Но есть и обратная сторона: болтов много, они разные, и ошибка в их подборе может стоить очень дорого. Давайте разбираться по порядку.

1. Классы прочности болтов - что означают цифры?

На каждом приличном болте выбиты цифры через точку - например, 5.6, 8.8 или 10.9. Это не артикул и не партия. Это класс прочности, и он работает так:

Первая цифра, умноженная на 100 - это временное сопротивление (σв, МПа).
Вторая цифра, делённая на 10 и умноженная на первую - это отношение предела текучести к временному сопротивлению.

Разберём на примере болта 8.8:

• 8 × 100 = 800 МПа - временное сопротивление
• 8 × (8/10) = 640 МПа - предел текучести

Или 5.6:

• 5 × 100 = 500 МПа
• 5 × (6/10) = 300 МПа

Лайфхак: Если видите болт с маркировкой 10.9 - перед вами высокопрочный болт. Предел текучести - 940 МПа. Это уже серьёзно.

Какие классы бывают? (по таблице Г.5 СП 16.13330.2017)

Важно: для ответственных несущих конструкций болты класса 5.6 - уже прошлый век. Минимум 8.8, а в высоконагруженных узлах - только 10.9.

2. Болты класса точности А, В и высокопрочные - в чём разница?

СП 16.13330.2017 делит болты на три категории:

Класс точности А

• Отверстие сверлится на проектный диаметр в собранных элементах или по кондуктору
• Диаметр отверстия = диаметру болта (d = d_b)
• Самая высокая точность, минимальный зазор
• Требует высокой культуры производства

Класс точности В

• Отверстие с зазором: d = d_b + (1…3 мм)
• Для конструкций из стали с пределом текучести до 375 Н/мм²
• Стандартный выбор для большинства строительных металлоконструкций

Высокопрочные болты

• Класс прочности не ниже 10.9
• Используются во фрикционных соединениях (с контролируемым натяжением)
• Передают усилие через силы трения между соединяемыми элементами

Золотое правило из практики: в многоболтовых соединениях, где болты работают преимущественно на растяжение, применяйте болты класса точности В или высокопрочные. А вот где болт работает на срез - там класс А даёт преимущество в расчётном сопротивлении смятию.

3. Расчёт болтового соединения - главные формулы

СП 16.13330.2017 даёт три типа расчёта одного болта в зависимости от того, как он работает.

На срез (сдвиг)

$$
N_{bs} = R_{bs} \cdot A_b \cdot n \cdot \gamma_b \cdot \gamma_c
$$

где:

• R_bs - расчётное сопротивление срезу (таблица Г.5)
• A_b - площадь сечения стержня брутто (таблица Г.9)
• n - число расчётных срезов
• γ_b - коэффициент условий работы болтового соединения (таблица 41)
• γ_c - коэффициент условий работы (таблица 1)

На смятие

$$
N_{bp} = R_{bp} \cdot d_b \cdot \Sigma t \cdot \gamma_c
$$

где:

• R_bp - расчётное сопротивление смятию (таблица Г.6)
• d_b - наружный диаметр болта
• Σt - наименьшая суммарная толщина сминаемых элементов

На растяжение

$$
N_{bt} = R_{bt} \cdot A_{bn} \cdot \gamma_c
$$

где:

• R_bt - расчётное сопротивление растяжению
• A_bn - площадь сечения по резьбе (нетто)

Комбинированная проверка (срез + растяжение)

Если на болт действуют одновременно срезывающее и растягивающее усилия:

$$
\left(\frac{N_s}{N_{bs}}\right)^2 + \left(\frac{N_t}{N_{bt}}\right)^2 \le 1
$$

4. Размещение болтов - таблица 40

Есть жёсткие требования к тому, где можно и где нельзя ставить болты. Ключевые цифры из таблицы 40 СП 16.13330.2017:

d - это диаметр отверстия.

Совет: В стыках и узлах болты ставьте на минимальных расстояниях - так компактнее и эффективнее. А вот соединительные конструктивные болты - на максимальных, чтобы не перерасходовать металл.

Интересный нюанс из п. 14.2.10: если расстояние между крайними болтами вдоль усилия превышает 16d, несущая способность снижается - вводится понижающий коэффициент:

$$
\beta = 1 - 0,005 \cdot \left(\frac{l}{d} - 16\right), \text{ но не менее } 0,75
$$

5. Практический пример

Давайте посчитаем болтовое соединение на реальном примере.

Условие:

• Стык двух элементов из стали С345 (R_un = 490 МПа)
• Болты М20 класса 8.8, класс точности В
• Работают на срез, число срезов n = 2
• γ_c = 1,0, γ_b = 0,9

Шаг 1 - площадь сечения болта:
По таблице Г.9 для М20:

• A_b = 3,14 см² = 314 мм²
• A_bn = 2,45 см² (по резьбе)

Шаг 2 - расчётное сопротивление срезу:
По таблице Г.5 для 8.8: R_bs = 332 МПа

Шаг 3 - несущая способность на один срез:

$$
N_{bs} = 332 \times 314 \times 2 \times 0,9 \times 1,0 = 187,646 \text{ Н} \approx 188 \text{ кН}
$$

Шаг 4 - проверка на смятие:
По таблице Г.6 для R_un = 490 МПа, болт класса В: R_bp ≈ 605 МПа

При толщине листа 10 мм и двух 8 мм (Σt = 8 мм):

$$
N_{bp} = 605 \times 20 \times 8 \times 1,0 = 96,800 \text{ Н} \approx 97 \text{ кН}
$$

Видите? Смятие оказалось критичнее, чем срез (97 кН < 188 кН). Значит, именно 97 кН берём как лимитирующее значение.

6. Высокопрочные болты - когда они нужны?

Высокопрочные болты (класс 10.9 и выше) - это отдельная история. Они работают по принципу фрикционного соединения (раздел 14.3 СП):

• Болт затягивается с контролируемым натяжением
• Сила натяжения создаёт трение между соединяемыми элементами
• Усилие передаётся через трение, а не через срез болта

Это критически важно для:

• Мостовых конструкций (динамические нагрузки)
• Крановых путей
• Конструкций, работающих на знакопеременные нагрузки (усталость)
• Соединений, где недопустимы сдвиги и деформации

Расчётное сопротивление растяжению высокопрочного болта:

$$
R_{bh} = 0,7 \times R_{bun}
$$

Для М20 из стали 40Х (приложение Г.8): R_bun = 1078 МПа, значит R_bh = 755 МПа.

Площадь по резьбе для М20 - 2,45 см². Считаем:

$$
N_{bt} = 755 \times 245 = 185,000 \text{ Н} \approx 185 \text{ кН}
$$

Один болт М20 может «прижать» детали с усилием 18,5 тонн. А учитывая, что коэффициент трения после обработки поверхностей составляет 0,35-0,58 (таблица 42), несущая способность по сдвигу будет ещё выше.

7. Типичные ошибки в болтовых соединениях

Ошибка 1: Резьба попадает в плоскость среза

СП 16.13330.2017 (п. 14.2.5) чётко говорит: в большинстве случаев резьба не должна входить вглубь отверстия более чем на половину толщины крайнего элемента. Резьба в срезе резко снижает несущую способность.

Ошибка 2: Забыли про шайбы

На скошенных поверхностях (внутренние грани двутавров и швеллеров) - только косые шайбы. Иначе болт работает «на изгиб», а не на срез, со всеми последствиями.

Ошибка 3: Неправильный класс гайки

Гайка должна соответствовать болту. Для болта 8.8 - гайка класса 8 (на срез). Если чаще - гайка 5. А если гайку слабее - болт выдержит, а резьба сорвётся.

Ошибка 4: Самоотвинчивание

В расчётных соединениях (п. 14.2.6) - обязательны меры против самоотвинчивания: пружинные шайбы, вторые гайки, частичное предварительное натяжение.

Заключение

Болтовые соединения - это не просто «просверлил дырку и закрутил». Это инженерная задача, где важно всё: класс прочности болта, класс точности, правильное размещение, учёт смятия и среза, и особенно - совместная работа срез + растяжение.

Что запомнить в первую очередь:

1. Для ответственных узлов - только 8.8 или 10.9
2. Смятие часто оказывается «слабым звеном» - проверяйте его первым
3. Высокопрочные болты - там, где важна жёсткость и работа на усталость
4. Таблица 40 - ваш лучший друг при расстановке болтов
5. Резьба не должна попадать в срез - это снижает прочность до 40%

Источники: СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции», ГОСТ 7798-70 «Болты с шестигранной головкой», ГОСТ 27772-2021 «Прокат для строительных стальных конструкций»