При действии на соединение момента, вызывающего сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий на болты следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта (см. рис. 10.38, б). Усилие в наиболее нагруженном болте N_b,max не должно превышать меньшего из значений N_bs или N_bp.

Таблица 10.26

Обозначения, принятые в таблице:

a – расстояние вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия;

b – то же, между центрами отверстий;

d – диаметр отверстия для болта.

Примечания: 1. Коэффициенты, установленные в поз. 1 и 2, следует учитывать одновременно.

2. При значениях расстояний a и b, промежуточных между указанными в поз. 2 и в табл. 2.2, коэффициент g_b следует определять линейной интерполяцией.

При одновременном действии на болтовое соединение силы и момента, действующих в одной плоскости и вызывающих сдвиг соединяемых элементов, определяют равнодействующее усилие в наиболее нагруженном болте (рис. 10.39), которое не должно превышать меньшего из значений N_bs или N_bp.

Рис. 10.39.Усилия в болтах при одновременном действии N и M

При одновременном действии на болтовое соединение усилий, вызывающих срез и растяжение болтов, наиболее напряженный болт наряду с проверкой на растяжение проверяется по формуле

где N_s и N_t – усилия, действующие на болт, срезывающее и растягивающее соответственно;

N_bs и N_bt – расчетные усилия (с заменой в формулах A_bn на А_b).

Болты, работающие одновременно на срез и растяжение, проверяются отдельно на срез и растяжение.

Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и момента, проверяются на равнодействующее усилие.

В соединениях внахлестку и посредством односторонних накладок возникает не учитываемый расчетом дополнительный изгибающий момент, поэтому количество болтов в соединении увеличивается на 10% сверх расчетного. То же относится к соединениям, где передача усилия осуществляется через прокладки.

При креплении выступающих полок уголков или швеллеров с помощью коротышей количество болтов, прикрепляющих одну из полок коротыша, должно быть увеличено против расчета на 50%.

Пример 10.11. Рассчитать и законструировать болтовое соединение двух центрально-растянутых листов сечением b×t = 300×20 мм посредством двусторонних накладок. Расчетное усилие N = 1000 кН (рис. 10.40). Материал листов и накладок – сталь С255 с расчетным сопротивлением R_y = 240 МПа и нормативным сопротивлением R_un = 370 МПа. Болты класса прочности 5.6.

Рис. 10.40. Соединение на болтах нормальной точности

Назначаем толщину каждой накладки t_н = 12 мм (из условия равнопрочности со стыкуемыми листами принимается не менее половины толщины листов t).

Число срезов n_s = 2.

Наименьшая толщина элементов, сминаемых в одном направлении, Σt_min = t = 20 мм.

Принимаем болты с наружным диаметром d = 20 мм и отверстия под них d_о = 23 мм. Площадь болта А = 3,14 см².

Определяем расчетные сопротивления болтов:

– срезу R_bs = 190 МПа = 19 кН/см² (см.табл. 10.24);

– смятию элементов из стали класса С255 R_bp = 450 МПа = 45 кН/см² (см. табл. 10.25).

Коэффициент условий работы соединения γ_b = 0,9 (см. табл. 10.27).

Требуемое количество болтов:

– из условия среза

n ≥ N / (R_bs γ_b А n_s) = 1000 / (16 · 0.9 · 3,14 · 2) = 11,06;

– из условия смятия

n ≥ N / (R_bp γ_b d Σt_min) = 1000 / (45 · 0.9 · 2 · 2) = 6,17.

Принимаем количество болтов из условия среза n = 12.

Располагаем болты в рядовом порядке. Минимальное расстояние между болтами в любом направлении

a = 2,5d_о = 2,5 · 23 = 57,5 мм.

Принимаем a = 70 мм (k = 4 – по ширине листа).

Минимальные расстояния от центра болта до края элемента:

– вдоль усилия c ≥ 2 d_o = 2 · 23 = 46 мм, принимаем c = 50 мм;

– поперек усилия c₁ ≥ 1,5d_o = 1,5 · 23 = 34,5 мм.

Принимаем c₁ = (b – 3a) / 2 = (300 – 3 · 70) / 2 = 45 мм.

Проверяем прочность листа по ослабленному отверстиями сечению, для чего определяем площадь сечения листа нетто:

A_n = (b – k d_o) t = (30 – 4 · 2,3) · 2 = 41,6 см².

Проверка прочности по нормальным напряжениям:

σ = N / A = 1000 / 41,6 = 24,04 кН/см² = 240,4 МПа ≈ R_y γ_c = 240 МПа.

Определяем длину накладки:

l_н = 2 (2a + 2c +Δ) = 2 (2 · 70 + 2 · 50 + 10) = 490 мм.