Глава 2. Стальные конструкции

Нормативная база

    

СП 16.13330.2017, актуализированная редакция СНиП II-23-81* Стальные конструкции.

СП 53-102-2004 Свод правил. Общие правила проектирования стальных конструкций

Строительные стали.

Нормативные и расчетные сопротивления стали

Для изготовления стальных конструкций применяют строительные стали. Строительные стали обозначаются буквой «С» и группой цифр, обозначающих прочность, например, С235; С345. Чем больше величина цифр, тем сталь прочнее. Сталью задаются перед началом проектирования конструкций, и затем определяют ее нормативные и расчетные сопротивления. Сталь следует принимать в соответствии с указаниями табл. 50*СНиП II-23-81*.

Нормативные и расчетные сопротивления стали, приведены в табл. 2.1 Приложение 2. Их значение определяют, либо по пределу текучести, либо по временному сопротивлению стали. Для большинства расчетов необходимо установить значения величин R_yn; R_y - соответственно, нормативное и расчетное сопротивление стали, установленные по пределу текучести. Реже в расчетах используют, сопротивления стали, установленные по временному сопротивлению: R_un; R_u. Как уже отмечалось в подразделах 1.1, 1.2, возникающие в конструкциях напряжения, не должны превышать установленных нормами предельных величин. Для стальных конструкций в качестве такого ограничителя напряжений обычно и принимают, сопротивление стали взятое по пределу текучести, тем самым ограничивают работу металла упругой стадией работы.

Расчетные сопротивления, при выполнении расчетов необходимо умножать на коэффициент условий работы конструкции γ _c (значения коэффициентов см. табл. 2.2 Приложения 2). При отсутствии в табл. 2.2 данных по назначению коэффициента условий работы, его значение принимают равным единице.

Примеры расчета к параграфу 2.1

Пример 2.1. В конструкции планируется использовать прокатной уголок, выполненный из стали С345. Определить нормативные и расчетные сопротивления стали установленные по пределу текучести.

Решение.

1. Сопротивления зависят от толщины проката. Толщиной предварительно задаемся. Обычно, толщина проката в элементах изменяется от 4 до 10, реже до 20 мм. При необходимости, в процессе расчета, толщину и соответственно сопротивления стали можно скорректировать. Принимаем толщину проката в пределах 4 – 20 мм.

2. Из табл. 2.1 Приложения 2 выписываем: нормативное сопротивление стали установленное по пределу текучести R_yn = 325 МПа = 32,5 кН/см²; расчетное сопротивление стали установленное по пределу текучести R_y = 315 МПа = 31,5 кН/см².

Пример 2.2. Определить значение коэффициента условий работы γ _c для расчета стальной колонны общественного здания и учесть его в расчете. Использовать данные примера 2.1.

Решение

1. Из табл. 2.2 Приложения 2 выписываем значение коэффициента – для колонны общественного здания γ _c = 0,95.

2. В расчетах, расчетное сопротивление умножают на коэффициент условий работы R_y γ _c = 31,5 · 0,95 = 29,93 кН/см².

Задачи для самостоятельной работы к параграфу 2.1

Задача 2.1. Определить нормативные и расчетные сопротивления стали установленные по пределу текучести для прокатного листа выполненного из стали С245, толщиной 22 мм.

Задача 2.2. а) Определите нормативные и расчетные сопротивления стали установленные по пределу текучести для двутавра № 26 Б1, значение толщины полки двутавра найти по табл. 2.6 Приложения 2. Сталь С245.

б) Сравните, как меняются расчетные сопротивления в зависимости от толщины проката.

Задача 2.3. Определите значение коэффициента условий работы γ _c (табл. 2.2 Приложение 2) при расчете на устойчивость сжатого раскоса решетки фермы покрытия. Раскос составного таврового сечения, выполненный из двух уголков; гибкость раскоса λ = 90. Учесть значение коэффициента γ _c при определении расчетного сопротивления, сталь С285.

Сортамент прокатной стали

Изготовление стальных конструкций ведется из прокатной стали, которая подразделяется на сталь листовую и профильную. К профильной стали относят: прокатные уголки, двутавры, швеллеры, трубы и т. д. Перечень производимого проката, с указанием необходимых для выполнения расчетов характеристик, называется сортаментом (см. табл. 2.6 – 2.10 Приложения 2).

Проектируя, и затем, изготавливая конструкции, в качестве их составных частей применяют имеющиеся в сортаменте прокатные изделия. Прокатные профили и стальные листы соединяют на сварке или при помощи болтов.

Примеры расчета к параграфу 2.2

Пример 2.3. Балка проектируется из прокатного двутавра № 40 Б1. Требуется определить его расчетные характеристики: размеры сечения, моменты сопротивления и инерции относительно оси х. Установить массу двутавра при его длине l = 3 м.

Решение

1. Из табл. 2.6 Приложения 2 выписываем размеры сечения двутавра: ширина b = 165 мм, высота h = 392 мм, толщина полки t = 9,5 мм, толщина стенки s = 7,0 мм. Момент сопротивления W_x = 803,6 см³, момент инерции I_x = 15750 см⁴. Масса одного метра G = 48,1 кг/м. Аналогично можно определить и другие характеристики.

2. Определяем массу двутавра m = Gl = 48,1·3 = 144,3 кг.

Пример 2.4. Определить массу фасонки (рис. 2.1) вырезанной из прокатного листа толщиной t = 12 мм.

Рис.2.1. Размеры фасонки. К примеру 2.4

Решение

Расчетные данные для элементов, вырезанных из листовой стали, определяются по их фактическим размерам. Плотность всех видов стали ρ = 7850 кг/м³.

1. Определяем в кубических метрах объем фасонки и находим ее массу

V = (0,2 · 0,2 + 0,2· 0,1/2) · 0,012 = 0,0006 м³; m = V ρ = 0,0006 · 7850 = 4,71 кг.

 

Задачи для самостоятельной работы к параграфу 2.2

Задача 2.4. Определить характеристики швеллера № 18у: размеры сечения, моменты сопротивления и инерции относительно осей х, у, массу 5м швеллера.

Задача 2.5. Определить массу прямоугольного стального листа размером b × h = 300 × 400 мм, толщиной t = 8 мм.

Задача 2.6. Сравните расчетные характеристики двутавров (моменты инерции, моменты сопротивлений, массы одного погонного метра), двутавры: № 26Б1, 26Ш1 и 26К1. Сделайте вывод, какой двутавр обладает большим моментом сопротивления и большим моментом инерции относительно оси х.

Расчет сварных соединений

Элементы стальных конструкций часто соединяют между собой при помощи сварки. Сварка может вестись с применением сварочных автоматов, полуавтоматов и вручную. На строительных площадках обычно применяют ручную электродуговую сварку покрытым металлическим электродом. На заводах при производстве металлических конструкций сварку выполняют, механизированными способами, используя сварочные автоматы и полуавтоматы.

Прочность металла электродов и электродной проволоки для автоматизированной сварки должна соотноситься с прочностью свариваемого металла. Для элементов испытывающих сложное напряженное состояние или работающих при низких температурах следует повышать пластичность сварного шва за счет применения соответствующих сварочных материалов см. табл. 55* СНиП II-23-81*.

Расчет стыковых сварных швов при действии на них осевой силы (растягивающей или сжимающей) и проходящей через центр тяжести сечения, выполняют по формуле

                                                                    (2.1)

где l_w – расчетная длина шва, l_w = l – 2 t; t – расчетная толщина шва, равная меньшей толщине соединяемых элементов; R_wy – расчетное сопротивление стыкового шва. При ручной или полуавтоматической сварке и при визуальном контроле качества шва, в швах работающих на растяжение –  R_wy = 0,85 R_y,   в остальных случаях R_wy = R_y.

Расчет угловых сварных швов при действии на них осевой силы (растягивающей или сжимающей сварное соединение) ведется в следующей последовательности: в случае, если выполняется условие

        β _f R_wf /(0,45β _z R_un) < 1,                                             (2.2)

расчет соединений с угловыми швами на растяжение или сжатие производят по металлу шва, по формуле (2.3) в других случаях см. п. 11.2 СНиП II-23-81*

      τ_wf = N /(β _f k_f l_w) ≤ R_wf γ _с,                                           (2.3)

где β _f, β _z – коэффициенты, принимаемые по табл. 34* СНиП II-23-81* (для ручной сварки β _f = 0,7); k_f – высота катета шва (принимается не менее значений указанных в табл. 38* СНиП II-23-81*); l_w – расчетная длина шва, принимается равная фактической длине шва за вычетом 10 мм; R_wf – расчетное сопротивление углового сварного шва (табл. 56* СНиП II-23-81*).

Ниже приведены некоторые расчетные сопротивления угловых сварных швов:

электроды Э42, Э42А – R_wf = 180МПа;

электроды Э46, Э46А – R_wf = 200 МПа;

электроды Э50, Э50А – R_wf = 215 МПа.

В настоящем Практикуме будут рассмотрены только сварные соединения, выполняемые ручной дуговой сваркой покрытым металлическим электродом. Тип электрода будет задаваться.

 

Примеры расчёта к параграфу 2.3

Пример 2.5. Определить размер соединяемых элементов (ширину листов) l, из учета обеспечения прочности стыкового сварного шва. Растягивающая сила N = 400 кН, γ _n = 0,95. Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем качества шва. Соединяемые листы выполнены из стали С245, γ _с = 1,0. Толщина листов t = 8 мм (рис. 2.2).

Рис.2.2 Конструкция стыкового шва. К примеру 2.5

Решение.

1. Определяем расчетное сопротивление стали R_y = 240 МПа = 24,0 кН/см² (табл. 2.1 Приложение 2).

2. Определяем расчетное сопротивление стыкового сварного шва. Так как стыковое соединение работает на растяжение, и использован визуальный контроль качества шва R_wy = 0,85 R_y = 0,85·24,0 = 20,4 кН/см².

3. Из формулы (2.1) находим расчетную длину шва l_w= N γ _n /(tR_wy γ _c) = 400·0,95/(0,8·20,4 ·1,0) = 23,28 см.

4. Находим длину шва с учетом возможных дефектов сварки (непровар шва, кратер шва) l = l_w + 2 t = 23,28 + 2·0,8 = 24,9 см; полученный результат округляем и принимаем ширину листов и, соответственно, длину шва l = 250 мм.

Пример 2.6. Рассчитать прикрепление двух уголков 2∟90×90×7 к фасонке фермы, толщиной t = 10 мм (рис. 2.3). Уголки и фасонка выполнены из стали С345. На стержень действует сжимающее усилие N = 300 кН, γ _n = 1,0. Сварка ручная электродуговая выполняется электродами Э 50А. Коэффициент условия работы γ _c = 0,95.

 

Рис.2.3. Прикрепление уголков к фасонке. К примеру 2.6

Решение.

1. Для электродов Э 50А расчетное сопротивление R_wf = 215 МПа = 21,5 кН/см² (табл. 56* СНиП II-23-81*). R_un = 470 МПа = 47,0 кН/см² (определяем по табл. 2.1 Приложения 2). 

2. Наибольшая высота катета угловых сварных швов прикрепляющих уголки назначается: по перу – на 1-2 мм меньше толщины уголка; по обушку (тупую часть уголка) – на 20% больше толщины уголка. Принимаем высоту катетов швов одинаковую по перу и по обушку уголков k_f = 6 мм (что меньше на 1 мм толщины уголка). При ручной сварке значения коэффициентов: β _f = 0,7, β _z =1,0.

3. Проверяем выполнение условия (2.2)

β _fR_wf /(0,45β _zR_un) = 0,7·21,5/(0,45·1,0·47,0) = 0,7 < 1. Условие выполняется,  длину сварного шва определяем из формулы (2.3)

l_w = N γ _n /(β _f k_f R_wf γ _с)= 300·1,0/(0,7·0,6·21,5·0,95) = 34,97 ≈ 35,0 см.

Следует учитывать, что полученная по расчету длина шва требуется для прикрепления двух уголков. Распределяем швы между уголками, и между двумя сторонами каждого уголка. На обушок уголка (его тупую часть) приходится 70% усилия и, соответственно, 70% длины шва; на перо уголка приходится 30% усилия – 30% длины шва:

l_w ^об = 0,7 l_w /2 = 0,7·35/2 = 12,3 см, с учетом дефектов швов принимаем

l_w ^об = 12,3 + 1,0 = 13,3 см, округляем и принимаем швы по обушку каждого уголка равные 135 мм;

l_w ^п = 0,3 l_w / 2 = 0,3·35/2 = 5,3 см, с учетом дефектов швов принимаем

l_w ^п = 5,3 + 1,0 = 6,3 см, округляем и принимаем швы по перу уголков равные 65 мм.

Пример 2.7. Рассчитать соединение листов при помощи накладок. Накладки привариваем угловыми фланговыми и фронтальными швами. Ширина накладок b ^н =800 мм (рис. 2.4).

Рис.2.4. Сварное соединение с накладками. К примеру 2.7

Листы и накладки выполнены из стали С245. Коэффициент условия работы γ _c = 1,0. Толщина листов t ^л = 8 мм, толщина накладок t ^н = 4 мм. На соединение действует растягивающее усилие N = 1500 кН, γ _n = 1,0. Сварка ручная электродуговая, выполняется электродами Э 42.

Решение.

1. Для электродов Э 42 расчетное сопротивление R_wf = 180 МПа = 18,0 кН/см² (табл. 56* СНиП II-23-81*). Для стали С245 величина R_un = 370 МПа = 37,0 кН/см² (определяем по табл. 2.1 Приложения 2). 

2. При ручной сварке значения коэффициентов: β _f = 0,7, β _z = 1,0.

3. Проверяем выполнение условия (2.2)

β _fR_wf /(0,45β _zR_un) = 0,7·18,0/(0,45·1,0·37,0) = 0,76 < 1.  Условие (2.2) выполняется. Длину сварного шва определяем из формулы (2.3); принимаем высоту катетов швов равную толщине накладок k_f = 0,4 см,

l_w = N γ _n /(β _f k_f R_wf γ _с)= 1500·1,0/(0,7·0,4·18,0·1,0) = 297,6 см.

Полученная по расчету длина шва требуется для прикрепления двух накладок с каждой, от их середины, стороны. Считается, что фланговые и фронтальные швы работают одинаково. Требуемая длина швов, прикрепляющих одну накладку l_w = l_w /2 = 297/2 = 148,5 см, с учетом дефектов швов принимаем      l_w = 148,5 + 1,0 = 149,5 см. Фронтальные швы расположены перпендикулярно направлению действия усилия, принимаем их равными ширине накладки, b ^н =80,0 см.  Длины фланговых швов определяем за вычетом фронтальных швов и распределяем между сторонами накладки l_w ^фл = (149,5 – 80,0)/2 = 34,75 см.

На основании расчета сварных швов и учитывая зазор между листами в один мм, можно определить длину накладки l ^н = 347,5 + 1 + 347,5 = 696 мм. Принимаем длину накладки l ^н = 700 мм, ширину b ^н =800 мм. При необходимости можно перераспределить размеры фланговых и фронтальных швов, соответственно изменив размеры накладок.

 

Задачи для самостоятельной работы к параграфу 2.3

Задача 2.7. Проверить прочность стыкового сварного шва. Сталь С235.

 

Рис.2.5. Стыковое сварное соединение. К задаче 2.7

 

Сварка ручная электродуговая электродами Э42А с визуальным контролем качества шва. На соединение действует сжимающее усилие N = 280 кН, γ _n = 0,95; γ _c = 1,0. Размеры соединяемых листов см. рис. 2.5.

Задача 2.8. Определить длину угловых сварных швов в соединении (рис. 2.6).

Рис.2.6. Соединение листов угловыми швами. К задаче 2.8

Сталь С245. Сварка ручная электродуговая, выполняется электродами Э42. На соединение дествует сжимающая сила N = 700 кН,γ _n = 1,0; γ _c = 1,0. Толщина листов: t ₁ = 12 мм, t ₂ = 8 мм. Высота катетов шва k_f = 6 мм.

Задача 2.9. Определить длину сварных швов прикрепляющих уголок ∟80×80×6 к фасонке толщиной t = 8 мм (рис. 2.7). Высота катета шва k_f = 5 мм. Сварка ручная электродуговая, выполняется электродами  Э50. На элемент действует растягивающее усилие N = 150 кН,γ _n = 0,95; γ _c = 1,0.  Сталь С245.

 

           

Рис.2.7. Прикрепление уголка к фасонке угловыми швами. К задаче 2.9

 

Задача 2.10. Определить ширину соединяемых на сварке стальных полос (рис. 2.8).

Рис.2.8. Соединение листов стыковым швом. К задаче 2.10

 

Толщины полос t ₁ = 14 мм, t ₂ = 8 мм. Сталь С235. Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем качества шва. Электроды Э50. На соединение действует растягивающее усилие N = 150 кН, γ _n = 0,95; γ _c = 1,0.

 

Задача 2.11. Определить длину сварных швов прикрепляющих столик к колонне (рис. 2.9).

Рис.2.9. Прикрепление столика к колонне угловыми швами. К задаче 2.11

 

Сталь элементов С345. Электроды Э50, сварка ручная электродуговая. Высота катета шва k_f = 8,0 мм. К столику приложена сдвигающая нагрузка N = 500 кН,γ _n = 1,1; γ _c = 1,0.

 

 

Расчет болтовых соединений

При укрупнительной сборке металлических конструкций и при их монтаже, применяют болтовые соединения. Различают болтовые соединения на болтах грубой, нормальной и повышенной точности, а также соединения, работающие за счет сил трения между соединяемыми элементами, которые выполняют на высокопрочных болтах. В Практикуме соединения на высокопрочных болтах не рассматриваются.

Болты грубой точности (класс точности С) и болты нормальной точности (класс точности В) между собой различаются допустимыми отклонениями своего диаметра от номинала. Они ставятся в отверстия превышающие диаметр болтов на 2 – 3 мм. Болты повышенной точности (класс точности А) ставятся в отверстия, отличающиеся от диаметра болтов не более чем на 0,3 мм.

Болтовые соединения, работающие на сдвиг, рассчитывают на срез болта и на смятие соединяемых элементов. Расчетное усилие N_b, которое может быть воспринято одним болтом определяют по формулам:

      - работа на срез N_bs = R_bs γ _b А_bn_s;                                                      (2.4)

     - работа на смятие N_bp = R_bp γ _b d_b ∑ t,                                                 (2.5)

где R_bs, R_bp – расчетные сопротивления болтовых соединений (табл. 58*, 59* СНиП II-23-81*); d_b – наружный диаметр стержня болта; А_b = π d_b ²/4 – расчетная площадь сечения стержня болта; ∑ t – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; n_s – число расчетных срезов одного болта; γ _b – коэффициент условий работы соединения, который следует принимать по табл. 35* СНиП II-23-81*.

Болтовые соединения работающие на растяжение рассчитывают по формуле

                           N_bt = R_bt А_bn,                                                                   (2.6)

где N_bt – расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом; R_bt – расчетные сопротивления болтовых соединений при работе на растяжение; А_bn – площадь сечения болта нетто (с учетом его нарезки).

Количество болтов в соединении n при действии продольной силы N определяют по формуле

             n ≥ N/ γ _сN_{b, min},                                                                  (2.7)

γ _с – коэффициент условия работы; N_{b, min} – расчетное усилие для одного болта (при расчете на срез и смятие принимают меньшее из усилий определенных по формулам (2.4, 2.5), при расчете на растяжение – усилие, определенное по формуле (2.6)).

Для выполнения расчетов болтовых соединений ниже приведены некоторые расчетные характеристики болтов и болтовых соединений.

Болты нормальной точности, класса 5.6 – R_bs = 190 МПа, R_bt = 210 МПа;

 класса 5.8 – R_bs = 200 МПа, R_bt = 200 МПа.

В соединениях на болтах нормальной точности и элементах: из стали С245, толщиной от 2 до 30 мм – R_bp = 450 МПа; из стали С345, толщиной от 2 до 10 мм – R_bp = 690 МПа; толщиной от 10 до 20 мм – R_bp = 645 МПа.

 Болты диаметром 20 мм имеют площади: А_b = 3,14 см², А_bn = 2,45 см²; диаметром 24 мм: А_b = 4,52 см², А_bn = 3,52 см².

Для многоболтового соединения класса точности В, коэффициент γ _b = 0,9 (табл. 35* СНиП II-23-81*).

Примеры расчета к параграфу 2.4

Пример 2.8. Запроектировать болтовой стык листов через накладки (рис. 2.10).

Рис.2.10. Болтовое соединение. К примеру 2.8

Листы и накладки выполнены из стали С245. Толщина: листов t ^л = 14 мм, накладок t ^н = 6 мм. Усилие, приходящееся на соединение N = 370 кН, γ _n = 1,0; γ _c = 1,0.

Решение.

1. Стык выполняем на болтах нормальной точности (класс точности соединения В). Принимаем болты класса 5.6, диаметром 20 мм, отверстия под болты диаметром 23 мм. Расчетные сопротивления: R_bs = 200 МПа = 20,0 кН/см²; R_bp = 450 МПа = 45,0 кН/см² (см. табл. 58*, 59* СНиП II-23-81*).

2. Определяем коэффициент γ _b, для многоболтового соединения и класса точности В, γ _b  = 0,9 (табл. 35* СНиП II-23-81*).

3. Площадь сечения болта А_b = 3,14 см² (для определения площади болтов можно воспользоваться табл. 62* СНиП II-23-81*).

4. Наименьшая суммарная толщина сминаемых в одном направлении элементов: толщина листов ∑ t = t ^л = 14 мм; толщина накладок ∑ t = 2 t ^н = 2·6 = 12 мм. Принимаем в расчет меньшее значение ∑ t = 12 мм.

4. Количество плоскостей среза болта n_s = 2.

5. Находим несущую способность одного болта по формулам (2.4, 2.5):

    на срез N_b = R_bs g _b A_bn_s = 20·0,9·3,14·2 = 113,0 кН;                        

    на смятие N_b = R_bp g _b d_b å t = 45,0·0,9·2,0·1,2 = 97,2 кН.

6. Определяем количество болтов, необходимых для обеспечения прочности соединения (по каждую сторону от стыка) по формуле (2.7)

принимаем 4 болта.

7. Устанавливаем минимальные расстояния:

- между центрами отверстий, а = 2,5 d = 2,5·23 = 57,5 мм; (d – диаметр отверстия);

- от края элемента до центра отверстия: вдоль усилия b ₁ = 2 d = 2·23 = 46 мм; поперек усилия (при обрезанных кромках листов) b ₂ = 1,5 d = 1,5·23 = 34,5 мм.

Требуемая длина накладки с учетом зазора в 1 мм между соединяемыми листами l _н = 2·57,5 + 4·46 + 1 = 300 мм, принимаем l _н = 303 мм.

Ширина накладки из учета расстановки болтов на минимальном расстоянии

b _н = 57,5 + 2·34,5 = 126,5 мм

8. Определяем:

- максимальные допустимые расстояния между осями болтов:

а = 8 d = 8·23 = 184 мм, или 12 t ^н = 12·6 = 72 мм;

- максимальное расстояние от центра болта  до кромки элемента:

b = 4 d = 4·23 = 92 мм, или 8 t ^н = 8·6 = 48 мм, (при проектировании соединения учитывают меньшее значение).

9. Определяем размеры сечения соединяемых листов. С учетом наличия ослаблений требуемая площадь сечения нетто А_n = N γ _n /(R_y γ _c) = 400·1,0/24·1,0 = 16,7 см². Требуемая площадь сечения листов (накладок) брутто

А = А_n + А _ослабл = 16,7 + 2·2,3·1,4 = 23,1 см² (учтено, что в сечение попадает два отверстия под болты диаметром 2,3 см). Определяем требуемую ширину соединяемых листов b _листа = А/t _л = 23,1/1,4 = 16,5 см ≈ 166 мм. Требуемая ширина накладок из их прочности b _н = А /(2 t _н) = 16,5/(2·0,6) = 13,75 см ≈ 138 мм. Ширину накладки принимаем по большему из требуемых размеров (см. п. 7 расчета)

10. Конструируем соединение листов. Принимаем по каждую сторону от стыка по 4 болта класса 5.6 диаметром 20 мм, поставленные в отверстия диаметром 23 мм. Отверстия выполняем продавливанием. Размеры накладок: длина l _н = 303 мм, ширина b _н = 138 мм.

Пример 2.9. Рассчитать прикрепление верхнего пояса фермы к колонне болтами нормальной точности класса 5.8, диаметром 24 мм (рис. 2.11). На соединение действует растягивающая сила N = 250 кН, γ _n = 1,0; γ _c = 1,0.

Решение.

1. Расчетное сопротивление болтов растяжению R_bt = 200 МПа = 20,0 кН/см² (табл. 58* СНиП II-23-81*).                                                                                                                                                                 

2. Определяем площадь сечения болта нетто А_bn = 2,45 см² (табл. 62* СНиП II-23-81*).

Рис.2.11. Болтовое соединение. К примеру 2.9

 

3. По формуле (2.6) находим расчетное усилие, которое выдерживает один болт на растяжение 

N_b = R_bt A_n = 20,0·3,52 = 70,4 кН.

4. Определяем требуемое количество болтов

 принимаем 4 болта.

Задачи для самостоятельной работы к параграфу 2.4

Задача 2.12. Проверить прочность болтового соединения стальной полосы толщиной t = 10 мм, с уголками 2∟110×110×8 (рис. 2.12).

           

Рис.2.12. Болтовое соединение. К задаче 2.12

 

Сталь элементов С345. Нагрузка N = 285 кН, γ _n = 1,0. Болты класса 5.8 диаметром 24 мм, γ _b = 0,75. Класс точности соединения В. Коэффициент γ _с = 1,0.

Задача 2.13. Рассчитать болтовое соединение стальных полос соединенных в нахлестку (рис. 2.13). На соединение действует сила N = 200 кН, γ _n = 1,0; γ _с = 1,0. Болты класса 5.6 диаметром 20 мм. Листы из стали С245.

Рис.2.13. Болтовое соединение. К задаче 2.13

 

Толщина листов t  = 10 мм, ширина b = 100 мм. Болты установлены в один ряд. Учитывая, что силы приложены с эксцентриситетом, количество болтов в таком соединении следует увеличивать на 10% по сравнению с расчетным. Класс точности соединения В.

Задача 2.14. Проверить прочность соединения балок на болтах (рис. 2.14, б)

                            

Рис.2.14. К задачам 2.14 и 2.33

 

и назначить недостающие расстояния до болтов. Опорная реакция, передающаяся на соединение R_А = 49,82 кН, γ _n = 1,0. Сталь балок С245. Болты нормальной точности, класса 5.8, диаметром 20 мм, γ _b = 0,9; γ _с = 1,0. Толщина стенки балки s = 5,6 мм, листа поперечного ребра, к которому крепится балка t = 10 мм. Сила, действующая на болты, принимается на 20% больше опорной реакции балки, тем самым учитывается наличие эксцентриситета между болтами и стенкой балки. Данные расчета задачи 2.14 будут использованы в задаче 2.36.