Расчет болтов онлайн

Назначение калькулятора расчета болтов

Онлайн-калькулятор предназначен для проектирования и проверки болтовых соединений металлических и деревянных конструкций. Инструмент позволяет определить необходимый диаметр болтов, их количество, проверить прочность существующего соединения на различные виды нагрузок: растяжение, срез, смятие. Расчеты выполняются согласно действующим нормативным документам СП 16.13330.2017, СП 64.13330.2017, ГОСТ 1759.0-87.

Калькулятор учитывает класс прочности болтов (от 3.6 до 12.9), материал соединяемых элементов, количество плоскостей среза, условия эксплуатации конструкции. Результаты расчета включают проверку по всем расчетным сопротивлениям с указанием коэффициентов использования несущей способности.

Как пользоваться калькулятором

Исходные данные для расчета:

1. Тип нагрузки — выберите характер воздействия: растяжение (болт работает на отрыв), срез (сдвигающая нагрузка), комбинированная нагрузка
2. Расчетная нагрузка — введите значение действующего усилия в килоньютонах (кН) или тоннах-силы (тс)
3. Класс прочности болта — укажите маркировку: 4.6, 5.6, 5.8, 6.6, 8.8, 10.9, 12.9
4. Диаметр резьбы — выберите номинальный диаметр от М6 до М48 или введите произвольное значение
5. Количество болтов — задайте число болтов в соединении (для подбора оставьте пустым)
6. Число плоскостей среза — укажите 1 (односрезное) или 2 (двухсрезное соединение)
7. Коэффициент условий работы — обычно принимается 1.0, для ответственных конструкций 0.8-0.9

Калькулятор автоматически определит площадь сечения нетто, расчетные сопротивления и выполнит проверку прочности или подберет необходимые параметры болтового соединения.

Классы прочности болтов и расчетные сопротивления

Класс прочности болта обозначается двумя цифрами через точку (например, 8.8). Первая цифра, умноженная на 100, показывает минимальную прочность на растяжение в МПа. Произведение обеих цифр, умноженное на 10, дает предел текучести.

Распространенные классы прочности:

• 4.6 — Rbt = 160 МПа, применяется для неответственных соединений
• 5.8 — Rbt = 200 МПа, стандартное применение в строительных конструкциях
• 8.8 — Rbt = 320 МПа, для нагруженных узлов металлоконструкций
• 10.9 — Rbt = 400 МПа, высокопрочные соединения
• 12.9 — Rbt = 480 МПа, особо ответственные конструкции

Расчетное сопротивление срезу составляет 0.4-0.5 от сопротивления растяжению в зависимости от способа постановки болтов (в готовые или рассверленные отверстия).

Формулы для расчета болтовых соединений

Проверка на растяжение:

N ≤ Rbt × Abn × n × γc

где N — расчетная растягивающая сила, кН; Rbt — расчетное сопротивление растяжению, МПа; Abn — площадь сечения нетто болта (по резьбе), мм²; n — количество болтов; γc — коэффициент условий работы.

Площадь сечения нетто:

Abn = π × d₁² / 4

где d₁ — внутренний диаметр резьбы (для метрической резьбы d₁ ≈ d - 1.226 × P, P — шаг резьбы).

Проверка на срез:

Q ≤ Rbs × Ab × ns × n × γc

где Q — расчетная срезающая сила, кН; Rbs — расчетное сопротивление срезу, МПа; Ab — площадь сечения болта брутто (π × d² / 4), мм²; ns — число расчетных срезов.

Проверка на смятие:

Q ≤ Rbp × d × Σt × n × γc

где Rbp — расчетное сопротивление смятию (определяется по материалу соединяемых элементов), МПа; d — диаметр болта, мм; Σt — суммарная толщина элементов в одном направлении, мм.

Подбор диаметра и количества болтов

При проектировании нового соединения расчет ведется в обратном порядке. Из условия прочности определяется требуемая суммарная площадь сечения болтов:

Для растяжения:

ΣAbn = N / (Rbt × γc)

Для среза:

ΣAb = Q / (Rbs × ns × γc)

Далее подбирается диаметр одного болта и их количество. Рекомендуется использовать стандартные диаметры: М10, М12, М16, М20, М24, М30, М36. Количество болтов должно быть не менее 2 и округляется до целого в большую сторону.

Пример расчета:

Требуется подобрать болты для соединения, работающего на срез Q = 150 кН. Болты класса 8.8 (Rbs = 140 МПа), односрезное соединение, γc = 1.0.

ΣAb = 150000 / (140 × 1 × 1.0) = 1071 мм²

Для болта М20: Ab = 314 мм², n = 1071 / 314 = 3.4 → принимаем 4 болта М20.

Проверка: 140 × 314 × 1 × 4 × 1.0 = 175840 Н = 175.8 кН > 150 кН — прочность обеспечена.

Расстановка болтов и конструктивные требования

Помимо проверки прочности, необходимо соблюдать минимальные и максимальные расстояния между болтами согласно СП 16.13330.2017:

Минимальные расстояния:

• Между центрами болтов вдоль усилия: 3d
• Между центрами болтов поперек усилия: 2.5d (при одном ряде), 3d (при нескольких рядах)
• От центра болта до края элемента вдоль усилия: 2d
• От центра болта до края элемента поперек усилия: 1.5d

Максимальные расстояния (для предотвращения местной потери устойчивости и коррозии):

• В крайних рядах при сжатии/растяжении: 8d или 12t (где t — толщина наиболее тонкого элемента)
• В средних рядах: 12d или 16t
• По кромкам: 4d или 8t

Эти требования обеспечивают равномерное распределение нагрузки между болтами и предотвращают преждевременное разрушение соединения.

Учет особых условий эксплуатации

Динамические нагрузки:

При переменных и ударных нагрузках расчетные сопротивления снижаются умножением на коэффициент 0.75-0.85. Рекомендуется применять болты с контргайками или самоконтрящиеся гайки для предотвращения самоотвинчивания.

Температурные воздействия:

• При температуре от +100°C до +200°C — коэффициент 0.9
• При температуре от +200°C до +300°C — коэффициент 0.8
• При температуре ниже -40°C — использование стали с повышенной хладостойкостью

Коррозионная среда:

В агрессивных средах применяются болты из коррозионностойких сталей (А2, А4 по ISO 3506) или оцинкованные болты. Расчетные сопротивления не снижаются при наличии защитного покрытия толщиной не менее 40 мкм.

Типичные ошибки при расчете болтов

1. Использование площади брутто вместо нетто при растяжении — приводит к завышению прочности на 20-30%
2. Игнорирование проверки на смятие — особенно критично для соединений тонких элементов
3. Неучет числа плоскостей среза — двухсрезные соединения вдвое прочнее односрезных
4. Превышение максимальных расстояний между болтами — может привести к местной потере устойчивости
5. Применение обычных болтов в высоконагруженных соединениях — необходимо использовать высокопрочные болты с контролируемой затяжкой

Альтернативные методы соединения

Помимо обычных болтовых соединений существуют:

Высокопрочные болты с контролируемой затяжкой — работают на силы трения, создаваемые предварительным натяжением. Несущая способность в 1.5-2 раза выше обычных болтов того же диаметра.

Фундаментные болты — для крепления конструкций к бетонным основаниям, рассчитываются с учетом анкеровки в бетоне.

Заклепочные соединения — применяются в конструкциях, где недопустимо ослабление затяжки. Расчет аналогичен болтам на срез.

Сварные соединения — обеспечивают максимальную жесткость и прочность, но требуют квалифицированных сварщиков и контроля качества швов.

Выбор типа соединения зависит от условий эксплуатации, требований к жесткости узла, возможности проведения монтажных работ и экономической целесообразности.

Часто задаваемые вопросы