Расчет монтажного стыка балки на высокопрочных болтах

Болтовые монтажные соединения обладают рядом преимуществ по сравнению со сварными: меньшая трудоемкость на строительной площадке, высокое качество исполнения специалистами более низкой квалификации, простота замены при реконструкции. Недостатки — повышенная металлоемкость за счет использования болтов и накладок, дополнительные затраты труда на заводе, ослабление сечения отверстиями.

Монтажные стыки на болтах выполняют с накладками: по три на каждом поясе и по две на стенке. Согласно п.11.12. СНиП II-23-81* соединения на высокопрочных болтах следует рассчитывать на усилие, возникающее по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов от натяжения высокопрочных болтов.

Продольная сила, действующая в полке:

кН.

Момент, воспринимаемый поясами:

кНм.

В соответствии с табл.62 СНиП II-23-81* принимаем диаметр болтов: d_b = 20 мм, имеющих площадь сечения A_b = 3,14см², A_bn = 2,45см² .

Для данного типа болтов по табл.61 определяем марку стали-30Х3Мф с наименьшим временным сопротивлением R_bun = 1350 МПа.

Диаметр отверстия для болта принимаем как d_отв = d_b + 3 = 20 + 3 = 23мм.

Согласно п.11.13. СНиП II-23-81* расчетное усилие Q_bh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле:

кН,

где R_bh — расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта, определяемое по формуле:

R_bh = 0,7 R_bun = 0,7·1350 = 945МПа,

μ — коэффициент трения, принимаемый по табл.36* СНиП II-23-81*: μ = 0,58 при дробеструйной обработке без консервации двух соединяемых поверхностей;

γ_h — коэффициент надежности, принимаемый по табл.36* СНиП II-23-81*: γ_h = 1,02;

γ_b — коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов, необходимых для восприятия усилия. В соответствии с п.11.13. СНиП II-23-81*: γ_b = 0,9;

Количество n высокопрочных болтов в соединении определяем по формуле:

.

Принимаем 8 болтов с d_b = 20мм.

Здесь k — количество поверхностей трения соединяемых элементов.

t_н Толщину накладки определяем из условия А_н = А_w, т.е.

=>

30мм мм.

Принимаем t_н = 12мм

Размещение болтов производим согласно п.12.19* и табл.39 СНиП II-23-81*:

1. Расстояния между центрами болтов в любом направлении:

а) минимальное 3 d_отв = 3·23 = 69мм;

б) максимальное мм.

2. Расстояния от центра болта до края элемента:

а) минимальное 1,3 d_отв = 1,3·23 = 30мм;

б) максимальное мм.

В соответствии с полученными требованиями производим расстановку болтов:

 

40 80 40

30 Размеры накладки 320х340х12.

4´70

 

Проверка ослабленного сечения:

Согласно п.11.14. СНиП II-23-81* проверку прочности соединяемых элементов, ослабленных отверстиями под высокопрочные болты, следует выполнять с учетом того, что половина усилия, приходящегося на каждый болт, в рассматриваемом сечении уже передана силами трения.

МПа;

кН.;

n_b’ = 4 — количество болтов в рассматриваемом сечении;

n_b = 8 — общее количество болтов.

Так как => проверку ослабленного сечения производим по условной площади сечения А_с:

м².

Стык стенки рассчитывают на действие изгибающего момента, воспринимаемого стенкой:

МПа.

 

Толщину накладки принимаем равной толщине стенки t_н = t_w = 10мм. Принимаем количество болтов n_b = 10 диаметром 20мм. Длину вертикальной накладки находим по формуле:

мм.

Согласно п.12.19* и табл.39 СНиП II-23-81* принимаем шаг болтов 120мм. Тогда расстояния между соответствующими парами болтов: a₁ = 120мм, a₂ = 360мм, a₃ = 600мм, a₄ = 840мм, a₅ = 1080мм.

Усилие в наиболее напряженных крайних болтах:

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования. кН.

Согласно п.11.13. СНиП II-23-81* расчетное усилие Q_bh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле:

Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования. кН,

где R_bh — расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта:

R_bh = 0,7 R_bun = 0,7·1350 = 945МПа;

μ — коэффициент трения, принимаемый по табл.36* СНиП II-23-81*: μ = 0,58;

γ_h — коэффициент надежности, принимаемый по табл.36* СНиП II-23-81*: γ_h = 1,02;

γ_b — коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов, необходимых для восприятия усилия. В соответствии с п.11.13. СНиП II-23-81*: γ_b = 1.

Найдем необходимое количество рядов высокопрочных болтов:

.

Принимаем два ряда высокопрочных болтов с d_b = 20мм, двусторонние накладки длиной 1200мм каждая.

Проверка ослабленного сечения:

МПа,

кНм,

кН.

см³.

Условие прочности по ослабленному сечению выполняется.

Расчет колонны