Требуется рассчитать болтовое соединение двух листов толщиной t1 = 20 мм и шириной b1 = 360 мм при помощи двух накладок. Растягивающая сила, действующая на листы, N =1200 кН. Материал всех стальных элементов: сталь C245. Болты класса прочности 5.6, класса точности В.
http://spravkidoc.ru
Расчетное сопротивление болтов класса прочности 5.6 на срез
Rbs = 210 Н/мм2 = 20 кН/см2.
Временное сопротивление стали соединяемых элементов
Run = 370 Н/мм2 = 37 кН/см2.
Расчетное сопротивление болтов смятию
Rbp = 500 Н/мм2 = 50 кН/см2.
Принимаем диаметр болтов db = 20 мм = 2,0 см и толщину накладок t2 = 12 мм.
Число срезов: ns = 2.
Коэфф. условий работы соединения: γb = 0,9.
Коэфф. условия работы: γс = 1,0.
Расчетная площади сечения стержня болта: Ab = 3,14 см2.
Усилие, воспринимаемое одним болтом на срез по формуле:
Nb = Rbs Ab ns γb γс = 20×3,14×2×0,9×1,0 = 113 кН.
Требуемое количество болтов из условия прочности на срез по формуле:
n ≥ N/Nb γс = 1200/(113×1,0) = 10,6.
Наименьшая суммарная толщина элементов, снимаемых в одном направлении:
∑tнакладок = 2t2 = 2×12 = 24 мм; t1 = 20 мм. Принимаем меньшее из значений, т.е. ∑t = 20 мм = 2,0 см.
Усилие, воспринимаемое одним болтом на смятие по формуле:
Nb = Rbp db ∑t γb γс = 50×2,0×2,0×0,9×1,0 = 180 кН.
Требуемое количество болтов из условия прочности на смятие по формуле:
n ≥ N/Nb γс = 1200/(180×1,0) = 6,7.
Из полученных значений n принимаем наибольшее. Окончательно назначаем количество болтов на каждой полунакладке по 12 болтов.
Болты расставляем согласно требованиям. Диаметр отверстия принимаем на 3мм больше диаметра болта:
do = db + 3 мм = 20 + 3 = 23 мм.
Минимальное расстояние между центрами болтов в любом направлении:
s1 = 2,5d0 = 2,5×23 = 57,5 мм.
Минимальное расстояние от центра болта до края элемента вдоль усилия:
s2 = 2d0 = 2×23 = 46 мм.
Максимальное расстояние от центра болта до края элемента вдоль усилия:
s2,max = 4d0 = 4×23 = 92 мм и s2,max = 8t2 = 8×12 = 96 мм.
Минимальное расстояние от центра болта до края элемента поперек усилия:
s3,min = 1,5d0 = 1,5×23 = 34,5 мм.
Принимаем следующие значения: s1 = 70 мм (по горизонтали) и 90 мм по вертикали; s2 = 50 мм (по горизонтали) и 50 мм по вертикали.
Необходимо проверить прочность соединения листа на прочность по ослабленному сечению.
Расч. сопротивление стали:
Ry = 240 Н/мм2 = 24 кН/см2.
Количество отверстий в направлении, перпендикулярном усилию:
k = 4.
Площадь сечения стержня нетто:
Аn = (b1 — kbo )t1 = (36 — 4×2,3)2,0 = 53,6 cм2.
Проверка прочности листа по ослабленному отверстиями сечению по формуле:
N/An Ry γс ≤ 1.
1200/(53,5×24,0×1,0) = 0,93 ≤ 1 — условие выполнено, прочность сечения соединяемого листа при растяжении обеспечена.
