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: db = 20 мм, имеющих площадь сечения Ab = 3,14см2, Abn = 2,45см2 .
Для данного типа болтов по табл.61 определяем марку стали-30Х3Мф с наименьшим временным сопротивлением Rbun = 1350 МПа.
Диаметр отверстия для болта принимаем как dотв = db + 3 = 20 + 3 = 23мм.
Согласно п.11.13. СНиП II-23-81* расчетное усилие Qbh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле:
кН,
где Rbh — расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта, определяемое по формуле:
Rbh = 0,7Rbun = 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;
γh — коэффициент надежности, принимаемый по табл.36* СНиП II-23-81*: γh = 1,02;
γb — коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов, необходимых для восприятия усилия. В соответствии с п.11.13. СНиП II-23-81*: γb = 0,9;
Количество n высокопрочных болтов в соединении определяем по формуле:
.
Принимаем 8 болтов с db = 20мм.
Здесь k — количество поверхностей трения соединяемых элементов.
tн Толщину накладки определяем из условия Ан = Аw, т.е.
=>
30мм 
мм.
Принимаем tн = 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 3dотв = 3·23 = 69мм;
б) максимальное 
мм.
2. Расстояния от центра болта до края элемента:
а) минимальное 1,3dотв = 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.;
nb’ = 4 — количество болтов в рассматриваемом сечении;
nb = 8 — общее количество болтов.
Так как 
=> проверку ослабленного сечения производим по условной площади сечения Ас:
м2.
Стык стенки рассчитывают на действие изгибающего момента, воспринимаемого стенкой:
МПа.
 | |||
 | |||
Толщину накладки принимаем равной толщине стенки tн = tw = 10мм. Принимаем количество болтов nb = 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 Qbh, 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 Rbh — расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта:
Rbh = 0,7Rbun = 0,7·1350 = 945МПа;
μ — коэффициент трения, принимаемый по табл.36* СНиП II-23-81*: μ = 0,58;
γh — коэффициент надежности, принимаемый по табл.36* СНиП II-23-81*: γh = 1,02;
γb — коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов, необходимых для восприятия усилия. В соответствии с п.11.13. СНиП II-23-81*: γb = 1.
Найдем необходимое количество рядов высокопрочных болтов:
.
Принимаем два ряда высокопрочных болтов с db = 20мм, двусторонние накладки длиной 1200мм каждая.
Проверка ослабленного сечения:
МПа,
кНм,
кН.
см3.
Условие прочности по ослабленному сечению выполняется.
Расчет колонны