СНиП 2.05.03-84 МОСТЫ И ТРУБЫ - Расчет соединений

РАСЧЕТ СОЕДИНЕНИЙ

4.82*. Сварные, фрикционные и болтовые соединения следует рассчитывать на передачу всех усилий, действующих в элементе конструкции, при этом, как правило, каждая часть сечения элемента (с учетом ее ослабления) должна быть прикреплена соответственно приходящемуся на нее усилию. В случае невыполнения этого условия перегрузку отдельных зон и деталей прикреплений следует учитывать введением коэффициентов условий работы, указанных в табл. 60* и 82.

При расчете прикрепления элемента к узлу с одиночной фасонкой допускается не учитывать изгибающие моменты в плоскости, перпендикулярной плоскости фасонки.

Распределение продольного усилия, проходящего через центр тяжести соединения, следует принимать равномерным между болтами или сварными швами прикрепления.

При проектировании реконструкции клепаных пролетных строений расчеты заклепочных соединений надлежит выполнять по указаниям «Технических условий проектирования железнодорожных, автодорожных и городских мостов и труб» (СН 200-62).

Болтовые соединения с применением болтов из стали 40Х не допускаются в конструкциях, рассчитываемых на выносливость.

4.83*. Расчетную высоту сечения сварных швов следует принимать:

для стыковых швов:

деталей, свариваемых с полным проплавлением, — t_w = t_min;

деталей, свариваемых с неполным проплавлением, — t_w = t_w,min;

для угловых швов:

по металлу шва — t_f = b_f k_f ;

по металлу границы сплавления — t_z = b_z k_f ,

где t_min — наименьшая из толщин свариваемых деталей;

t_w,min — наименьшая толщина сечения стыкового шва при сварке деталей с неполным проплавлением;

k_f  — наименьший из катетов углового шва;

b_f, b_z —  коэффициенты расчетных сечений угловых швов, принимаемые по табл. 80*.

Таблица 80*

Примечание.  Значения коэффициентов соответствуют режимам сварки, предусмотренным в «Инструкции по технологии механизированной и ручной сварки при заводском изготовлении стальных конструкций мостов» (Минтрансстрой, 1980).

4.84. Расчет по прочности сварных стыковых соединений следует выполнять:

при сварке деталей из сталей различного уровня прочности, а также при сварке материалами, для которых R_wy < R_y (в этих случаях R_wy должно быть указано в проекте);

при наличии выкружек или ослаблений в зоне стыка, когда

l_w < b

или

t_w,min < t;

A_w,n < A ,

где l_w — полная длина стыкового шва;

b, t — ширина и толщина стыкуемых деталей;

A_w,n — площадь нетто ослабленного (например, отверстиями) сечения стыкового шва;

A — площадь брутто (или нетто) сечения стыкуемых деталей в зоне стыка.

4.85. Расчет по прочности сварных стыковых соединений в случае центрального растяжения или сжатия следует выполнять по формуле

,                                                       (205)

где m — коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 60*.

Расчет по прочности сварных стыковых соединений в случае изгиба в одной или двух главных плоскостях, а также действия осевой силы с изгибом в одной или двух главных плоскостях следует выполнять по формулам (142) — (158), в которых геометрические параметры и коэффициенты æ, æ_х, æ_у, y, y_х, y_у следует вычислять для сечения стыкового соединения, принимаемого согласно п. 4.84, а в правой части вместо R_ym и R_sm подставлять соответственно величины R_wym и R_wsm.

4.86. Прочность сварных соединений с угловыми швами при действии продольных или поперечных сил следует проверять на срез (условный) по двум сечениям (черт. 13):

по металлу шва (сечение 0—1)

;                                                 (206)

по металлу границы сплавления (сечение 0—2)

,                                                 (207)

где l_w — полная длина шва;

t_f, t_z — расчетная высота сечения шва;

m — коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 60*.

Черт. 13. Схема расчетных сечений сварного углового шва при расчете на срез

4.87. Расчет по прочности сварных соединений с угловыми швами при действии момента в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов, следует выполнять для двух сечений по формулам:

по металлу шва

;                                                 (208)

по металлу границы сплавления

.                                                 (209)

В формулах (208) и (209):

W_f  — момент сопротивления расчетного сечения по металлу шва:

W_z — то же, по металлу границы сплавления.

4.88. Расчет по прочности сварных соединений с угловыми швами при действии момента в плоскости расположения этих швов следует выполнять для двух сечений по формулам:

по металлу шва

;                                   (210)

по металлу границы сплавления

,                                   (211)

где I_fx, I_fy — моменты инерции расчетного сечения по металлу шва относительно его главных осей;

I_zx, I_zy — то же, по металлу границы сплавления;

х, у — координаты точки шва, наиболее удаленной от центра тяжести расчетного сечения швов, относительно главных осей этого сечения.

4.89. Прочность сварных стыковых соединений при одновременном действии в одном и том же сечении нормальных и касательных напряжений следует проверять по формуле (161), в которой следует принимать: s_x = s_wx и s_y = s_wy — нормальные напряжения в сварном соединении по двум взаимно перпендикулярным направлениям; t_xy = t_wxy — касательное напряжение в сварном соединении; R_y = R_wy .

4.90. При расчете по прочности сварных соединений с угловыми швами при одновременном действии продольной и поперечной сил и момента должны быть выполнены условия:

t_f  £ R_wf m;                                                            (212)

t_z £ R_wz m,                                                            (213)

где t_f, t_z — напряжения в расчетном сечении соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления, равные геометрическим суммам напряжений, вызываемых продольной и поперечной силами и моментом.

4.91. Расчет по прочности сварных соединений угловыми швами прикрепления листов пояса между собой и к стенке изгибаемых балок следует выполнять по формулам:

при отсутствии местного давления:

по металлу шва

;                                                  (214)

по металлу границы сплавления

,                                                  (215)

где n — число угловых швов;

при воздействии на пояс местного давления:

по металлу шва

;                                        (216)

по металлу границы сплавления

,                                        (217)

где q — давление от подвижной вертикальной нагрузки, определяемое по пп. 2.11— 2.13 и обязательному приложению 5*.

4.92. Сварные швы, соединяющие отдельные листовые детали сечения составных сплошностенчатых сжатых элементов, следует рассчитывать на условную поперечную силу, принимаемую постоянной по всей длине элемента и определяемую по формуле

,                                                (218)

где W — момент сопротивления сечения элемента брутто в проверяемой плоскости (ослабление листовых деталей перфорациями допускается не учитывать);

l — длина составного элемента;

j — коэффициент продольного изгиба при расчете по устойчивости элемента в проверяемой плоскости.

Те же сварные швы в сжато-изогнутых составных элементах следует рассчитывать на поперечную силу Q₁, равную сумме поперечных сил —условной Q_fic, определяемой по формуле (218), и фактической.

Если в сечении составного элемента имеются две параллельно расположенные листовые детали и более, то прикрепление каждой из них следует рассчитывать на поперечную силу Q_i, определяемую по формуле

,                                                       (219)

где t_i — толщина прикрепляемой листовой детали;

n — число параллельно расположенных листовых деталей.

4.93. При прикреплении к узлам главных ферм составных сплошностенчатых элементов, отдельные части сечения которых непосредственно не прикрепляются к узловым фасонкам, сварные швы присоединения неприкрепляемой части сечения к прикрепляемой следует рассчитывать на передачу приходящегося на нее усилия, принимая при этом коэффициенты условий работы m равными:

m = 0,8 — при отношении площади прикрепляемой части сечения A_v ко всей площади сечения элемента А до 0,6;

m = 0,9 — при отношении А_v/А свыше 0,6 до 0,8;

m = 1,0 —  при отношении А_v/А свыше 0,8.

Расчетную длину сварного шва при этом следует принимать равной длине перекрытия элемента узловой фасонкой фермы.

4.94. Расчетное усилие N_b, которое может быть воспринято одним болтом, следует определять по формулам:

на срез

;                                                 (220)

на смятие

;                                                 (221)

на растяжение

,                                                      (222)

где

R_bs, R_bp, R_bt — расчетные сопротивления болтовых соединений;

d — диаметр стержня болта;

 — площадь сечения стержня болта;

А_bn — площадь сечения болта нетто; для болтов с метрической резьбой значение А_bn следует принимать по ГОСТ 22356—77*:

St — наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении;

n_s — число расчетных срезов одного болта;

m_bl — коэффициент условий работы соединения, который следует принимать по табл. 81.

Таблица 81

4.95. Число n болтов в соединении при действии продольной силы N, проходящей через центр тяжести соединения, следует определять по формуле

,                                                      (223)

где N_b,min — меньшее из значений расчетного усилия для одного болта, вычисленных по формулам (220) и (221);

m, m_b — коэффициенты условий работы, принимаемые соответственно по табл. 60* и 82.

Таблица 82

4.96. При действии в плоскости соединения изгибающего момента распределение усилий на болты следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта.

4.97. Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и момента, следует проверять на усилие, определяемое как равнодействующее усилий, найденных отдельно от продольной силы и момента.

4.98. Болты, работающие одновременно на срез и растяжение, допускается проверять отдельно на срез и на растяжение.

4.99. Болты, соединяющие стенки и пояса составных балок, следует рассчитывать по формулам:

при отсутствии местного давления

;                                                 (224)

при воздействии на пояс местного давления q

,                                           (225)

где а — шаг поясных болтов;

N_b,min — меньшее из значений расчетного усилия для одного болта, определяемых по п. 4.94;

S — статический момент брутто пояса балки относительно нейтральной оси;

I — момент инерции сечения брутто балки относительно нейтральной оси; коэффициент условий работы, определяемый по табл. 60*.

4.100*. Расчетное усилие Q_bh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом (одним болтоконтактом), следует определять по формуле

,                                                              (226)

где Р - усилие натяжения высокопрочного болта;

m - коэффициент трения, принимаемый по табл. 57*;

g_bh - коэффициент надежности, принимаемый по табл. 83*.

Таблица 83*

____________

* Число обрабатываемых контактных поверхностей (одна или обе) следует принимать по табл. 57*.

Усилие натяжения Р высокопрочного болта следует определять по формуле

,                                                     (227)

где R_bh — расчетное сопротивление высокопрочного болта растяжению, определяемое по формуле (139);

m_bh — коэффициент условий работы высокопрочных болтов при натяжении их крутящим моментом, равный 0,95.

4.101. Число n высокопрочных болтов в соединении при действии продольной силы N, проходящей через центр тяжести соединения, следует определять по формуле

,                                                           (228)

где m — коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 60*;

Q_bh — расчетное усилие на один болтоконтакт, определяемое по формуле (226);

n_s — число контактов в соединении.

4.102. При действии в плоскости соединения изгибающего момента или продольной силы с изгибающим моментом усилие, приходящееся на рассматриваемый высокопрочный болт, следует определять согласно указаниям пп. 4.96 и 4.97.

4.103. Высокопрочные болты, соединяющие стенки и пояса составных балок, следует рассчитывать по формулам:

при отсутствии местного давления

;                                                   (229)

при воздействии на пояс местного давления q

,                                            (230)

где n_s — число контактов в соединении;

Q_bh — расчетное усилие, воспринимаемое одним болтоконтактом и определяемое по формуле (226); остальные обозначения те же, что и в п. 4.99.

4.104. В случае, если совместная работа проезжей части и поясов главных ферм обеспечивается специальными горизонтальными диафрагмами, расчет прикрепления продольных балок к поперечным следует выполнять на поперечную силу и момент с учетом требований п. 4.74; при этом усилия в болтах, прикрепляющих вертикальные уголки к стенке поперечной балки, необходимо определять как для фланцевых соединений.

Расчет болтовых и фрикционных соединений прикреплений балок проезжей части пролетных строений с решетчатыми главными фермами допускается выполнять только на поперечную силу, вводя дополнительный коэффициент условий работы m_b согласно табл. 84.

Таблица 84

4.105. Расчет по прочности стыковых накладок растянутых элементов ферм и поясов сплошных балок следует выполнять с введением для накладок коэффициента условий работы m=0,9.

4.106. Листы узловых фасонок следует проверять на прочность прикрепления растянутых и сжатых элементов по контуру, соединяющему центры отверстий периферийных болтов прикрепления указанных элементов, по формуле

,                                   (231)

где N — продольное усилие в элементе;

t — толщина узловой фасонки;

m — коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 60*;

l_i — длина i-го участка проверяемого контура узловой фасонки;

a_i — угол между направлением i-го участка проверяемого контура и осью элемента (0£a_i£p/2), рад.

4.107. Прочность узловых болтов-шарниров допускается проверять в предположении работы болта на изгиб как свободно лежащей балки, нагруженной сосредоточенными силами по оси пакетов, соприкасающихся с болтом, принимая расчетные сопротивления по табл. 48*.