Калькулятор болтового соединения

Болтовое соединение проверяют при проектировании узлов стальных конструкций: навесов, балок, ферм, опор.

Что подготовить:

• как работает соединение: на сдвиг (срез и смятие) или на растяжение вдоль оси болтов;
• класс прочности болтов: 5.6, 5.8, 8.8, 10.9, 12.9 - классы 5.8 и 12.9 на растяжение не применяются;
• диаметр болта: М16-М48;
• расчётное усилие на соединение, кН;
• для сдвига - число срезов одного болта (1 - нахлёстка из двух элементов, 2 - стык с двумя накладками), наименьшую суммарную толщину элементов, сминаемых в одном направлении, расчётное сопротивление смятию (таблица Г.6 по временному сопротивлению стали соединяемых элементов) и коэффициент условий работы соединения (таблица 41: для болтов класса точности В - *0,9);
• коэффициент условий работы - в неоговорённых случаях 1.

Калькулятор не проверяет размещение болтов (расстояния по таблице 40), коэффициент условий работы соединения для смятия по фактическим расстояниям до края и между болтами, отнесённым к диаметру (его вводите вручную), увеличение числа болтов при длинных соединениях.

Результат - прикидочный расчёт, не является заключением. Расчёт предварительный; для проекта и несущих конструкций нужен расчёт специалиста по действующим нормам.

Несущая способность одного болта, кН (СП 16.13330.2017, п. 14.2.9):

Срез = Сопротивление срезу * Площадь брутто * Число срезов * Коэф. соединения * Коэф. работы / 10
Смятие = Сопротивление смятию * Диаметр * Толщина * Коэф. соединения * Коэф. работы / 1000
Растяжение = Сопротивление растяжению * Площадь нетто * Коэф. работы / 10

Требуемое число болтов (п. 14.2.10):

Сдвиг: Болтов = Усилие / меньшее из Среза и Смятия, округлить вверх до целого
Растяжение: Болтов = Усилие / Растяжение, округлить вверх до целого

где сопротивления болтов срезу и растяжению - расчётные, Н/кв. мм (таблица Г.5: 5.6 и 5.8 - 210 на срез, 5.6 - 225 на растяжение; 8.8 - 332 и 451; 10.9 - 416 и 561; 12.9 - 427 на срез); площади сечения болта брутто и нетто - в кв. см (таблица Г.9); сопротивление смятию - в Н/кв. мм; диаметр болта - в мм; толщина - наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении, мм; коэф. соединения - коэффициент условий работы соединения (таблица 41); коэф. работы - коэффициент условий работы (таблица 1); усилие - в кН. Деление на 10 и 1000 переводит единицы в кН.

Для классов 5.8 и 12.9 расчёт на растяжение намеренно даёт ошибку: в таблице Г.5 для них сопротивление растяжению не нормировано.

Источник - СП 16.13330.2017 "Стальные конструкции" (п. 14.2.9, 14.2.10, таблицы 1, 41, Г.3, Г.5, Г.6, Г.9).

Точность вывода: площади и несущие способности - 0,01, число болтов - целое.

Пример: сдвиг, болты 8.8 М20, один срез, толщина 10 мм, сопротивление смятию 485 Н/кв. мм, коэффициент условий работы соединения 0,9, усилие 300 кН. Несущая способность на срез 93,82 кН, на смятие 87,3 кН - решает смятие; нужно 4 болта.

Что не учитывается: размещение болтов, длинные соединения, фрикционные соединения, проверка соединяемых элементов.