Задача 6.3. Проектування фрикційного стику на високоміцних болтах
Визначити необхідну кількість високоміцних болтів у фрикційному стику двох смуг перерізом 
мм із двосторонніми накладками такого ж перерізу при дії статичного навантаження 
(рис. 11). Болти виконані зі сталі 
"селект", діаметром 24 мм, різниця діаметрів болтів і отвору – 2 мм. Оброблення поверхонь з'єднуваних елементів – газополум’яне без консервації, натяг болтів контролюється по куту закручування гайок. Виконати ескіз стику з розміщенням болтів.
Рішення
1. За таблицею 61 СНиП ІІ-23-81* (табл. А9) визначаємо нормативний тимчасовий опір високоміцного болта: 
. Розрахунковий опір за формулою (3) СНиП ІІ-23-81* дорівнює:
.
2. За таблицею 62 СНиП ІІ-23-81* (табл. А10) визначаємо площу перерізу "нетто": 
.
3. За таблицею 36 СНиП ІІ-23-81* визначаємо коефіцієнт тертя: 
; і коефіцієнт надійності болтового з'єднання: 
.
4. Обчислюємо несучу здатність одного болта при одній площині тертя за формулою (131) СНиП ІІ-23-81*:
.
5. Задаємося значенням коефіцієнта умов роботи з'єднання 
згідно з пунктом 11.13 СНиП ІІ-23-81* і за формулою (132) визначаємо необхідну кількість болтів при двох площинах тертя:
.
Приймаємо 3 болти і перевіряємо значення коефіцієнта 
. Відповідно до пункту 11.13 СНиП ІІ-23-81* коефіцієнт приймається рівним:
при 
; 
при 5≤ 
; 
при 
.
6. Повторюємо розрахунок за формулою (132) з уточненим значенням коефіцієнта
.
Остаточно приймаємо чотири болти, що відрізняється від результату розрахунку в пункті 5.
7. Розміщення болтів у стику проводиться відповідно до вимог таблиці 39 СНиП ІІ-23-81*. За умовою задачі діаметр отвору під болт дорівнює 24+2 = 26 мм. Відстань між центрами отворів 
мм; відстань від центра отвору до краю елемента вздовж зусилля 
мм, те саме поперек напрямку зусилля 
мм (рис. 11).
      |
Рис. 11. Ескіз розміщення болтів у стику
Можлива кількість болтів в одному ряду при ширині з'єднуваного елемента 
мм дорівнює:
,
тобто 4 болти в одному ряду. Приймаємо розміщення всіх чотирьох болтів в один ряд, що зменшує довжину накладок.
Список літератури
1. СНиП ІІ-23-81*. Стальные конструкции. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. – 96 с.
2. ДБН В.1.2- 2:2006. Навантаження і впливи. – К.: Мінбуд України, 2006. – 59 с.
3. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / [Г.С. Ведеников, Е. И. Беленя, В.С. Игнатьева и др.]; под общей ред. Г.С. Веденикова. - 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1998. - 760 с.
4. Лихтарников Я.М., Ладыженский Д.В., Клыков В.М. Расчет стальных конструкций. – К.: Будівельник, 1984. – 366 с.
5. Стороженко Л.І., Пашинський В.А., Пічугін С.Ф., Трусов Г.Н. Металеві конструкції: Навч. посібник. – К.: УМК ВО, 1992. – 183 с.
6. Клименко Ф.Є., Барабаш В.М., Стороженко Л.І. Металеві конструкції / За ред. Ф.Є. Клименка: Підручник – 2-ге вид., випр. і доп. – Львів: Світ, 2002. – 312 с.
7. Методичні вказівки до виконання практичних занять із дисципліни “Металеві конструкції” для студентів спеціальностей 7.092101, 7.092103, 7.092104, 7.092105, 7.120101, 7.120102, 7.120103, 7.050201. – Полтава: ПолтНТУ, 2003. – 26 с.
Додаток А
Довідкові дані СНиП ІІ-23-81* [1]
Таблиця А.1
Нормативні та розрахункові опори сталі при розтязі, стиску і згині листового, широкосмугового універсального та фасонного прокату за ГОСТ 27772–88 (таблиця 51* [1])
| Сталь | Товщина прокату, мм | Нормативний опір, МПа, прокату | Розрахунковий опір, МПа, прокату | ||||||
| листового | фасонного | листового | фасонного | ||||||
| Ryn | Run | Ryn | Run | Ry | Ru | Ry | Ru | ||
| С235 | Від 2 до 20 Біл. 20 до 40 Біл. 40 до 100 Біл. 100 | – – | – – | – – | – – | ||||
| С245 | Від 2 до 20 Біл. 20 до 30 | – | – | – | – | ||||
| С255 | Від 2 до 3,9 Від 4 до 10 Біл. 10 до 20 Біл. 20 до 40 | – | – | – | – | ||||
| С275 | Від 2 до 10 Біл. 10 до 20 | ||||||||
| С285 | Від 2 до 3,9 Від 4 до 10 Біл. 10 до 20 | – | – | – | – | ||||
| С345 | Від 2 до 10 Біл. 10 до 20 Біл. 20 до 40 Біл. 40 до 60 Біл. 60 до 80 Біл. 80 до 160 | – – – | – – – | – – – | – – – | ||||
| С345К | Від 4 до 10 | ||||||||
| С375 | Від 2 до 10 Біл. 10 до 20 Біл. 20 до 40 | ||||||||
| С390 | Від 4 до 50 | – | – | – | – | ||||
| С440 | Від 4 до 30 Біл. 30 до 50 | – – | – – | – – | – – |
Таблиця А.2
Коефіцієнти c(cx), cy, n (фрагмент таблиці 66 [1])
| Тип перерізу | Схема перерізу | 
| Значення коефіцієнтів | ||
| c(cx) | cy | n при My = 0* | |||
| 0,25 0,5 1,0 2,0 | 1,19 1,12 1,07 1,04 | 1,47 | 1,5 |
Таблиця А.3
Розрахункові опори зварних з’єднань (таблиця 3 [1])
| Зварні з’єднання | Напружений стан | Умовне позначення | Розрахункові опори зварних з’єднань | |
| Стикові | Стиск. Розтяг і згин при автоматичному, напівавтоматичному або ручному зварюванні з фізичним контролем якості швів | За межею текучості | Rwy | Rwy = Ry |
| За тимчасовим опором | Rwu | Rwu = Ru | ||
| Розтяг і згин при автоматичному, напівавтоматичному або ручному зварюванні | За межею текучості | Rwy | Rwy = 0,85Ry | |
| Зсув | Rws | Rws = Rs | ||
| З кутовими швами | Зріз (умовний) | За металом шва | Rwf | 
|
| За металом межі сплавлення | Rwz | Rwz = 0,45Run |
Таблиця А.4
Значення коефіцієнтів форми шва βf і βz (таблиця 34 [1])
| Вид зварювання при діаметрі зварного дроту d , мм | Положення шва | Коефі- цієнт | Значення коефіцієнтів при катетах швів, мм | ||
| 3 – 8 | 9 – 12 | 4 – 16 | >18 | ||
| Автоматичне при d = 3 − 5 | У човник | β f | 1,1 | 0,7 | |
| β z | 1,15 | 1,0 | |||
| Нижнє | β f | 1,1 | 0,9 | 0,7 | |
| β z | 1,15 | 1,05 | 1,0 | ||
| Автоматичне і напівавтоматичне при d = 1.4 − 2 | У човник | β f | 0,9 | 0,8 | 0,7 |
| β z | 1,08 | 1,0 | |||
| Нижнє, горизонтальне, вертикальне | β f | 0,9 | 0,8 | 0,7 | |
| β z | 1,05 | 1,0 | |||
| Ручне; напівавтоматичне дротом суцільного перерізу при d < 1.4 або порошковим дротом | У човник, нижнє, горизонтальне, вертикальне | β f | 0,7 | ||
| β z | 1,0 |
Таблиця А.5
Мінімальні катети швів (таблиця 38 [1])
| Вид з’єднання | Вид зварювання | Межа текучості сталі, МПа | Мінімальні катети швів kf, мм, при товщині товстішого зі зварюваних елементів t, мм | ||||||
| 4–6 | 6–10 | 11–16 | 17–22 | 23–32 | 33–40 | 41–80 | |||
| Таврове з двосторон-німи кутовими швами; напускне і кутове | Ручне | До 430 | |||||||
| Біл. 430 до 530 | |||||||||
| Автома-тичне і напівав-томатич-не | До 430 | ||||||||
| Біл. 430 до 530 | |||||||||
| Таврове з односторон-німи кутовими швами | Ручне | До 380 | |||||||
| Автома-тичне і напівав-томатич-не |
Таблиця А.6
Нормативні и розрахункові опори металу швів зварних з’єднань із кутовими швами (таблиця 56 [1])
| Зварювальні матеріали | Rwun, МПа | Rwf, МПа | |
| тип електроду (за ГОСТ 9467–75) | марка дроту | ||
| Е42, Е42А Е46, Е46А Е50, Е50А | Св-08, Св-08А Св-08ГА Св-10ГА, Св-08Г2С, Св-08Г2СЦ, ПП-АН8, ПП-АН3 | ||
| Е60 | Св-08Г2С*, Св-08Г2СЦ*, Св-10НМА, Св-10Г2 | ||
| Е70 | Св-10ХГ2СМА, Св-08ХН2ГМЮ | ||
| Е85 | – |
Таблиця А.7
Розрахункові опори зрізу і розтягу болтів (таблиця 58* [1])
| Напружений стан | Умовне позначення | Розрахунковий опір, МПа, болтів класу | ||||||
| 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.6 | 8.8 | 10.9 | ||
| Зріз | Rbs | |||||||
| Розтяг | Rbt |
Таблиця А.8
Розрахункові опори зминанню елементів, з’єднуваних болтами
(таблиця 59* [1])
| Тимчасовий опір сталі з’єднуваних елементів, МПа | Розрахункові опори, МПа, зминанню елементів, з’єднуваних болтами | |
| класу точності А | класів точності В і С, високоміцних без регульованого натягу | |
Таблиця А.9
Механічні властивості високоміцних болтів за ГОСТ 22356-77* (таблиця 61* [1])
| Номінальний діаметр різьби d, мм | Марка сталі за ГОСТ 4543–71* | Найменший опір Rbun, Н/мм2 |
| Від 16 до 27 | 40Х “селект” | |
| 30Х3МФ, 30Х2НМФА | ||
| 40Х “селект” | ||
| 30Х3МФ, 35Х2АФ | ||
| 40Х “селект” | ||
| 30Х3МФ | ||
| 40Х “селект” | ||
| 30Х3МФ | ||
| 40Х “селект” | ||
| 30Х3МФ |
Таблиця А.10
Площі перерізу болтів (таблиця 62* [1])
| d, мм | ||||||||||
| Ab, см2 Abn, см2 | 2,01 1,57 | 2,54 1,92 | 3,14 2,45 | 3,80 3,03 | 4,52 3,52 | 5,72 4,59 | 7,06 5,60 | 10,17 8,16 | 13,85 11,20 | 18,09 14,72 |
Додаток Б
Коефіцієнти для розрахунку на стійкість центрально стиснутих елементів. Інтерполяція коефіцієнта поздовжнього згину j для деяких Ry від гнучкості λ
Додаток В