє, горизонтальне, вертикальне	β f	0,7
β z	1,0

Таблиця А.5

Мінімальні катети швів (таблиця 38 [1])

Вид з’єднання	Вид зварювання	Межа текучості сталі, МПа	Мінімальні катети швів kf, мм, при товщині товстішого зі зварюваних елементів t, мм
4–6	6–10	11–16	17–22	23–32	33–40	41–80
Таврове з двосторон-німи кутовими швами; напускне і кутове	Ручне	До 430
Біл. 430 до 530
Автома-тичне і напівав-томатич-не	До 430
Біл. 430 до 530
Таврове з односторон-німи кутовими швами	Ручне	До 380
Автома-тичне і напівав-томатич-не

Таблиця А.6

Нормативні и розрахункові опори металу швів зварних з’єднань із кутовими швами (таблиця 56 [1])

Зварювальні матеріали	Rwun, МПа	Rwf, МПа
тип електроду (за ГОСТ 9467–75)	марка дроту
Е42, Е42А Е46, Е46А Е50, Е50А	Св-08, Св-08А Св-08ГА Св-10ГА, Св-08Г2С, Св-08Г2СЦ, ПП-АН8, ПП-АН3
Е60	Св-08Г2С*, Св-08Г2СЦ*, Св-10НМА, Св-10Г2
Е70	Св-10ХГ2СМА, Св-08ХН2ГМЮ
Е85	–

Таблиця А.7

Розрахункові опори зрізу і розтягу болтів (таблиця 58* [1])

Напружений стан	Умовне позначення	Розрахунковий опір, МПа, болтів класу
4.6	4.8	5.6	5.8	6.6	8.8	10.9
Зріз	Rbs
Розтяг	Rbt

Таблиця А.8

Розрахункові опори зминанню елементів, з’єднуваних болтами

(таблиця 59* [1])

Тимчасовий опір сталі з’єднуваних елементів, МПа	Розрахункові опори, МПа, зминанню елементів, з’єднуваних болтами
класу точності А	класів точності В і С, високоміцних без регульованого натягу

Таблиця А.9

Механічні властивості високоміцних болтів за ГОСТ 22356-77* (таблиця 61* [1])

Номінальний діаметр різьби d, мм	Марка сталі за ГОСТ 4543–71*	Найменший опір Rbun, Н/мм2
Від 16 до 27	40Х “селект”
30Х3МФ, 30Х2НМФА
	40Х “селект”
30Х3МФ, 35Х2АФ
	40Х “селект”
30Х3МФ
	40Х “селект”
30Х3МФ
	40Х “селект”
30Х3МФ

Таблиця А.10

Площі перерізу болтів (таблиця 62* [1])

d, мм
Ab, см2 Abn, см2	2,01 1,57	2,54 1,92	3,14 2,45	3,80 3,03	4,52 3,52	5,72 4,59	7,06 5,60	10,17 8,16	13,85 11,20	18,09 14,72

Додаток Б

Коефіцієнти для розрахунку на стійкість центрально стиснутих елементів. Інтерполяція коефіцієнта поздовжнього згину j для деяких Ry від гнучкості λ

Додаток В