Проверка обычных и преднапряжённых болтов согласно СП 16.13330.2017

Болты

Болты проверяются согласно требованиям подраздела 14.2 СП 16.13330.2017 "Болтовые соединения". Растягивающее и срезающее усилия в болте определяются в процессе КМКЭ расчёта. В процессе расчёта также учитываются дополнительные усилия, вызванные «рычажным» эффектом (изгибом пластин). Каждая плоскость среза проверяется независимо от других. Проверка на смятие выполняется для суммарной поперечной силы, действующей на прилегающих пластинах.  

Проверка болтов при срезе

Болты, подверженные срезу, проверяются согласно п. 14.2.9 СП 16 и должны удовлетворять условию:

\[ N_s \le N_{bs} = R_{bs} A_b \gamma_b \gamma_c \]

где:

• N_s – сдвигающее усилие в одной плоскости среза болта
• N_bs – расчётное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при срезе
• R_bs – расчётное сопротивление одноболтового соединения при срезе (СП 16, Табл. 5)
• A_b – площадь сечения стержня болта брутто
• γ_b – коэффициент условий работы болтового соединения, определяемый по таблице 41 СП 16, γ_b = 1.0 для одноболтовых соединений класса точности А, γ_b = 0.9 для болтов класса точности В и высокопрочных болтов (R_bun ≥ 800 MPa)
• γ_c – коэффициент условий работы по Табл. 1 СП 16, может быть изменён в Настройках норм и расчётов

Каждая плоскость среза проверяется отдельно. Это значит, что число плоскостей среза всегда принимается равным единице.

Проверка болтов при растяжении

Болты, подверженные растяжению, проверяются согласно п. 14.2.9 СП 16 и должны удовлетворять условию:

\[ N_t ≤ N_{bt} = R_{bt} A_{bn} \gamma_c \]

где:

• N_t – растягивающее усилие в болте
• N_bt – расчётное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при растяжении
• R_bt – расчётное сопротивление одноболтового соединения при растяжении (Табл. 5 СП 16)
• A_bn – площадь сечения стержня болта нетто
• γ_c – коэффициент условий работы по Табл. 1 СП 16, может быть изменён в Настройках норм и расчётов

Проверка болтов при одновременном действии растяжения и среза

При одновременном действии в болте растягивающего и срезающего усилий, он проверяется согласно п. 14.2.13 по формуле:

\[ \sqrt{\left ( \frac{N_t}{N_{bt}} \right ) ^2 + \left ( \frac{N_s}{N_{bs}} \right ) ^2} \le 1.0 \]

где:

• N_t – растягивающее усилие в болте
• N_bt – расчётное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при растяжении
• N_s – сдвигающее усилие в одной плоскости среза болта
• N_bs – расчётное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при срезе

Проверка болтовых соединений при смятии

Пластины, подверженные смятию вследствие среза болта, проверяются согласно п. 14.2.9 СП 16 по формуле:

\[ N_s ≤ N_{bp} = R_{bp} d_b t \gamma_b \gamma_c \]

где:

• N_s – срезающее усилие в болте, передаваемое на сминаемую пластину
• N_bp – расчётное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при смятии соединяемых элементов
• R_bp – расчётное сопротивление одноболтового соединения смятию соединяемых элементов; R_bp = 1.6 · R_u для болтов класса точности А и R_bp = 1.35 · R_u для болтов класса точности B – СП 16, Табл. 5
• R_un – временное сопротивление стали соединяемых элементов
• d_b – наружный диаметр стержня болта
• t – толщина пластины
• γ_b – коэффициент условий работы болтового соединения, определяемый по таблице 41 СП 16
• γ_c – коэффициент условий работы по Табл. 1 СП 16, может быть изменён в Настройках норм и расчётов

Каждая пластина проверяется независимо от других, в результатах отображается наихудший вариант. В СП 16.13330 не определяется значение коэффициента условий работы болтового соединения для случаев, не предусмотренных таблицей 41. Поэтому для таких соединений проверка на смятие не выполняется.

Фрикционные соединения

Проверка сдвигоустойчивых соединений на болтах с контролируемых натяжением выполняется согласно Подразделу 14.3 СП 16.13330. При этом деформации в соединении не должны превышать заданных значений. В случае проскальзывания болты должны быть проверены как обычные по 1 ГПС. Срезающее усилие в болтоконтакте должно удовлетворять условию:

\[ N_s \le N_{bf} = Q_{bh} \gamma_b \gamma_c \]

где:

• N_s – срезающее усилие в преднапряжённом болте и одной плоскости трения (болтоконтакте)
• N_bf – предельное усилие, которое может быть воспринято одной плоскостью трения элементов, стянутых одним преднапряжённым болтом
• Q_bh = R_bh A_bn μ / γ_h – расчётное усилие, которое может быть воспринято одной плоскостью трения элементов, стянутых одним преднапряжённым болтом
• R_bh = 0.7 · R_bun – расчётное сопротивление растяжению высокопрочного болта, определяемое согласно требованиям п. 6.7 СП 16
• R_bun – временное сопротивление стали болта
• A_bn – площадь сечения стержня болта нетто
• μ – коэффициент трения в сдвигоустойчивом соединении согласно Табл. 42 СП 16, может быть задан в Настройках норм и расчётов
• γ_h – коэффициент, зависящий от типа контроля натяжения болтов – СП 16, Табл. 42
  • Нормальные отверстия: статическая нагрузка, Δ ≤ 4 mm; динамическая нагрузка, Δ ≤ 1 mm:
    • γ_h = 1.12 при μ ≥ 0.42
    • γ_h = 1.17 при 0.35 ≤ μ < 0.42
    • γ_h = 1.30 при μ < 0.35
  • Увеличенные отверстия: статическая нагрузка, Δ > 4 mm; динамическая нагрузка, Δ > 1 mm:
    • γ_h = 1.70 при μ < 0.35
    • γ_h = 1.35 при μ ≥ 0.35
• Δ – разность номинальных диаметров отверстий и болтов
• γ_b – коэффициент условий работы фрикционного соединения согласно п. 14.3.4 СП 16
• γ_c – коэффициент условий работы по Табл. 1 СП 16, может быть изменён в Настройках норм и расчётов

Тип нагрузки (статическая или динамическая) можно изменить в Настройках норм и расчётов.

Число плоскостей трения соединяемых элементов всегда принимается равным единице, так как каждый болтоконтакт проверяется отдельно (усилия сдвига в результатах расчёта приводятся именно по наихудшему случаю).

Согласно п. 14.3.6 СП 16 при совместном действии растягивающего и срезающего усилий в болте коэффициент домножается на величину:

\[ \gamma_b = \gamma_b \cdot \left ( 1 - \frac{N_t}{P_b} \right ) \]

где:

• N_t – растягивающее усилие в болте
• P_b = R_bh A_bn – усилие натяжения болта
• R_bh = 0.7 · R_bun – расчётное сопротивление растяжению высокопрочного болта, определяемое согласно требованиям п. 6.7 СП 16
• A_bn – площадь сечения стержня болта нетто

Сдвигоустойчивые соединения также следует проверять по 1 ГПС. При этом тип болтов следует менять на Смятие – совместное действие растяжения/сдвига, и выполнять расчёт узла заново (усилия в болтах могут увеличиться).