Меню

Болтовые соединения металлоконструкций из труб

Болтовые соединения стальных конструкций без натяжения по СП

  • СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*» (действующий и обязательный к применению).
  • СП 70.13330.2012 Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87 (действующий и обязательный к применению).

Проектирование соединений стальных конструкций на болтах необходимо выполнять в строгом соответствии с разделом 14.2 СП 16.13330.2017. В данной статье будут выделены основные конструктивные требования к данным соединениям и требования к их сборке и монтажу.

Конструктивные требования к болтовым соединениям

Основные требования к болтам и их расстановке в болтовом соединении приведены в разделе 14.2 СП 16.13330.2017. Приведем данные пункты.

14.2.1 Для болтовых соединений элементов стальных конструкций следует применять болты согласно таблицам Г.3-Г.7, Г.9 (приложение Г).

Таблица Г.3 приложения Г СП 16.13330.2017

Требования к болтам при различных условиях их применения

Расчетная температура t, °С

Класс прочности болтов и требования к ним (по НД) в конструкциях,

не рассчитываемых на усталость

рассчитываемых на усталость

1) С требованием испытания на разрыв на косой шайбе.

Таблица Г.4 приложения Г СП 16.13330.2017

Марки стали фундаментных болтов и условия их применения

Марки стали при расчетной температуре, t°С

  • Rbun нормативное сопротивление стали болтов, принимаемое равным временному сопротивлению σBпо национальным стандартам и техническим условиям на болты;
  • Rbyn — нормативное сопротивление стали болтов, принимаемое равным пределу текучести σT по национальным стандартам и техническим условиям на болты;
  • Rbs — расчетное сопротивление срезу одноболтового соединения;
  • Rbt — расчетное сопротивление растяжению одноболтового соединения;

14.2.2 Болты следует размещать согласно требованиям таблицы 40, при этом в стыках и в узлах — на минимальных расстояниях, а соединительные конструктивные болты — на максимальных расстояниях.

При прикреплении уголка одной полкой болтами, размещаемыми в шахматном порядке, отверстие, наиболее удаленное от его конца, следует размещать на риске, ближайшей к обушку.

14.2.3 Болты класса точности А следует применять для соединений, в которых отверстия просверлены на проектный диаметр в собранных элементах, или по кондукторам в отдельных элементах и деталях, или просверлены или продавлены на меньший диаметр в отдельных деталях с последующей рассверловкой до проектного диаметра в собранных элементах.

Болты класса точности В в многоболтовых соединениях следует применять для конструкций из стали с пределом текучести до 375 Н/мм 2 .

В соединениях, где болты работают преимущественно на растяжение, следует применять болты класса точности В или высокопрочные.

14.2.4 Болты, имеющие по длине ненарезанной части участки с различными диаметрами, не следует применять в соединениях, в которых эти болты работают на срез.

14.2.5 Резьба болта, воспринимающего сдвигающее усилие, в элементах структурных конструкций, опор линий электропередачи и открытых распределительных устройств, а также в соединениях при толщине наружного элемента до 8 мм, должна находиться вне пакета соединяемых элементов; в остальных случаях резьба болта не должна входить вглубь отверстия более чем на половину толщины крайнего элемента со стороны гайки или свыше 5 мм.

14.2.6 Установливать шайбы на болты следует по СП 70.13330.

В расчетных соединениях с болтами классов точности А и В (за исключением крепления вспомогательных конструкций) следует предусматривать меры против самоотвинчивания гаек. Решения по постановке пружинных шайб, вторых гаек или других способов закрепления гаек от самоотвинчивания должны быть указаны в рабочих чертежах стадии КМ.

14.2.7 На скошенных поверхностях соединяемых деталей и элементов (внутренние грани полок двутавров и швеллеров) под головки болтов или гайки следует устанавливать косые шайбы.

14.2.8 Диаметр отверстия для болтов в элементах из проката должен соответствовать примечанию 1 таблицы 40.

Таблица 40 СП 16.13330.2017

Характеристика расстояния и предела текучести соединяемых элементов

Расстояние при размещении болтов

1 Расстояние между центрами отверстий для болтов в любом направлении:

б) максимальное в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков при растяжении и сжатии

в) максимальное в средних рядах, а также в крайних рядах при наличии окаймляющих уголков:

2 Расстояние от центра отверстия для болта до края элемента

а) минимальное вдоль усилия:

г) минимальное во фрикционном соединении при любой кромке и любом направлении усилия

3 Расстояние минимальное между центрами отверстий вдоль усилия для болтов, размещаемых в шахматном порядке

Обозначения, принятые в таблице 40:

  • d — диаметр отверстия для болта;
  • t — толщина наиболее тонкого наружного элемента;
  • u — расстояние поперек усилия между рядами отверстий.

1. Диаметр отверстий следует принимать:

  • для болтов класса точности А — d=db;
  • для болтов класса точности В в конструкциях опор ВЛ, ОРУ и КС — d=db+1 мм,
  • в остальных случаях — d=db+ (1; 2 или 3 мм),

2. В одноболтовых соединениях элементов решетки (раскосов и распорок), кроме постоянно работающих на растяжение, при толщине элементов до 6 мм из стали с пределом текучести до 375 H/мм 2 расстояние от края элемента до центра отверстия вдоль усилия принимают 1,35d (без допуска при изготовлении элементов в сторону уменьшения, о чем должно быть указано в проекте).

3. При размещении болтов в шахматном порядке на расстоянии, не менее указанного в позиции 3, сечение элемента Аn следует определять с учетом ослабления его отверстиями, расположенными в одном сечении поперек усилия (не по зигзагу).

Требования к правильному устройству монтажные соединения на болтах без контролируемого натяжения

Основные требования к сборке болтовых соединений приведены в разделе 4 СП 70.13330.2012. Приведем данные пункты.

4.5.1 При сборке как расчетных, так и нерасчетных срезных соединений, а также соединений, в которых болты установлены конструктивно, отверстия в деталях конструкций должны быть совмещены, а детали зафиксированы от смещения сборочными пробками (оправками) и плотно стянуты болтами. В соединениях с двумя отверстиями сборочную пробку устанавливают в одно из них. В расчетных соединениях разность номинальных диаметров отверстий и болтов не должна превышать 3 мм.

4.5.2 В расчетных соединениях с работой болтов на срез и соединяемых элементов на смятие допускается «чернота» (несовпадение отверстий в смежных деталях собранного пакета) до 1 мм — в 50% отверстий, до 1,5 мм — 10% отверстий. В случае несоблюдения этого требования, с разрешения разработчика чертежей марок КМ или КМД, отверстия следует рассверлить на ближайший больший диаметр с установкой болта соответствующего диаметра.

В собранном пакете болты заданного в чертежах марок КМ или КМД диаметра должны пройти в 100% отверстий. Допускается прочистка 20% отверстий сверлом, диаметр которого равен диаметру отверстия, указанного в чертежах КМД.

В соединениях с работой болтов на растяжение, а также в нерасчетных соединениях, чернота не должна превышать разности номинальных диаметров отверстия и болта.

4.5.3 Запрещается применение болтов и гаек, не имеющих клейма предприятия-изготовителя и маркировки, обозначающей класс прочности.

Каждая партия болтов, гаек и шайб должна быть снабжена сертификатом качества с указанием результатов механических приемо-сдаточных испытаний.

При выполнении соединений на болтах без контролируемого натяжения болты, гайки и шайбы устанавливают в соединения без удаления заводской консервирующей смазки, а при ее отсутствии резьбу болтов и гаек смазывают минеральным маслом по ГОСТ 20799.

4.5.4 Под гайки следует устанавливать не более двух круглых шайб (ГОСТ 11371).

Допускается установка одной такой же шайбы под головки болтов. В необходимых случаях следует устанавливать косые шайбы (ГОСТ 10906).

Резьба болтов, в том числе сбег резьбы, не должны входить вглубь отверстия более чем наполовину толщины крайнего элемента пакета со стороны гайки.

4.5.5 Решения по предупреждению самоотвинчивания гаек — постановка пружинных шайб (ГОСТ 6402), контргаек или других способов закрепления гаек от самоотвинчивания — должны быть указаны в рабочих чертежах марки КМ.

Применение пружинных шайб не допускается при овальных отверстиях, при разности номинальных диаметров отверстия и болта более 3 мм, при совместной установке с круглой шайбой (ГОСТ 11371), а также в соединениях на болтах, работающих на растяжение. Запрещается стопорение гаек путем забивки резьбы болта или приварки гаек к стержню болта.

В конструкциях, воспринимающих статические нагрузки, гайки болтов, затянутых на усилие свыше 50% расчетного предела прочности стали болта, допускается дополнительно не закреплять. Фундаментные болты должны комплектоваться в соответствии с ГОСТ 24379.0.

4.5.6 Гайки и контргайки болтов диаметром 12-27 мм следует затягивать до отказа, от середины соединения к краям, с усилием 294-343 Н (30-35 кгс) монтажными ключами. Длина ключа должна составлять для болтов М12 — 150-200 мм; М16 — 250-300 мм; М20 — 350-400 мм; М22 — 400-450 мм; М24 — 500-550 мм; М27 — 550-600 мм или динамометрическими ключами по ГОСТ Р 51254.

4.5.7 Гайки и головки болтов, в том числе фундаментных, после затяжки должны плотно (без зазоров) соприкасаться с плоскостями шайб или элементов конструкций, а резьба болтов выступать из гаек не менее чем на один виток с полным профилем.

4.5.8 Контактные поверхности соединяемых элементов должны быть очищены от загрязнения, заусенцев, льда и других неровностей, препятствующих плотному их прилеганию. Плотность стяжки собранного пакета надлежит контролировать щупом толщиной 0,3 мм, который не должен проникать между собранными деталями в зону, ограниченную шайбой.

4.5.9 Качество затяжки постоянных болтов в расчетных соединениях следует проверять монтажными ключами длиной и с усилием, указанными в 4.5.6.

Читайте также:  Как заменить пластиковую канализационную трубу в середине

Качество затяжки болтов в нерасчетных соединениях, а также сборочных болтов сварных соединений следует проверять остукиванием молотком массой 0,4 кг, при этом болты не должны смещаться.

Источник

Болты и болтовые соединения металлоконструкций

Способы соединения металлических конструкций

При изготовлении и монтаже технологических конструкций применяют в основном сварные и болтовые соединения. Соединения на заклепках в последнее время применяют очень редко.
При изготовлении конструкций элементы соединяют на сварке. Это наиболее экономичный способ с точки зрения трудоемкости и расхода металла. Монтажные соединения обычно выполняют на болтах. Сборка металлоконструкций при монтаже на болтах намного снижает трудоемкость работ, так как сварка элементов, особенно на высоте, очень трудоемка. Соединение на болтах в данном случае себя вполне оправдывает.

В болтовых соединениях, не требующих передачи больших усилий, применяют болты грубой точности. Для ответственных узлов применяют болты нормальной и повышенной точности. Такие болты усложняют монтаж, так как требуют большой точности в работе. Часто используют болты грубой точности (раньше эти болты называли черными). В последнее время широко применяют соединения на высокопрочных болтах.

При изготовлении технологических металлоконструкций применяют сварку: электрическую, ручную, полуавтоматическую и автоматическую под флюсом, а также электросварку в защитном газе (рис. 19). Применяют газовую сварку, а также точечную или контактную электросварку.

Наиболее широко распространена ручная электродуговая сварка, так как она не требует сложной аппаратуры, ее можно проводить в любых условиях.

В последнее время значительно увеличилось применение механизированных способов сварки. Автоматическая электросварка под слоем флюса применяется в тех случаях, когда необходимо накладывать сварные швы большой протяженности в нижнем положении. Данный вид сварки обеспечивает высокое качество сварного шва, производительность труда по сравнению с ручной электросваркой увеличивается в 5—8 раз.

Сваркой в среде углекислого газа пользуются при изготовлении конструкций из углеродистых и легированных сталей. В монтажных условиях применяют полуавтоматическую сварку порошковой проволокой.

Существует четыре вида сварных соединений: стыковые, угловые, тавровые, внахлестку (табл. 2). Стыковые соединения разделяют на прямые, расположенные под углом 90° к оси соединяемого элемента, и косые, расположенные под углом менее 90°. При сварке встык, в зависимости от толщины свариваемых деталей, кромки соединяемых элементов обрабатывают согласно ГОСТ 8713—70 для автоматической и полуавтоматической сварки и согласно ГОСТ 5264—69 для ручной сварки.

Для обеспечения хорошего провара кромки под сварку подготавливают на кромкострогальных и торцестрогальных станках, а также с помощью кислородной резки. Обрабатываемую кромку притупляют для предотвращения прожога металла. Лучший провар кромок обеспечивается зазором между соединяемыми листами.

Угловые швы разделяют на фланговые, расположенные параллельно действующему усилию, и лобовые, расположенные перпендикулярно действующему усилию. Кроме того, различают угловые швы сплошные и прерывистые (шпоночные).

В зависимости от положения швов в момент сварки различают швы нижние, потолочные, горизонтальные и вертикальные (рис. 20). Наиболее хорошее качество сварных швов достигается при сварке в нижнем положении. Сварка в потолочном положении наиболее трудоемка, поэтому ее применение нежелательно.

При соединении металлических конструкций большое значение имеет правильный выбор типа электродов. Для защиты свариваемого металла от вредного воздействия воздуха электроды покрывают обмазками. Обмазки бывают тонкие (стабилизирующие) и толстые (качественные). Электроды хранят в сухом проветриваемом помещении. Отсыревшие электроды перед сваркой прокаливают в сушильных шкафах.

Технологические металлоконструкции кроме сварки соединяют на заклепках или болтах, особенно в конструкциях, воспринимающих динамические нагрузки. Существуют различные виды заклепок, болтов и заклепочных соединений (рис. 21). Вместо заклепок могут применяться болты. Стык внахлестку работает с эксцентриситетом. Соединение прокатных профилей может производиться как уголковыми, так и листовыми накладками. При стыках с листовыми накладками последние на внутренних сторонах полок выполняются из обрезков полок аналогичных профилей, при этом обе плоскости становятся параллельными.

Номинальные диаметры заклепок и болтов грубой и нормальной точности, а также высокопрочных и соответствующие им номинальные диаметры отверстий приведены в табл. 3.

Наиболее экономичные соединения — стыки на высокопрочных болтах. В отличие от заклепок и болтов высокопрочные болты передают усилия не на срез и смятие, а за счет сил трения, создаваемых между стягиваемыми плоскостями.

Высокопрочные болты и гайки, изготовляемые из высокопрочных легированных сталей, после изготовления подвергают термической Обработке, которая повышает предел прочности стали. Для увеличения площади давления на соединяемые элементы и для предохранения соединяемых элементов от задира под головку и гайку болта подкладывают шайбы. Шайбы, так же как и высокопрочные болты, изготовляют из высокопрочной стали с термообработкой.

В соединениях на высокопрочных болтах поверхности соединяемых элементов в пределах узлов и соединений перед сборкой подвергают огневой очистке (кислородно-ацетиленовой, кислородно-пропанбутановой) или пневматической (песком, металлическим порошком с зерном размером не более 1 мм). Обработка поверхности при помощи кислородно-ацетиленового пламени производится с 30%-ным избытком кислорода. Огневая обработка допускается при толщине металла не менее 5 мм. Перегрев металла при огневой обработке не допускается.

После огневой очистки удаляют окалину и продукты загрязнения мягкими проволочными щетками с последующей протиркой поверхности чистой сухой ветошью. Соединяемые поверхности элементов очищают от пыли, ржавчины и жировых загрязнений.

Высокопрочные болты натягивают динамометрическим ключом или гайковертом, развивающими крутящий момент Мкр, обеспечивающий в болте проектное усилие

где К — коэффициент закручивания, устанавливаемый стандартами или техническими условиями на болты; Р — заданное усилие натяжения болта; d — номинальный диаметр болта.

Отклонение фактического натяжения болта от проектного не должно превышать +20%.

Для заворачивания высокопрочных болтов применяют простейший ручной ключ (рис. 22) с индикатором часового типа, который показывает отсчеты, вызванные деформацией рукоятки. В середине ключа сделан вырез, в котором находится упор (язык). Этот упор при работе ключа не деформируется. Деформации подвергается рукоятка ключа, которая при приложении к ней определенной силы в месте опоры языка изгибается. Стержень индикатора часового типа жестко закреплен на рукоятке и касается перемещающимся стержнем упора. Длина рукоятки ключа 1200 мм.

Расчетное усилие Nб, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определяется по формуле

где Р — осевое усилие натяжения болта; f — коэффициент трения (табл. 4); m — коэффициент условий работы болтового соединения, равный 0,9.

Осевое усилие натяжения высокопрочных болтов Р, принимаемое в зависимости от механических свойств болтов после их термической обработки равным 0,65% разрушающей нагрузки при разрыве болта, определяется по формуле

где 0в — временное сопротивление разрыву стала высокопрочных болтов после термической обработки в готовом изделии; Fнт — площадь сечения болта, определяемая аналогично площади сечения болтовых и заклепочных соединений.

Общая характеристика болтовых соединений в стальных конструкциях: работа, расчет, конструирование.

Болтовые соединения. Это такие соединения в которых элементы конструкций сопрягаются между собой с помощью болтов. По сравнению со сварными соединениями болтовые соединения выигрывают простотой сопряжения элементов и большой заводской готовностью и проигрывают большим расходом металла и большей деформативностью. Повышенный расход металла обусловлен ослаблением стыкуемых элементов отверстиями под болты и расходом металла на накладки, болты, гайки и шайбы, а повышенная деформативность обусловлена тем, что под воздействием нагрузки происходит выбирание неплотностей примыкания болтов и стенок соединяемых элементов.

Болты бывают обыкновенные и высокопрочные. Обыкновенные болты изготавливают из углеродистой стали холодной или горячей высадкой. Высокопрочные болты изготавливаются из легированной стали. Болты, кроме самонарезающих, изготавливают диаметром от 12 до 48 мм с длиной стержня от 25 до 300 мм. Болты различаются по классам точности. Класс С — грубой точности, нормальной точности — класс В и класс А — высокоточные болты. Разница в классах заключается в отклонениях диаметра болтов и отверстий для них от проектного диаметра. Для болтов классов С и В отклонения по их диаметру могут достигать 1 и 0,52 мм соответственно. Отверстия в стыкуемых элементах для болтов классов С и В делаются на 2 — 3 мм больше диаметра болта, а для класса А диаметр отверстий не должен быть больше 0,3 мм чем диаметр болта. Плюсовой допуск для диаметра болта и минусовой допуск для отверстия в этом случае не допускается. Разница в диаметрах болта и отверстия облегчает сборку соединений, однако эта разница и обуславливает повышенную деформативность болтовых соединений, так как под воздействием нагрузки происходит выбирание неплотностей примыкания стенок отверстий и болтов. Эта же разница в размерах приводит к неравномерности работы отдельных болтов в соединении. Поэтому болты классов В и С не рекомендуется использовать в ответственных соединениях, работающих на сдвиг. В ответственных сооружениях применяют обыкновенные болты класса А или высокопрочные болты.

Высокопрочные болты являются болтами нормальной точности, их ставят в отверстия большего диаметра. Затягивают эти болты с помощью тарировочного ключа, позволяющего контролировать усилие затяжки и силу натяжения болта. Высокопрочные болты применяют для увеличения несущей способности соединений. Достигается это тем, что при контролируемом натяжении гаек стыкуемые листы стягиваются настолько плотно, что обеспечивают восприятие сдвиговых усилий в стыке за счет трения. При таких стыках необходимо чтобы толщина стыкуемых элементов была строго одинаковой, иначе невозможно достаточно плотно прижать стыковую накладку к обоим элементам. Кроме этого необходима специальная обработка стыкуемых поверхностей (очистка от масла, грязи, ржавчины и окалины) для увеличения их способности к сцеплению. Помимо фрикционных соединений на высокопрочных болтах существуют соединения воспринимающие усилия совместной работой сил трения, смятия и среза болтов. Еще одним типом болтовых соединений являются клееные соединения. В этом случае элементы металлических конструкций сначала склеиваются, а затем стягиваются с помощью болтов. Наконец для соединения тонких и листовых соединений применяются самонарезающие болты, которые обычно изготавливаются диаметром 6 мм.

Читайте также:  Потери давления в металлопластиковой трубе herz haka

Обыкновенные болты при приложении нагрузки на узел работают на изгиб и отрыв головки, срез болта, смятие поверхностей болта и отверстия, на растяжение, рис.5, а стыкуемые листы на вырывание кромки. По мере увеличения нагрузки, работу болтового соединения на сдвиг можно разбить на четыре этапа. На первом этапе, когда силы трения между соединяемыми листами не преодолены, болт испытывает только

Рисунок 5 — Виды напряженного состояния болтового соединения: а – изгиб стержня болта; б – срез стержня болта; в – смятие стенок отверстий сопрягаемых листов; г – центральное растяжение болта

Растягивающие напряжения от затяжки гайки, а все соединение работает упруго. При увеличении нагрузки силы внутреннего трения оказываются преодоленными и наступает сдвиг всего соединения на величину зазора между болтом и отверстием. На следующем третьем этапе стержень болта и края отверстия постепенно обминаются, болт изгибается и растягивается, чему препятствуют головка и гайка болта. При дальнейшем увеличении нагрузки болт переходит в упругопластическую стадию работы и разрушается от среза, смятия, выкола одного из соединяемых элементов или отрыва головки болта.

Расчет болтового соединения производится следующим образом. Определяется несущая способность одного болта, а затем необходимое количество болтов в соединении.

Несущая способность болта из условия работы на срез определяется по соотношению:

где Nb – расчетное усилие воспринимаемое одним болтом на срез; Rbs – расчетное сопротивление материала болта на срез; Ύb – коэффициент условий работы соединения; A – площадь сечения стержня болта ( по ненарезанной части ); ns – число расчетных срезов одного болта; Ύc – коэффициент условий работы конструкции.

Несущая способность соединения по смятию обычно определяется исходя из смятия стенок стыкуемых элементов ( материал болта обычно прочнее )

где Rbp – расчетное сопротивления болтового соединения на смятие; db — диаметр болта;

∑ t — наименьшая суммарная толщина сминаемых в одном направлении элементов.

Расчетное усилие, воспринимаемое болтом на растяжение, определяется по формуле

где — Rbt расчетное сопротивление материала болта на растяжение, Abn – площадь сечения болта нетто с учетом нарезки.

Число болтов в соединении n при действии сдвигающей силы N, приложенной в центре тяжести соединения, определяют исходя из условия равнопрочности всех болтов

где Nmin — наименьшее значение из определенных по соотношениям, а при работе болтов на растяжение значение из соотношения.

При работе стыка на сдвиг кроме проверки прочности болтов в соединении необходимо проверить прочность стыкуемых элементов на растяжение с учетом ослабления их сечений отверстиями и прочность на выкол( на срез ) краев стыкуемых элементов. Последняя проверка обычно не производится, так как расстояние первого ряда болтов от края листа выбирается таким образом, чтобы прочность на выкол была гарантирована.

Заклепочные соединения по характеру работы аналогичны болтовым соединениям и расчет заклепочных соединений аналогичен расчету болтовых.

В настоящее время они почти не применяются из-за большой трудоемкости и малой производительности. Интересны тем, что во-первых, обеспечивают плотное соединение, так как при остывании заклепка сокращается и стягивает стыкуемые элементы и, во-вторых, тело заклепки полностью заполняет отверстие в стыкуемых элементах благодаря пластическим деформациям разогретого металла в процессе клепки. В настоящее время заклепочные соединения применяются в стальных конструкциях, подверженных вибрационным и знакопеременным нагрузкам и в алюминиевых конструкциях, так как применение высокопрочных алюминиевых сплавовисключает применение электросварки.

Рисунок 6 — Стыки листовых элементов: а – с двухсторонней накладкой; в – с односторонней накладкой

По конструктивным признакам различают два типа болтовых и заклепочных соединений – стыки и прикрепление элементов друг к другу. Стыки листового металла осуществляются с помощью накладок: односторонних или двухсторонних, рис. 5.6. Предпочтительнее двухсторонние накладки, так как они обеспечивают симметричное напряженное состояние стыка. Стыки с односторонней накладкой дают эксцентричное соединение, в нем возникают изгибающие моменты и поэтому необходимое по расчету число болтов увеличивают на 10%. Стыки профильного металла, рисунок 7 выполняют с помощью накладок — уголковых или листовых. Прикрепление элементов друг к другу

Рисунок 7 — Болтовые и заклепочные стыки прокатных профилей: а – уголковых профилей; в – швеллеров; 1 – уголковая накладка; 2 – фаска; 3 – прокладка; 4 – листовые накладки

Также осуществляется с помощью листовых накладок, косынок или уголковых элементов.

Болты или заклепки в соединениях размещают в рядовом или в шахматном порядке на минимальном расстоянии друг от друга, которое обеспечивает прочность на выкол и удобство постанови болтов. Схема стыковых соединений листовых и уголковых элементов работающих на сдвиг приведена на рис. 8.

Рисунок 8 — Схема размещения болтов и заклепок в соединениях, работающих на сдвиг

Сварные, болтовые и заклепочные соединения имеют стандартизированные обозначения на строительных чертежах, рис. 9.

Рисунок 8 — Схема размещения болтов и заклепок в соединениях, работающих на сдвиг

Сварные, болтовые и заклепочные соединения имеют стандартизированные обозначения на строительных чертежах.

Разбираемся какое соединение лучше: сварное или болтовое

Необходимость делать подобный выбор сегодня обусловлена тем, что практически все современные металлоконструкции собираются по частям. Сегодня не меньше 95% металлических конструкций делаются именно сборными. Чем обоснован такой подход?

  • Во-первых, сборные металлоконструкции позволяют быстро заменить деталь, вышедшую из строя.
  • Во-вторых, на изготовление сборной конструкции требуется гораздо меньше металла, чем на изготовление цельной. Таким образом, вся конструкция получается намного дешевле.
  • В-третьих, сборные металлические конструкции гораздо проще транспортировать, так их можно разобрать и тем самым сократить размеры. Выгодная логистика – очень важный фактор в производстве.

В связи с этим возникает вопрос: какой из существующих типов соединения конструкций использовать лучше всего? В полной мере об этом можно судить, только имея представление о каком-то конкретном строительном случае. Однако, в любом случае есть некоторые особенности двух методов, справедливые для любой ситуации. Основываясь на них, мы дадим вам несколько советов.

Сварка или болты?

Здравствуйте уважаемые форумчане. Вопрос собственно находится в теме. Интересует почему у нас в России преимущественно делают соединения металлических конструкций на сварке, а в Европе на болтах?

Вот собственно снова столкнулся с ситуацией — проектирую временное сооружение (торговый павильон 5х5х15 м), сначала заказчик хотел, чтобы узлы были на болтах, но строители сказали, что если заменить болтовые соединения сварными, то это будет быстрее. Так ли это?

Мне так больше симпатизируют болтовые соединения — взяли, на заводе просверлили все отверстия в балках, изготовили отправочные марки, привезли на стройку и быстренько собрали.

Оснащение проходки горных выработок, ПОС, нормоконтроль, КР, АР

Так Россия ж. Сегодня 10 болтов, завтра 9.

Если серьёзно, надо через ГЭСН и ФЕР сравнить стоимость и трудоёмкость вариантов. Мне лень. Так навскидку разница небольшая будет, сварка дольше и более трудоёмко. Но нормы порой бывают со мной не согласны.

Tyhig
Посмотреть профиль
Посетить домашнюю страницу Tyhig
Найти ещё сообщения от Tyhig
troja
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от troja
110ХЛ
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от 110ХЛ
boris_r
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от boris_r

Во вложении эскиз моего каркаса. Как думаете как будет быстрее при всех прочих равных условиях (обеспечения качества и т.п.) собрать каркас на болтах или сварке?

Доп. условие — время считаем с момента получения чертежей раздела КМ. т.е. получается два варианта: 1) Соединение на сварке: по факту изготовления железобетонной плиты строители сразу начинают монтаж 2) Соединение на болтах: пока строители делают плиту они одновременно заказывают изготовление отправочных марок по разделу КМ. На изготовление плиты думаю нужно дней 7, а отправочные марки как я предполагаю могут изготавливать дольше (хотя это как повезет).

— узлы примыкания балок к колоннам у меня рамные, поэтому хочется, чтобы монтаж был точным, а со сваркой мне я думаю, что это будет не очень просто сделать. Что думаете по этому поводу?

Специальный Институт Строительных Конструкций Изделий

, каркасик маленький. Можно на болтах. Всё можно собрать двумя трезвыми мужиками с нормальными руками. И потом — Вы сами себе дали ответ в примечаниях — коль заморочились с узлами на ВП болтах добейте и остальное таким же макаром.

А вообще — большепролетные каркасы — вот где надо думать. Я последнее время стараюсь всё на болты сажать и в ТУ прописывать при проектировании.

Болтовое соединение и сварка металлоконструкций: преимущества и особенности

Строительство из металлоконструкций успешно зарекомендовало себя практически во всех сферах бизнеса, позволяя быстро, качественно и сравнительно недорого возводить надежные долговечные площади для организации деятельности. В основе монтажа зданий из таких конструкций лежит метод болтового соединения и сварка металлоконструкций, благодаря которым отдельные элементы приобретают форму полноценного функционального сооружения.

Невзирая на то, что помимо сварки и болтового соединения металлоконструкций также имеет место крепление на основе заклепок и пайки, все же представленные варианты наиболее популярны и чаще всего применяемые в силу их преимуществ и технологии соединения.

Читайте также:  Тросовый разрушитель труб для чего нужен

Болтовое соединение металлоконструкций

Болтовое соединение – один из самых лучших вариантов крепления, который упрощает сборку и сокращает продолжительность монтажных работ. Не поэтому ли 95 % приходится именно на данный тип соединения?
В зависимости от конструктивных решений и величины нагрузок соединение металлоконструкций болтами может выполняться на основе метизов грубой, нормальной и повышенной точности. Болтовые отверстия проделываются диаметром больше, чем диаметр болта на 2-3 мм. Но при такой технологии монтажа увеличивается риск деформации соединений, именно поэтому так важно обеспечить точность совпадения крепежных отверстий металлоконструкций.

Применение высокопрочных болтов для металлоконструкций с большой эффективностью заменяет заклепки и может применяться вместо болтов повышенной точности. К тому же, такое крепление сочетает в себе легкость установки, низкий процент деформации и высокий уровень несущей способности.

Подготовка к монтажу болтовым методом включает в себя несколько этапов:

  • подготовительный этап стыкуемых поверхностей;
  • состыковка отверстий под болты;
  • стяжка элементов стыка;
  • рассверловка отверстий для установки болтов.

Перед тем, как закрутить болт, осуществляется выверка конструкции. Длина и диаметр болтов рассчитывается с учетом особенностей проекта.

Виды болтовых соединений

Для монтажа металлоконструкций применяют несколько разновидностей болтов, к основным относят:

  • болты высокой точности из высокопрочной оцинкованной стали;
  • грубой точности — выполняемые диаметром до 20 мм из углеродистой стали;
  • повышенной точности – диаметр метизов до 48 мм, длина до 300 мм.

Крепление металлоконструкций болтами можно разделить по изготовлению:

  • внахлест;
  • с применением накладки.

При болтовом соединении важнейшими параметры считаются:

  • класс точности болтов;
  • тип исполнения;
  • параметры болта (шаг резьбы, материал изготовления, толщина и пр.).

Преимущества металлоконструкций на болтах

Поэлементная сборка металлоконструкций на болтах применима в том случае, когда сварка невозможна или конструктивные особенности проекта не предполагают данный метод монтажа.

К основным преимуществам болтового соединения можно отнести возможность многократной сборки и разборки без потери эксплуатационных качеств каркаса здания. Но помимо этого также выделяют:

  • низкую металлоемкость и простоту сборки;
  • упрощенную логистику, так как сборные МК проще транспортировать;
  • возможность быстрой замены отдельных конструкций, вышедших из строя.

Болтовые соединения

Типы болтов. На болтах обычно соединяют металлические, реже железобетонные конструкции. Для соединения металлических конструкций применяют следующие типы болтов: нормальной, грубой, повышенной точности и высокопрочные с соответствующими гайками и шайбами.

Болты грубой точности штампуют из круглой углеродистой стали диаметром не более 20 мм. Их ставят в отверстия с зазором 2-3 мм. Такие болты имеют повышенную деформативность и в многоболтовых соединениях плохо работают на срез, поэтому не допускается применение их в соединениях со знакопеременными усилиями. Болты грубой точности применяют, как правило, в узлах с опиранием одного элемента на другой, с передачей через опорный столик, а также в соединениях, где они не работают или работают только на растяжение.

Болты повышенной точности обрабатывают обточкой на токарном станке с допуском + 0,1 мм. Такие болты изготовляют диаметром 10-48 мм и длиной до 300 мм.

Высокопрочные болты (иначе их называют фрикционными) предназначены для передачи усилий, действующих на соединение, посредством трения. Такие болты изготовляют из высокопрочных сталей и термически обрабатывают в готовом виде. Болты ставят в отверстия, на 2-3 мм превышающие диаметр болта, но гайки затягивают тарировочным ключом. Такие соединения просты, но достаточно надежны и применяются в ответственных сооружениях.

Диаметры для болтов повышенной точности назначают равными номинальным диаметрам болтов. Отверстия для таких болтов имеют только плюсовые отклонения, что обеспечивает установку болта без затруднений. В отличие от болтов нормальной и грубой точности рабочая часть стержня болта повышенной точности не имеет нарезки, что обеспечивает достаточно полное заполнение отверстия и хорошую работу на срез. Чтобы отличить высокопрочные болты от других, на их головку наносят выпуклую маркировку.

Сборка соединений. Сборка болтовых соединений включает в себя следующие операции: подготовка стыкуемых поверхностей, совмещение отверстий под болты, предварительное стягивание соединяемых деталей стыка, рассверливание отверстий (при необходимости) до проектного размера, установка болтов и окончательная сборка.

Подготовка стыкуемых поверхностей заключается в очистке сопрягаемых элементов от ржавчины, грязи, масла и пыли. Кроме того, выправляют неровности, вмятины, погнутости, а также удаляют напильником или зубилом заусенцы на кромках деталей и отверстий. Особенно тщательно эти операции выполняют при соединении деталей на высокопрочных болтах, где плотное примыкание всех стыкуемых элементов является одним из основных условий надежности работы болтового соединения.

Соединяемые поверхности очищают сухим кварцевым или металлическим песком с помощью пескоструйной установки; обжигом газовыми горелками, стальными щетками, химической обработкой.

Пескоструйная очистка эффективнее других способов, так как обеспечивает высокий коэффициент трения стыкуемых поверхностей, однако этот способ наиболее трудоемок.

Наиболее часто применяют огневой способ обработки с использованием универсальных горелок, которые работают как на природном газе, так и на кислородно-ацетиленовой смеси, и создают температуру 1600-1800 °С, что обеспечивает сжигание жировых пятен и отслаивание окалины и ржавчины.

Один из способов очистки болтов, гаек и шайб заключается в том, что их погружают в бак с кипящей водой, а затем в емкость, заполненную неэтилированным бензином с 10-15% минерального масла. После испарения бензина на поверхности метизов остается тонкая сплошная пленка смазки.

Точность совмещения отверстий монтажных деталей достигается с помощью проходных оправок, представляющих собой стержень с цилиндрическими частями. Диаметр оправок должен быть на 0,2-0,5 мм меньше диаметра отверстия.

Для фиксации взаимного расположения монтируемых элементов и предупреждения их сдвига 1/10 общего числа отверстий заполняют пробками, диаметром равным диаметру отверстий. Длина пробок должна превышать суммарную толщину соединяемых элементов. После постановки пробок оправки выбивают. Пакеты соединяемых элементов стягивают постоянными или временными болтами, которые ставят через каждое третье отверстие, но не реже чем через 500 мм.

Отверстия сверлят ручными пневматическими и электрическими машинами.

Пневматические машины бывают прямые, применяемые для работы в местах, где нет ограничений по габаритам, и угловые, приспособленные для работы в стесненных местах. Пневматическими установками рассверливают отверстия диаметром до 20 мм.

Электрические машины работают от сети переменного тока напряжением 220 В. На открытом воздухе такие машины применяют в комплекте с защитно-отключающим устройством, а в закрытых сухих помещениях — заземляют, монтажник работает электрическими инструментами в перчатках и стоя на резиновом коврике. Наиболее безопасны машины — с двойной изоляцией; их можно применять без дополнительных мер защиты и при работе на открытом воздухе.

После рассверливания отверстий, свободных от сборочных болтов, болты вывинчивают, а на их место ставят постоянные болты.

Гайки всех болтов (постоянных и временных) закручивают ручными ключами (обычными или трещоточными). При этом один рабочий удерживает головку болта от вращения, а второй затягивает гайку. На болтах нормальной и повышенной точности устанавливают шайбы — одну под головку болта и не более двух — под гайку. При большом числе болтов в одном соединении применяют электрические гайковерты. Болты устанавливают от середины стыка к краям. Со стороны гайки должно оставаться не меньше одной нитки резьбы с полным профилем. Качество затяжки проверяют, постукивая болты молотком массой 0,3-0,4 кг. При этом болты не должны смещаться и дрожать.

От самоотвинчивания гайки предохраняют контргайками или пружинными шайбами. Однако при динамических и вибрационных нагрузках этих мер недостаточно, поэтому в процессе эксплуатации следует систематически контролировать состояние монтажных соединений и подтягивать гайки на ослабевших болтах.

Соединения на высокопрочных болтах бывают сдвигоустойчивые и с несущими болтами. В сдвигоустойчивых соединениях болты непосредственно не участвуют в передаче усилий: все усилия, приложенные к сопрягаемым элементам, воспринимаются только за счет сил трения, возникающих между плоскостями сдвига. В соединении с несущими болтами наряду с силами трения между плоскостями сдвига в передаче усилий участвуют и сами болты, что позволяет повысить несущую способность одного болта в 1,5-2 раза по сравнению с болтом в сдвигоустойчивых соединениях.

Поверхности соединяемых элементов в этих случаях обрабатывают, как под обычные болтовые соединения. Перед постановкой болтов, шайб и гаек удаляют консервирующую смазку. Для этого их в решетчатой таре опускают в кипящую воду, а затем в емкость со смесью 15% минерального масла и 85% неэтилированного бензина.

При сборке, монтаже металлоконструкций особое внимание уделяют натяжению соединяемых элементов. Существует несколько способов определения усилий натяжения болтов. На строительной площадке часто применяют метод косвенной оценки усилий натяжения через крутящий момент, которых необходимо приложить к гайке.

Крутящий момент М определяют из выражения: М = КР·а, где Р — Усилие натяжения болта, Н; d — номинальный диаметр болта, мм; К — коэффициент закручивания болта.

Натяжение болтов контролируют выборочно: при числе болтов в соединении до 5 — все болты, при 6-20 — не менее 5 болтов и при большем числе — не менее 25 % болтов в соединении. Если при контроле обнаруживается, что хотя бы один болт не удовлетворяет установленным требованиям, то проверяют все болты. Головки проверенных болтов окрашивают, а все соединения зашпаклевывают по контуру.

Источник

Adblock
detector