МИНИСТЕРСТВО МОНТАЖНЫХ И СПЕЦИАЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ СССР ВНИПИ ПРОМСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ ГОССТРОЙ СССР

ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ им. Н.П.МЕЛЬНИКОВА

РЕКОМЕНДАШ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ РАБОТАЮЩИХ НА СДВИГ БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ СТАЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

МОСКВА 1990

СОДЕРЖАНИЕ

1.    Обще положения ....... I

2.    Материалы ....... .................... 2

3.    Расчетные сопротивления соединении ....... 2

4.    Расчет соединений .............................................. 4

4.1.    QpHKtnioHime соединения .................................. 4

4.2.    Срезные соединения ........................... 6

4.3.    фрикционно-срезные соединения.............. 8

5.    Конструирование соединений ..................... 10

6. Требования к точности изготовления конструкций ....... 13

7. Требования к монтажной сборке конструкций .......... 13

Приложения: I. Расчетные сопротивления срезу и растяжению болтов ...15

2.    Площади сечения болтов согласно СТ СОВ 180-75,    _Тц

СТ СЭВ 181-75 и СТ СЭВ 182-75 ........... 1 2 3 4

3.    Расчетные усилия Р (кН) предварительного натяженияг

болтов ................................. 15

4.    Расчетные сопротивления смятию соединяемых элементов 16

5.    Расчетные усилия 0>ы и Q^_z (кН). которое могут быть восприняты каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом 1Л24

из стали 4ОХ "Селект" ..... 17

6.    Расчетные усилия Afe(кП), которые могут быть восприняты одним болтом многоболтового соединения на срез

с одной плоскостью среза ........ 18

- при t < 2,0 см 5t²    + 3t - 2    » при 2,0 < t < 3,0 см

5    - при t    3,0 см    (6)

t - наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;

d_Q - номинальный наружный диаметр стержня болта, см. а

Таблица 4

Характеристика соединения Коэффициент условий работы соединения^ Одноболтовое в расчетах на срез и смятие 1,0 ?1ногоболтовое в расчетах на срез и смятие 0,9 Таблица 5 Характеристика соединения Коэффициент условий работы соединения 7Г Одноболтовое и многоболтовое в расчете на смятие* при 1,5 d £ a 3d 0,25 Л~ + 0,5 при a ^ 3d 1,25

Примечание. Расстояние В должно быть больше расстояния# по крайней мере на 0,5 d • Б противном случае CL = в - 0,5</.

Расчетные усилия, которые мохут быть восприняты одним болтом многобайтового соединения на срез с одной плоскостью среза, приведены в приложении 6.

Расчетные усилия, которые могут быть восприняты одним болтом М24 многобоптового соединения на смятие (при R_g = 1,48* R_un , а = 2d _w 8 =2,5 d ), приведены в приложении 7,    °

4,2.4. Количество п болтов в соединении при действии продольной силы N (кР) следует опое делят ь по формуле

Таблица 6

Перемещения смятия каждого соединяемого элемзнта & , мм, от действия нормативных нагрузок при К= Ц _ъ^/ ц _н^р_М

1,4 I 0,65 0,75 1,35

1,6

Обозначения, принятые в табл.6:

®расч - сила, действующая на соединение от расчетных нагрузок; бнорм - то же от нормативных нагрузок.

Примечание. При определении перемещений смятия каждого соединяемого элемента для промежуточных значений К= Qр_асч/ ^_НОр_М допускается линейная интерполяция.

Допускается принимать величины перемещений смятия каждого соединяемого элемента и от действия нормативных нагрузок меньше приведенных в табл.6, при этом расчетные сопротивления одноболтовых соединений смятию следует определять по формуле

V' f '    ⁽⁸>

где f - коэффициент, равн*

■f - 1,08 • и - при О С и 4    0,8 мм, (9)

f = 0,57+0,4- U -0,032- и² - при 0,8<tf£3_#5 мм (101

Коэффициент f в зависимости от перемещений снятия каждого соединяемого элемента и приведен в приложении 8;

б) при Ng_s ^ N_Bp ~ по формулам 9, 10 и по приложение 8, заменяя в формуле (5)    на

4.2.6. Прочность элементов, ослабленных отверстиями в срезн^ттх соединениях, следует проверять с учетом полного ослабления сечетшй отверстия-ш.

4.3. лмклионн о-сре зште со един ения

^.3.1. Распределение усилий иржлу болтагп? во фрикнгонпо-срезных соединениях аналогично распределения усилен в срезн^ соединениях (см.

п.^.^.т).

л.3.°. Расчетное уеи^е (^ТЛН), которое чожэф б ^ь ⁷¹ ос принято одни!'" болтом, следует опте делить гго *ормуло^г на срез - с*\ (4),

8

к. ■ q_l

где N - расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом по смятию, определяемое по формуле (5);

К_и - коэффициент уменьшения предварительного натяжения болтов, который следует определять по табл.7.

Таблица 7

¹⁴ип

1,17 ^

1)48 Rцп 1)58

Примечание. Если расчетные сопротивления смятию приняты как отличающиеся от приведенных в табл.7, коэффициент уменьшения предварительного натяжения болтов следует определять линейной интерполяцией.

Q'    расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверх

ностью трения соединяемых элементов, стянутых одним болтом, определяемое по формуле (2).

Расчетные усилия, которые могут быть восприняты одним высокопрочным болтом М24 фрикционно-срезного соединения при динамической ( Rg = 0,94R_un) и статической (    =    1,48    R_urJ ) нагрузках (при а» 2d ; 8 = 2,5 d ;

Ji = 0,35; регулировании натяжения болтов по М ),приведены в приложениях 9 и 10.

4.3.3. Количество п болтов в соединении при действии продольной силы N (кН) следует определять по формуле

л/

, (12)

°Bh

где    - меньшее из расчетных усилий для одного боята l\lg₃ и Ng^ ,

вычисленных согласно требованиям п.4.3.2 настоящих рекомендаций.

'ЧЗИ. Возникающие при работе соединений перемещения смятия каждого элемента и от действия нормативных нагрузок следует определять*

а) при    Нен f 4bs - но т’обя.6;

б) при Ng_s ^    - но Формулам 9, 10 и по приложен™*) 8, за* ^чя. в

^ор'уде (ТЛ Ngfr ип    ₉    учитывая завпс^ос^ъ межчч ьоэ^ициентом

9

уменьшения предварительного натяжения болтов и перемещениями смятия каждого соединяемого элемента и , ж:

К_а - 0,85 - 0,024-и.    (13)

4.3.5.    Технологические требования к выполнению операций по постановке высокопрочных болтов во фрикционно-срезных соединениях аналогичны требованиям к постановке высокопрочных болтов во фрикционных соединениях (см.п.4.1.4).

4.3.6.    Расчет на выносливость фрикционно-срезных соединений следует выполнять в соответствии с требованиями п.9.2 СБиП 11-23-81*, относя соединения с элементами из стали с временным сопротивлением разрыву более

420 МПа (4300 кгс/см²) к 2-й группе элементов, менее 420 МПа (4300 кгс/см^) -к 3-й группе.

4.3.7.    Прочность элементов, ослабленных отверстиями во фрикционно-срезных соединениях, следует проверять с учетом полного ослабления сечений отверстиями.

5. КОНСТРУИРОВАНИЕ СОЩЖШИЙ

5.1. Рекомендуемая область применения болтовых соединений, работающих на сдвиг, и разность номинальных диаметров отверстий и болтов приведены в табл.8; номинальные диаметры стержней болтов и соответствующие им номинальные диаметры отверстий приведены - в табл.9. При назначении диаметров отверстий необходимо учитывать влияние остаточных перемещений сдвига на поведение конструкций и обеспечивать полную собираемость соединений на монтаже. В тех случаях, когда не обеспечивается полная собираемость двухсрезных фрикционных соединений, допускается назначение номинальных диаметров отверстий средних стыкуемых элементов, превышающих указанные в табл.9. При этом разность номинальных диаметров отверстий и болтов должна быть не более 12 мм, в числитель формулы (2) вводится коэффициент =0,9, а толщина накладок должна быть не менее 20 мм.

Таблица 8

Фрикпион- Фрикцион- Срезные ные соеди- но-срезнче соели-Условия работы соединения негря___соединения нения _

Разность номинальны^ диаметров отверстий и болтов^ чм____

_______________1-6___Г_ 1-3 III “ЪЗ

В конструкциях, работающих в    в    +    -**    -

особо тяжелы^ условия^ или подвергающихся непосредственному воздействию знакопеременных, динамических, вибрационных или подвижных нагрузок, в том числе в конструкциях, рассчитываемых на выносливость

Продолжение тайл, 8

1111111111111111 III I III 1C П11 III 11

В конструкциях, работающих при +    -    *

статической нагрузке, для которых недопустимы остаточные перемещения сдвига

В конструкциях, работающих при -    +    -    +

статической нагрузке, в которых могут возникать остаточные перемещения сдвига

В конструкциях опор Ш    +

^й Рекомендуемая область применения. ** Нерекомендуемая область применения.

Таблица 9 Номинальные диаметры отверстий, _    „    _    _    _мм__    __ Вид соединении    при    диаметре    стержне! Золтов“

1б" L20 ! Г*“ Г»1 30 17 21 25 28 31 Фрикционные 19 23 28 30 33 20 25 30 33 36 Срезные 17х 21х 25х 28х 31х 18 22 26 29 32 19 23 27 30 33 17 21 25 28 31 Фрикци онно-срезные IS 22 26 29 32 19 23 27 30 33

^х Применять только для опор ВЯ.

5.9. Болты, имеющие по длине ненарезанной части участки с различными диаметрами, допускается применять только во фрикционных соединениях.

5.3.    Под гайки болтов классов прочности 5.8, 8.8, 10.9 следует устанавливать круглые шайбы по ГОСТ 11371-78*, под гайки и головки высокопрочных болтов - шайбы по ГОСТ 22355-77. Для высокоточных болтов по

ГОСТ 22353-77 с увеличенными размерами головок и гаек и при разности Номинальных диаметров отверстия и болта, не превышающей 3 рлл и до 4 мм - в конструкциях, изготовленных из стали с временным сопротивлением не ниже ^АА0 Ша (45 кгс/см^), допускается установка одной шайбы под гайку.

5.4.    В срезннх и фрикционно-срезных соединениях резьба болта должна находиться на глубине ^ене^п половины толщины прилегающего к гайке элемента.

II

Министерство монтажных и специальных строительных работ СССР

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по монтажу стальных и сборных железобетонных конструкций (ВНИПИ Промстальконструкция)

ГОССТРОЙ СССР

Ордена Трудового Красного Знамени Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им. Н.П.Мельникова (ЦНИИПроектстальконструкция им.Мельникова)

Утверждаю    Утверждаю

директор ЦНИИПроектстальконструкции    _пи|._пи -

им.Мельникова    директор    ВНИПИ Промстальконструкция

В.Г.Сергеев

В.В.Ларионов

20 октября 1989 г.    ^{13    октяб}0^{я 1989 г}-

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ РАБОТАЮЩИХ НА СДВИГ БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИИ СТАЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ

Москва 1990

Настоящие рекомендации составлены в дополнение к главам СНиП П-23-81* ’’Нормы проектирования. Стальные конструкции" и СНиН 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции" и выпускаются с целью повышения производительности труда и сокращения сроков монтажа стальных конструкций.

В рекомендациях изложены области рационального применения болтовых соединений, работающих на сдвиг, основные положения по их расчету и конструированию, требования к точности изготовления и монтажной сборке конструкций.

При составлении рекомендаций использованы результаты экспериментально-теоретических исследований, выполненных во ВНИПИ Промсталь-консгрудция Минмонтажспецстроя СССР и ЦНШПро ектс тальк оно трукции им.Мельникова Госстроя СССР, а также отечественные и зарубежные материалы по исследованиям болтовых соединений, работающих на сдвиг.

Рекомендации разработаны ВЕЩИ Промсталькобструкция (кандидаты техн.наук В.В.Каленов, А.Б.Павлов, инж. В.В.Кармалин) и ЦНШ-Проектстальконструкцией (д-р техн.наук Н.Н.Стрелецкий при участии инженеров В.М.Бабушкина и В.П.Велихова).

Коллектив разработчиков благодарит всех специалистов, принявших участие в подготовке настоящих рекомендаций.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящие рекомендации распространяются на проектирование следующих видов болтовых соединений, воспринимающих сдвиговые нагрузки, в стальных строительных конструкциях различного назначения;

фрикционные, или сдвигоустойчивые соединения, в которых действукь щие усилия передаются через трение, возникающее по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов от натяжения высокопрочных болтов;

срезные, или соединения без контролируемого натяжения болтов, в которых действующие усилия передаются посредством работы болтов на срез и соединяемых элементов на смятие;

фрикционно-срезные, или соединения на несущих болтав, в которых действующие усилия передаются посредством совместной работы сил трения, среза болтов и смятия соединяемых элементов.

1.2.    Группы стальных конструкций зданий и сооружений с болтовыми соединениям, воспринимающими сдвиговые нагрузки.

Группа I. Конструкции и их элементы, работающие в особо тяжелых условиях или подвергающиеся непосредственному воздействию знакопеременных, династических, вибрационных или подвижных нагрузок, в том числе конструкции, рассчитываемые на выносливость (подкрановые балки; подкраново-подстропильные фермы; колонны с фрезерованными торцами; балки перекрытий технологических и рабочих площадок; стыки балок между собой; тормозные конструкции; узлы горизонтальных и вертикальных связей по поясам стропильных ферм; стыки растянутых поясов стропильных и подстропильных ферм на накладках; фасонки ферм; узлы крепления вертикальных связей по колоннам; элементы конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, непосредственно воспринимающих нагрузку от подвижных составов; пролетные строения и опоры транспортерных галерей и т.п.)*

Группа 2. Конструкхцги либо их элементы, работающие при статической нагрузке (балки перекрытий, технологических и рабочих площадок; фермы; ригели рам; стыки балок, поясов стропильных и подстропильных ферм на накладках; узлы крепления горизонтальных и вертикальных связей по поясам стропильных ферм для зданий с кранами легкого и среднего режимов работы; узлы крепления путей подвесного транспорта и монорельсов; узлы крепления крановых рельсов, разрезных подкрановых балок между собой и к колоннам; узлы крепления стропильных ферм к колоннам и подстропильным фермам, а также подстропильных ферм к колоннам при условии передачи вертикального опорного давления через столик; косоуры лестниц; опоры ВЛ и т.п.).

Группа 3. Вспомогательные конструкции зданий и сооружений (связи, элементы фахверка, лестницы; трапы; площадки; ограждения и т.п.).

Г.З. Фрикционные соединения следует применять в конструкциях группы I и групп 2 ч 3, для которых недопустимы остаточные перемещения сдвига.

1.4. Срезные соединения следует использовать з конструкциях групп 2 и 3.

1.5. Фрикционно-срезные соединения следует применять в конструкциях групп I, 2 и 3. В случае воздействия знакопеременных усилий данный вид соединений следует применять, когда меньшее по абсолютной величине усилие может быть передано силами трения при расчете соединения как фрикционного согласно п.4.1 настоящих рекомендаций с введением коэффициента уменьшения начального натяжения болта, равного 0,85.

3. МА.ТЕИ1АЛЫ

2.1.    Прокат для элементов конструкций с болтовыми соединениями, работающая? на сдвиг, следует применять в соответствии с требованиями главы СНиП П-23-81*, постановления Госстроя СССР от 21 ноября 1986 г. № 28

”0 сокращенном сортаменте металлопроката в строителысых стальных конструкциях" и приказа Минмонтажспецстроя СССР от 28 января 1987 г. $ 34 "0 мерах, связанных с утверждением сокращенного сортамента металлопроката для применения в строительных стальных конструкциях".

2.2.    Во фрикционных и фрикционно-срезных соединениях слелует применять высокопрочные болты по ГОСТ 22353-77¹, гайки и шайбы к ним - ио ГОСТ 22354-77 и ГОСТ 22355-77; болты класса прочности 10.9, класса точности В, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 1759.1-82 (СТ СОВ 2651-80),

ГОСТ 1759.0-87 (СТ СЭВ 4203-83), ГОСТ 1759.4-87 (ИСО 898/1-78); гайки к ним -класса прочности 10 по ГОСТ 1759.5-87; шайбы высокопрочные - по ГОСТ 22355-77.

2.3.    В срезных соединениях следует применять болты класса точности В по ГОСТ 1759.1-82 (СТ СЗВ 2651-80) классов прочности 5.8, 8.8, ТО.9 по ГОСТ 1759.0-87 (СТ СЭВ 4203-83), ГОСТ 1759.4-87 (ИСО 898/I-78)². Гайки следует применять по ГОСТ 1759.5-87 для болтов классов прочности 5.8; 8.8; 10.9 соответственно классов прочности 5; 8 и 10, шайбы - по ГОСТ 18123-82. При соответствующем технико-экономическом обосновании допускается применять в срезных соединениях высокопрочные болты, гайки и шайбы по

ГОСТ 22353-77, ГОСТ 22354-77 И ГОСТ 22355-77.

2.4.    Параметры болтов следует определять по ГОСТ 7798-70.

3. РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВМШ СОЕДИНЕНИЙ

3.1. Расчетиче сопротивления болтов срезу    и    растяжению    /?g^

следует определять по формула*', приведенным в табл.1.

Во фоикцчот™^ соединениях допускается тп^от*’'^,енятъ _Вт^гсок опво'ыпте болты по ТУ I4-1-I315-05.

р

Голт класса прочности 5.8 роко*^ленлу^то^гг применять лишь а случая^-'”, когда затруднена поставка болтов классов прочнос^н 8.8 х 10.9.

Примечание. Расстояние вдоль усилия между центрами отверстий 6 должно быть больше расстояния Q но крайней мере на 0,5 d .

В противном случае й = В ~ 0,5 d .

Расчетные сопротивления 'смятйю соединяемых элементов приведены в приложении 4.

4. РАСЧЕТ СОЕЩЕШЕНИЙ

4.1. Фрикционные соединения

4.1.1. При действии продольной силы, проходящей через Центр тяжести соединения, распределение этой силы между болтами следует принимать равномерным. При действии на соединение изгибающего момента М распределение усилий между болтами следует принимать равномерным (при прямоугольных эпюрах распределения усилий между болтами, рис.1).

4Л.2. Расчетное усилие Q_h (кН), которое может быть воспринято каждой поверх-^ ностью трения соединяемых элементов, стянутых одним болтом, следует определять по формуле

где Т - коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества 71 брлтов, необходимых для восприятия расчетного усилия, и принимаемый равным:

0,8 при П £ 5;

0,9 при 5 £ П + 10;

1,0 при п Ъ 10;

JL - коэффициент трения, принимаемый по табл.3;

^ - коэффициент надежности, принимаемый по табл.З.

Расчетные усилия, которые могут быть восприняты каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом М24, приведены в приложении 5.

4Л.З. Количество П болтов в соединении при действии продольной силы N (кН) следует определять по Формуле

^п>'ЪЖ’    ⁽³⁾

гд° К_Гр - количество поверхностей трения соединяемы^ элементов.

4

Таблица 3

Коэффициенты JL при нагрузке и при разности номинальных диаметров отверстий 3    jf±    мм__

динамической и при

статической

1-4

Примечания: I. Допускаются другие способы обработки соединяемых поверхностей, обеспечивающие значения коэффициентов трения лс не ниже указанных в табл.З.    ^J

2. Способ регулирования натяжения болтов по М означает регулирование по моменту закручивания, по сС - угяу поворота гайки.

4.1.4. Технологические требования к выполнению операций по постановке высокопрочных болтов во фрикционных соединениях приведены в ОСТ 36-72-82 "Конструкции строительные стальные. Монтажные соединения на высокопрочных ботт^а^лг. Типовой технологически* процесс" и "Рекомендациях и нормативах по технологии постановки болтов в монтажных соединениях металлоконструкций" (М.: ЦРЕСЖК ^Мельникова, 1988).

5

4.1.5.    Расчет на выносливость фрикционных соединений следует выполнять в соответствии с требованиями я.9.2 СЯиП П-23-8I^й, относя эти соединения к 1-й группе элементов.

4.1.6.    Расчет на прочность соединяемых элементов, ослабленных отверстиями под болты, следует выполнять с учетом того, что половина усилия, приходящегося на каждый болт, в рассматриваемом сечении уже передана силами трения. При этом проверку ослабленных сечений следует производить* при динамических нагрузках - по площади сечения нетто А„ , при статических нагрузках - по площади сечения брутто А при А_п 9- 0,85А либо по условной Площади А,, = 1,18А_М при А_п С 0,85А.

4.2. Срезные соединения

4.2.1. При действии продольной силы, проходящей через центр тяжести соединения, распределение этой силы между болтами следует принимать равномерным. При действии на соединение изгибающего момента распределение усилий между болтами следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта (при треугольных эпюрах распределения усилий между болтами, рис.2).

4.2.2. Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и изгибающего момента, необходимо проверять на равнодействующее усилие.

4.2.3. Расчетное усилие (кН), которое может быть воспринято одним болтом, следует определять по формулам: на срез -

1

   Расчетные усилия Мёр (кН), которые могут быть восприняты одним болтом М24 многоболтового соединения на смятие (при R_Bp~ 1,48R_un ; а~ 2d ; В = 2,5d ) ...18

2

   Коэффициент 4 в зависимости от перемещений смятия _та

соединяемых элементов tl............. ^1У

3

   Расчетные усилия ф^(кН), которые могут быть восприняты одним высокопрочным болтом М24 многоболтового фрикционно-срезного соединения при динамической нагрузке ( Rg_p= 0,9R_un; а - 2d ; В = 2,5d ;

Jt = 0,35; регулирование натяжения болтов по М ) ..20

4

Расчетные усилия QgJкН), которые могут быть восприняты одним высокопрочным болтом ГЛ24 многоболтового фрикционно-срезного соединения при статической нагрузке ( R_gp = 1,48 R_un ; а = 2d ; В = 2,5d ;

Jt ~ 0,35; регулирование натяжения болтов по М ) . .Ш стр.

об л.