[Tyhig]

Добрый день.

Стропильная ферма пролет 14 м, высота 1 м, наклон от конька около 37 градусов.
Узел крепления фермы к колонне с помощью фланцевого соединения.
Сечение с обоих сторон - труба 100х60х5 мм.
Усилия: растяжение 7 т, поп. сила 4,5 т, М=0,11 или 0,55 тм.

Выбрана толщина фланца 20 мм согласно Рекомендациям для болта М20. сталь С255.
4 болта М20 высокопрочные класс 10.9.

Поскольку правильного нормативного метода расчета самого фланца на прочность не нашел...
Неправильно и грубо смоделировал в скад пластинами фланцы и трубы.
Получилось, что в зоне примыкания труб фланцы расходятся на 0.1 мм из-за моментов (+ у меня трубы несоосны центру тяжести соединения на 55 мм).
Открывается щель. пускай не 0.3 мм, щуп не зайдет...
но ведь фланец работает на поп. силу за счет трения. как же так ?
допустимо ли это расхождение ?

[Сазоныч]

Болт должен быть затянут на величину не менее 2*(N+M/h/n), где h-расстояние между болтами в плоскости действия момента, n-количество болтов на одной стороне.

Кстати. есть ряд специалистов, которые считаю что фланцы - прошлый век, и удобнее делать на накладках.
Еще фланцы должны быть из стали с контролем слоистого разрушения Z15...Z35. Строители говорят не могут найти, мол, поставщики не знают что это такое

[Tyhig]

Сазоныч, это то здесь причём ?
У меня принципиальный вопрос. При растяжении любой фланец будет изгибаться и открываться щель между болтами.
Как такое соединение может работать на поперечную силу Q ?
Хватит ли трения у нерасходящихся зон у болтов ?

Болт и так затягиваются по СНиП на 90% от своей прочности...

[ябс]

картинки приложите

[Tyhig]

ябс, зачем ?
Вопрос не про конкретное соединение. Вопрос теоретический. Фланцы упругие всегда расходятся, всегда есть момент и Q...
Как решается такая проблема ?
Или это учтено в расчете на поперечную силу во фланцевом соединении в формуле СНиП ?

[Cfytrr]

Tyhig,
Фланец же не по всей площади расходится, а только в месте крепления трубы. Свесы фланца прижимаются за счет фланцевого эффекта, вот там и создается трение которое воспринимает Q.

[Сазоныч]

Сообщение от Tyhig Хватит ли трения у нерасходящихся зон у болтов

рискну предположить, что "нерасходящаяся" зона болтов учтена в формуле пособия по стальным конструкциям необъясненным коэффициентом 0,1 в пункте 27.14

[ябс]

как вы получили зазор? фланцы давят друг на друга, сомневаюсь что они разойдутся,
другое дело-несоосное примыкание профилей, с этим дело не имел

сталь с255 для фланца?

[Бармаглотище]

для фланца - минимум 09Г2С-12 Offtop: (почему - объяснять не буду, долго и лень)

[ябс]

Бармаглотище

применима методика расчета в пособии к несоосному примыканию профилей?

[wvovanw]

ябс , посмотрите здесь http://dwg.ru/dnl/4443 , http://dwg.ru/dnl/8039

[Бармаглотище]

Сообщение от ябс Бармаглотище применима методика расчета в пособии к несоосному примыканию профилей?

при несоосном будет доп. момент

[ФАХВЕРК]

Сообщение от Tyhig Вопрос не про конкретное соединение. Вопрос теоретический.

Беда всех твоих тем.

[ябс]

wvovanw там где фланец вроде все соосно

[ябс]

Сообщение от Бармаглотище при несоосном будет доп. момент

про то и спрашиваю, толщины фланце в кузнецове (пособии) подобраны же без этого момента

[wvovanw]

Сообщение от ябс там где фланец вроде все соосно

я подумал вы про раскосы, примыкающие к поясам

[Сазоныч]

Сообщение от Бармаглотище (почему - объяснять не буду, долго и лень)

Тогда и писать про сталь не следует

[Бахил]

Сообщение от Бармаглотище для фланца - минимум 09Г2С-12

Offtop: Слушай бармаглота, а то к тебе тоже с паяльником придут. В лучшем случае.
Что касается фланца, то никакое раскрытие не допустимо.
Либо натяжение болта маловато, либо смоделировал некорректно. Попробуй вместо болта 2 силы.

[wvovanw]

Сообщение от ябс сталь с255 для фланца?

кстати в СП16 в 15.9 об этом написано...

[Сазоныч]

Раз уж заговорили про сталь для фланцев....
Для фланца необходимо использовать сталь с контролем слоистого разрушения Z 15...35. Это значит, что нужно заказывать стальной лист для фланца из партии, которая этот контроль проходила. Для стали Ст3пс процент выбраковки составляет примерно 30%, а для стали 09Г2С - примерно 50% из-за особенностей химсостава.

Получается нехитро - сталь С255 для фланца лучше чем С345 при прочих равных.

Почему нет?

[ябс]

потому что 09Г2С-12 обладает гарантированными свойтсвами в направлении толщины проката, C255 надо иыспытывать

[Сазоныч]

А Вы можете обосновать, что 09г2с обладает гарантированными свойствами?
Ну вот например СТО 02494680-0056-2007, Приложение Б "Вероятность удовлетворения требований к стали групп качества", утверждает обратное

[ябс]

Сообщение от Сазоныч А Вы можете обосновать, что 09г2с обладает гарантированными свойствами? Ну вот например СТО 02494680-0056-2007, Приложение Б "Вероятность удовлетворения требований к стали групп качества", утверждает обратное

приложение А этого же СТО

[eilukha]

Сообщение от Сазоныч сталь С255 для фланца лучше чем С345 при прочих равных.

- похоже, прочность в z-направлении не зависит от марки стали. С345 "хуже", из-за того, что её сильнее нагружают по сравнению с С255.

[ZVV]

Сообщение от eilukha - похоже, прочность в z-направлении не зависит от марки стали.

Как это не зависит? - Зависит. Но в расчетах фланцев по СП 16 прочность в z-направлении не фигурирует. А фигурирует относительное удлинение в направлении толщины проката, гарантированная величина которого позволит реализоваться всем проводимым проверкам прочности (в основном это расчет сварных швов по металлу шва и по границе сплавления).

Сообщение от eilukha 345 "хуже", из-за того, что её сильнее нагружают по сравнению с С255.

Нагружают их одинаково до величины Ry.
Выгода применения фланцев из С255 в том, что они получаются толще, а значит узел будет менее податливым. Но с другой стороны толстые листы труднее обрабатывать, а также увеличивается разность толщин свариваемых элементов стержня с фланцем.

[eilukha]

Сообщение от ZVV одинаково до величины Ry

- так Ry разное .

Сообщение от ZVV не фигурирует. А фигурирует

- понятно, поэтому и пишу "похоже", это моя версия на проблему .

[Tyhig]

Всем спасибо за обсуждение.

1) Вы мне скажите нормы для расчёта фланца на прочность ? Не могу же я каждый фланец в скаде моделировать. Как изгибаемые балки считать по обычному СНиП ?
В Рекомендациях на фланцы этого расчёта нет.

2) Так что вы думаете про щели ? Без них никак, значит без вариантов допускаются ? Главное, чтобы не больше 0,3 мм и под болтами побольше была зона стыка ?
Ведь ещё есть допуски на поверхности листа. Наверняка где-то 0,1 мм к толщине на неровности ?

[ябс]

Сообщение от Tyhig Всем спасибо за обсуждение. 1) Вы мне скажите нормы для расчёта фланца на прочность ? Не могу же я каждый фланец в скаде моделировать. Как изгибаемые балки считать по обычному СНиП ? В Рекомендациях на фланцы этого расчёта нет. 2) Так что вы думаете про щели ? Без них никак, значит без вариантов допускаются ? Главное, чтобы не больше 0,3 мм и под болтами побольше была зона стыка ? Ведь ещё есть допуски на поверхности листа. Наверняка где-то 0,1 мм к толщине на неровности ?

не корректно так моделировать, если бы вместо болтов сварка или обычные болты, то пожалуйста а так, обжатие фланце препятствует свободному изгибу

[ZVV]

Сообщение от Tyhig 1) Вы мне скажите нормы для расчёта фланца на прочность ?

Нормы для расчета фланцев это "Рекомендации по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструкций". Других норм нет.

Сообщение от Tyhig Не могу же я каждый фланец в скаде моделировать.

Еще не видел ни одного корректно посчитанного фланцевого соединения в СКАДе. Скорее всего Ваш расчет не соответствует расчетным предпосылкам из рекомендаций, разве что случайно угадали.

Сообщение от Tyhig Так что вы думаете про щели ? Без них никак, значит без вариантов допускаются ? Главное, чтобы не больше 0,3 мм и под болтами побольше была зона стыка ?

Щели контролируются при сборке (до нагружения) фланцевого соединения. Поэтому смотреть на сколько под нагрузкой раскроется стык не имеет смысла.

[Сазоныч]

Сообщение от ябс приложение А этого же СТО

Не путайте. В этом приложении А просто указаны требования к прокату с гарантированными свойствами. То, что 09Г2С можно не проверять, указаний нет никаких.

А из приложения Б следует, что для стали С255 проще получить гарантию свойств в направлении толщины.
К примеру, по испытаниям Z35 поперек проката пройдут 36 листов из 100 из стали С255
И только 18 листов из 100 стали 09Г2С.

А если строители забьют болт на заказ именно листа Z15...35, то фланец из С255 развалится с меньшей вероятностью, чем 09Г2С

ЗЫ Еще методика расчета фланцев есть в пособии к стальным конструкциям

[Tyhig]

Сообщение от ZVV Нормы для расчета фланцев это "Рекомендации по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструкций". Других норм нет.

Я там дыры уже насмотрел. Дайте, пожалуйста, страницу или т.п. ?
Интересует расчёт толщины фланца.

[wvovanw]

Сообщение от Tyhig 2) Так что вы думаете про щели ? Без них никак, значит без вариантов допускаются ? Главное, чтобы не больше 0,3 мм и под болтами побольше была зона стыка ? Ведь ещё есть допуски на поверхности листа. Наверняка где-то 0,1 мм к толщине на неровности ?

читайте СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции" Р.4
"Пособие по проектированию стальных конструкций", Р.27

[ZVV]

Сообщение от Tyhig Я там дыры уже насмотрел. Дайте, пожалуйста, страницу или т.п. ? Интересует расчёт толщины фланца.

Я так понимаю Вас интересует фланцевое соединение элементов из прямоугольных труб. Тогда по Рекомендациям можно посчитать стык только при выполнении следующих условий:
1) Элементы центрально растянутые, то есть отсутствуют моменты.
2) Конструкция фланцевого узла соответствует рисунку 2 рекомендаций.
Формула для расчета такого фланцевого соединения - (23). При этом считается, что при соответствии толщины фланца таблице 5 его прочность обеспечена и критическим фактором будет прочность болта.

[Tyhig]

ZVV, спасибо.

Как же тогда быть в многочисленных случаях нецентрального растяжения с доп. моментом и рёбрами ?

Вдогонку вопрос по расчёту болтов.
Подскажите, правильно ли я ввожу момент от внецентренного растяжения при расчёте болтов ?
Интересует правильные ли плечи для моментов я использую ?

1) Если считать учитывая все 4 болта, а не 2, как мне посоветовали во 2 посте...
Скадовские оси z вверх, y вбок от сечения (у меня не так, но для упрощения).
Из плоскости фермы между болтами 0,2 м, в плоскости фермы между болтами 0,07 м.
а =0,055 м - расстояние от оси сечения (труб) до центра тяжести соединения (центр всех 4 болтов)
Усилие растяжения в одном болте из 4 = N/4 + N*а / (расст. между болтами)/2 + Mz / (расст. между болтами)/2 + My / (расст. между болтами)/2
а - расстояние от оси сечения (труб) до центра тяжести соединения (центр всех 4 болтов)
2) Если считать учитывая растяжение только ближайших к оси 2 болтов
Усилие растяжения в одном болте из 4 = N/2 + N*а / (расст. между болтами)/2 + Mz / (расст. между болтами) + My / (расст. между болтами)/2
а - расстояние от оси сечения (труб) до центра тяжести соединения (центр всех 4 болтов)

1) на 1 болт, считается 4 болта =7/4+7*0,055/0,07/2+0,55/0,2/2+0,11/0,07/2=6,66 т
2) на 1 болт, считается 2 болта =7/2+7*0,055/0,07/2+0,55/0,2+0,11/0,07/2=9,79 т
Прочность по СП одного болта М20 высокопрочного класса 10.9
Rbh 755 МПа
Abn 2,45 см2 (0,000245 м2)
Rbh*Abn 184,975 кН (18,5 т)
То есть без учёта доп. формулы с коэффициентами для 2 болтов Кзапаса 18,5/9,8=1,9, для 4 болтов К запаса = 2,8.

[eilukha]

Сообщение от Tyhig Как же тогда быть

- см. тут.

[крокодил]

Да, часть площади фланца выходит из контакта, НО - оставшаяся часть (по этой же причине) сжимается сильнее, тем самым компенсируя снижение несущей способности из-за уменьшения площади трения увеличением силы сжатия)))

[ZVV]

Сообщение от Tyhig Как же тогда быть в многочисленных случаях нецентрального растяжения с доп. моментом и рёбрами ?

Самый надежный и простой выход это менять расчетную схему так, чтобы элементы соединяемые фланцами были центрально сжатыми/растянутыми и приводить конструкцию фланцевого узла к виду показанному в Рекомендациях. Или уходить от фланцевого соединения к узлу на накладках.
Варианты посложнее - это или попытаться вывести методику расчета для общего случая на основе методики из Рекомендаций или численное моделирование. Оба варианта требуют серьезной теоретической подготовки и знания вопроса.

Сообщение от Tyhig Подскажите, правильно ли я ввожу момент от внецентренного растяжения при расчёте болтов ? Интересует правильные ли плечи для моментов я использую ? 1) Если считать учитывая все 4 болта, а не 2, как мне посоветовали во 2 посте... Скадовские оси z вверх, y вбок от сечения (у меня не так, но для упрощения). Из плоскости фермы между болтами 0,2 м, в плоскости фермы между болтами 0,07 м. а =0,055 м - расстояние от оси сечения (труб) до центра тяжести соединения (центр всех 4 болтов) Усилие растяжения в одном болте из 4 = N/4 + N*а / (расст. между болтами)/2 + Mz / (расст. между болтами)/2 + My / (расст. между болтами)/2 а - расстояние от оси сечения (труб) до центра тяжести соединения (центр всех 4 болтов) 2) Если считать учитывая растяжение только ближайших к оси 2 болтов Усилие растяжения в одном болте из 4 = N/2 + N*а / (расст. между болтами)/2 + Mz / (расст. между болтами) + My / (расст. между болтами)/2 а - расстояние от оси сечения (труб) до центра тяжести соединения (центр всех 4 болтов) 1) на 1 болт, считается 4 болта =7/4+7*0,055/0,07/2+0,55/0,2/2+0,11/0,07/2=6,66 т 2) на 1 болт, считается 2 болта =7/2+7*0,055/0,07/2+0,55/0,2+0,11/0,07/2=9,79 т Прочность по СП одного болта М20 высокопрочного класса 10.9 Rbh 755 МПа Abn 2,45 см2 (0,000245 м2) Rbh*Abn 184,975 кН (18,5 т) То есть без учёта доп. формулы с коэффициентами для 2 болтов Кзапаса 18,5/9,8=1,9, для 4 болтов К запаса = 2,8.

Не могу прокомментировать, с подобными расчетами не сталкивался.

Сообщение от крокодил Да, часть площади фланца выходит из контакта, НО - оставшаяся часть (по этой же причине) сжимается сильнее, тем самым компенсируя снижение несущей способности из-за уменьшения площади трения увеличением силы сжатия)))

Сила трения не зависит от площади.

[Tyhig]

Выкладываю свой расчёт.

Расчёт фланцевого соединения на 4 высокопрочных болтах для квадратных и прямоугольных труб с центральным растяжением (и, местами, внецентренным растяжением) от 04.04.2015 по СП и Рекомендациям.
Ключевые слова: фланец, ферма, tyhig, болт, высокопрочные болты, фланцевое соединение, соединение на высокопрочных болтах, болтовое соединение, трубы, труб, ексель, MS Excel 2013.
Ничего не надо включать, ексель 2013 без макросов. Если включить макросы, то файл будет испорчен.

Ограничения расчёта: только 4 высокопрочных болта (класс 10.9), только квадратные трубы (хотя это влияет только на сварные швы), толщина фланца 20...40 (сделано для всех, но другие толщины незаконно экстраполированы), внецентренное растяжение учитывается только при расчёте болтов (и, видимо, толщины фланца), а прочие проверка не годятся.

При желании прошу протестировать.
То же выложу в даунлоад.

Да, то же есть в скаде, но там очень не понятно устроен модуль. Мне ни разу не удалось им воспользоваться.
Здесь же всё понятно.

Оно же опубликовано здесь: http://dwg.ru/dnl/13265

Трудоёмкость типового расчёта - 2 дня ленивого выяснения нюансов на форуме, 2 часа упрощённых расчётов на коленке для индивидуального узла, 8 часов работы в ексель.

[eilukha]

Сообщение от Tyhig Расчёт фланцевого соединения 04.04.2015.xlsx (64.0 Кб, 0 просмотров)

незаконная экстраполяция на М16 и >М30

- нарушаете .

[Tyhig]

eilukha, уже лень возиться с расчётом. И так всю субботу убил на фигню. А ещё работы много.

Да и что делать ? Как иначе экстраполировать ?

[eilukha]

Сообщение от Tyhig убил на фигню. А ещё работы много.

- когда работы нет, то "фигнёй" вообще не занимаются .

[ZVV]

Сообщение от Tyhig Выкладываю свой расчёт. ................................... Трудоёмкость типового расчёта - 2 дня ленивого выяснения нюансов на форуме, 2 часа упрощённых расчётов на коленке для индивидуального узла, 8 часов работы в ексель.

Вот это я понимаю, серьёзный подход. Не то, что эти "нормотворцы" - тянут кота за яйца, уже 25 лет не могут выпустить универсальную методику расчета фланцев, а человек собрался и за пару дней сделал . Только зря Вы свой расчет в dnl выложили. Одно дело формулы из СНиПа в ячейки забить, а другое свои мысли назвать расчетом в соответствии с нормативными документами и выложить в общий доступ. Ведь кто-то может посчитать по Вашему шаблону и приключится ещё одна MAXIMA когда фермы покрытия на голову прилетят.

[Tyhig]

ZVV, что не так ?
Дайте, пожалуйста, замечания ?

Пока вижу следующие недостатки:
1) Учтено растяжение как всех 4 болтов, так и только 2 болтов в запас прочности Кзапаса=1,5-2 в проверке болтов. Это указано. 2 болта для внецентренного сжатия.
2) Не уверен до конца в плечах от продольных сил в проверке болтов. На 99% уверен.
3) Коэффициент условий работы, табл. 1 СП γc=1 по умолчанию. При этом в таблице 1 подобных прямых указаний я не нашёл.
γc участвует в проверке болтов и сварных швов.
4) Учтён Мкручения профилей по моим догадкам. В расчёте учитывается это так: в проверке на поп. силу к поп. силе прибавляется Мкр*плечо от оси профиля до дальнего болта (по диагонали). Влияние при малом Мкр незначительно, при большем может получиться ошибка из-за неверного плеча или принципа приложения или распределения Мкр на болты.
При этом сейчас Мкр не делится на 4, а целиком упирается в 1 болт. То есть К запаса около 4, что плохо.
5) Проверка толщины фланца осуществляется только по "Рекомендациям...". При этом реального расчёта не производится. Проверка сводится к использованию эмпирических коэффициентов для узкого диапазона толщин фланцев около 20...40 мм.
При этом пользователь должен сам задать толщину фланца, рекомендуемую "Рекомендациями...".
Это хреново. Однако на форуме никто не подсказал иной методики, кроме эмпирики "Рекомендаций...".
Можно выдумать иную методику со значительным запасом прочности.
Можно смоделировать в ансисе или 3Д скаде все возможные виды фланцев и дать свои рекомендации без расчёта.
Но это совсем другая трудоёмкость, к которой я пока не готов.
6) Проверка прочности сварных швов реализована только по "Рекомендациям...". Возможно она не соответствует новому СП.
В частности в расчёте есть коэффициенты γwf, γwz=1, которых нет в СП.
С 1984 года могли появиться отличия, которые я не проследил.
7) Суть проверки сварных швов я так и не понял, просто тупо переписал формулы. Тут тоже могла быть ошибка. Хотя это и маловероятно.
8) В СП могли добавиться иные проверки сварных швов.
9) Не разобрался с z-проверками стали фланцев и т.п. Это также могло теоретически дать ошибку.
10) Реализован расчёт стали фланцев как С255, так и С345 (09Г2С). При этом разница в расчёте между ними нет, по моему скромному незнающему мнению. Во всяком случае разница нереализована.
11) Незаконная экстраполяция на М16 и >М30 коэффиента к2 "Рекомендаций..." при расчёте толщины фланца. Здесь расчёт уже не соответствует рекомендациям. Ну а что делать, если надо как-то считать другие болты ? Это, конечно, ошибка из-за которой может всё рухнуть. С другой стороны иного выхода я не нашёл.

4 болта с помощью форума было просто посчитать.
Расчёт неприменим для иных узлов с 6 болтами, с двутаврами и т.п.
Хотя надо было бы его унифицировать...
Но это время.

Расчёт пригодится всем. Почему бы не выложить его в сеть ?
Тем более, что я ему доверяю.
Лично мне удобнее не ныкать секретные расчёты по флешкам, а если быстро надо скачать свои же расчёты с интернета. Это удобно. + их могут тестировать желающие, что повышает надёжность расчёта.