10.Работа и расчет болтовых соединений.

1)на сдвиг при действии статической нагрузки. Работа на сдвиг является основным видом работы большинства соединений, причем в разных соединениях она имеет свои особенности.В соединениях на болтах с неконтролируемой силой затяжки гайки грубой, нормальной и повышенной точности, силы стягивания пакета болтами, а следовательно, и развивающиеся силы трения между соединяемыми элементами при действии сдвигающих сил на соединение неопределенны и в большинстве случаев недостаточны для полного восприятия этих сдвигающих сил. Работу такого соединения можно разбить на четыре этапа. На 1-м этапе, пока силы трения между соединяемыми элементами не преодолены, сами болты не испытывают сдвигающих усилий и работают только на растяжение, все соединение работает упруго. Так работают сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах. При увеличении внешней сдвигающей силы силы внутреннего трения оказываются преодоленными и наступает .2-й этап - сдвиг всего соединения на величину зазора между поверхностью отверстия и стержнем болта. На 3-м этапе сдвигающее усилие в основном передается давлением поверхности отверстия на стержень болта; стержень болта и края отверстия постепенно обминаются; болт изгибается, растягивается, так как головка и гайка препятствуют свободному изгибу стержня. Постепенно плотность соединения расстраивается, силы трения уменьшаются и соединение переходит в 4-й этап работы, характеризующийся его упругопластической работой. Разрушение соединения происходит от среза болта, смятия и выкола одного из соединяемых элементов или отрыва головки болта(рис).Расчет ведут исходя из возможного вида разрушения соединения по срезу болта при толстых соединяемых листах или по смятию поверхности отверстия при тонких листах:а) расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом по срезу:

                                       

Число болтов n в соединении при действии сдвигающей силы N, приложенной к центру тяжести соединения, определяют, предполагая работу всех болтов одинаковой

                                                2) Работа и расчет соединений на растяжение.

Если внешняя сила, действующая на соединение, направлена параллельно продольной оси болтов, то они будут работать на растяжение. Интересно отметить, что начальные натяжения болтов не сказываются на их несущей способности на растяжение. Прикладывая внешние силы N к соединяемым элементам, будем постепенно заменять ими силы сжатия между элементами, не нарушая равновесия болт - элемент. При этом плотность соединения нарушена не будет. Тогда, когда внешние силы N начнут превышать внутренние начальные усилия стягивания болта, монолитность соединения нарушится и растягивающее усилие в болте начнет увеличиваться. Таким образом, прочность соединения определяется прочностью материала болтов на растяжение независимо от сил начального натяжения болта. В фундаментных болтах снижение расчетных сопротивлений материала болтов против номинала объясняется еще и тем, что степень натяжения смежных болтов базы колонны в процессе монтажа колонны может быть различна, а потому в действительности возможна некоторая перегрузка отдельных болтов. Усилие, которое может быть воспринято одним болтом, определяют по формуле:

 необходимое количество болтов в соединении, работающем на действие центрально приложенной растягивающей силы, определяют:

                                               

2)Работа и расчет соединений на сдвиг при поворотных нагрузках. Работа соединений при нагрузке с перерывами.  1. Если силы стягивания соединения болтами велики и внешние повторные нагружения не преодолевают сил трения, возникающих при этом между соединяемыми элементами, то соединение сохраняет свою монолитность и работает упруго, как основной металл. Так работают соединения на высокопрочных болтах.2. Если силы стягивания соединений на болтах нормальной, повышенной точности и несущих высокопрочных недостаточны и силы внутреннего трения F преодолеваются в соединении внешними сдвигающими силами, то соединение начинает работать как упругопластическое тело.

 Чем больше силы внутреннего трения в соединении F, тем больше зона упругой работы соединения и меньше его податливость

рис.Работа болтового соединения на сдвиг

а — болты грубой и нормальной точности, б — болты повышенной точности,

в — высокопрочные болты и сдви-оустойчивые болты, /, 2, 3,4 — этапы работы соединений