Соединение металлических конструкций

Стальные фермы, балки и колонны, имеющие в стыках сборочные отверстия, фиксирующие взаимное расположение частей укрупняемых элементов, собирают на стеллажах в горизонтальном положении с применением болтов и пробок, которые фиксируют взаимное положение элементов и предотвращают их сдвиг. Если нет сборочных отверстий в местах соединения конструкций, то к стеллажам крепят фиксаторы, по которым определяют основные размеры укрупняемого элемента. Когда в собираемой конструкции в местах примыкания к фиксаторам имеются монтажные отверстия, то в фиксаторах также сверлят отверстия и конструкции крепят к фиксаторам болтами.

Болтовые соединения более металлоемки, чем сварные, так как требуют накладки и имеют ослабление сечений отверстиями.

Болт имеет головку, гладкую часть стержня длиной на 2-3мм меньше толщины соединяемых элементов пакета и нарезную часть стержня. В болтовое соединение, кроме болта, входят шайбы и гайки.

На монтаже болтовые соединения производят болтами обычной прочности и высокопрочными. Болты обычной прочности бывают грубой, нормальной и повышенной точности. Болты нормальной и повышенной точности отличаются от болтов грубой точности более высоким качеством обработки поверхности, не влияющим на расчетные характеристики прочности соединения. Это обстоятельство необходимо учитывать, так как взаимозаменяемость болтов возможна.

В соединениях на болтах обычной прочности усилия от одного элемента к другому передаются за счет работы кромок отверстий на смятие и стержня болта на срез. Различают соединения на высокопрочных болтах двух видов: сдвигоустойчивые и с несущими болтами.

В подготовку стыкуемых поверхностей входит, как всегда, их очистка от грязи, ржавчины, снега, льда, масла и пыли. 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. Кроме того, необходимо спилить напильником или срубить зубилом заусенцы на кромках деталей и отверстий, а также тщательно выправить неровности, вмятины, погнутости деталей соединения, которые могли возникнуть во время транспортировки конструкций, при их погрузке или разгрузке. Без выполнения этих работ обеспечить плотное взаимное соприкосновение всех деталей стыка невозможно.

Болтовые соединения допускается применять для всех групп стальных конструкций и алюминиевых конструкций.

17 стр., 8347 слов

Пассажирские вагоны: основные требования, конструкция их элементов

... Рис. 2. Планировка мягкого вагона с четырехместными купе 1.3 Конструкция кузовов пассажирских вагонов Кузов пассажирских вагонов по конструкции и размерам основных типов ... -- из штампованных корытообразных элементов размером 140x60x4 мм. Увеличена также жесткость и прочность настила гофрированного металлического ... мм и усилены диафрагмами в зоне их соединения. Концевые балки 1 сварены в форме швеллера ...

Применяются следующие виды болтовых соединений:

  • соединения на болтах с контролируемым натяжением;
  • соединения на болтах без контролируемого натяжения.

Как правило, для соединения несущих металлических конструкций применяют болты М16, М20, М24, М30, М36, М42, М48. Наиболее распространенные болты к применению М16, М20, М24. В маркировке болта М — резьба метрическая, число — обозначает диаметр стержня болта, мм.

Виды болтовых соединений

  • фрикционные (сдвигоустойчивые), в которых сдвигающие усилия воспринимаются силами трения, действующими на контактных поверхностях соединяемых элементов в результате натяжения болтов на проектное усилие;
  • срезные, в которых сдвигающие усилия воспринимаются сопротивлением болтов срезу, а соединяемых элементов — смятию;
  • фрикционно-срезные, в которых учитывается вся совокупность сопротивлений: болтов — срезу, соединяемых элементов — смятию и трению;
  • фланцевые, в которых затянутые на проектное усиление болты работают на растяжение при жестких фланцах или на растяжение с изгибом;
  • болтосварные, в которых сдвигающие усилия воспринимаются совместно силами трения от натяжения болтов и сварными швами;
  • болтозаклепочные, в которых сдвигающие усилия воспринимаются совместно силами трения от натяжения болтов и заклепками.

Фрикционные

Срезные соединения применяют в конструкциях, работающих при статической нагрузке, а также во вспомогательных конструкциях зданий и сооружений.

Фрикционно-срезные, Фланцевые, Болтосварные, Болтозаклепочные

Классы прочности болтов без покрытия или с защитными металлическими покрытиями принимают в зависимости от климатического района строительства здания или сооружения, устанавливаемого СНиП условий эксплуатации конструкций (рассчитываемых или не рассчитываемых на усталость), условий работы болтов (на срез или растяжение).

Для болтовых соединений, как правило, применяют болты, гайки и шайбы без покрытия. болтовой стальной металлический покрытие

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.

7 стр., 3317 слов

Резьба и резьбовые соединения

... изменения поперечного сечения и низкий КПД подвижных резьбовых соединений. Резьбы изготовляют либо пластической деформацией (накатка ... действующим стандартам, точность метрических резьб обозначают полем допуска среднего, наружного (для болта) или внутреннего ... требованиях к плотности (непроницаемости) трубных соединений. Применяют трубную резьбу при соединении цилиндрической резьбы муфты с конической ...

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.

Крепежные изделия с защитными металлическими покрытиями необходимо применять для соединений:

  • элементов конструкций с защитными металлическими покрытиями, наносимыми горячим способом или газотермическим напылением (цинковые или алюминиевые покрытия);
  • элементов антенных сооружений, мачт и опор линий электропередачи;
  • элементов конструкций, эксплуатируемых в среднеагрессивной среде по классификации СП 28.13330, совместно с лакокрасочными покрытиями;
  • элементов железнодорожных, городских и надводных мостов, газопроводов;
  • элементов конструкций, эксплуатируемых в условиях морской атмосферы.

Для соединений строительных металлических конструкций применяют:

  • болты с шестигранной головкой класса точности В (нормальной точности) по ГОСТ 7798 или класса точности А (повышенной точности) по ГОСТ 7805 с крупным шагом резьбы, диаметром от 12 до 48 мм, классов прочности 5.6, 5.8, 8.8, 10.9, 12.9 с техническими требованиями по ГОСТ Р 52627;
  • шестигранные гайки класса точности В (нормальной точности) по ГОСТ 5915 или класса точности А (повышенной точности) по ГОСТ 5927, классов прочности 5, 8, 10, 12 с техническими требованиями по ГОСТ Р 52628;
  • круглые шайбы к ним по ГОСТ 11371 исполнения 1 класса точности А с техническими требованиями по ГОСТ 18123.

Болтовые соединения стальных конструкций в зависимости от конструктивного решения соединения и воспринимаемых нагрузок выполняют на болтах грубой, нормальной и повышенной точности и на высокопрочных болтах. Болты грубой и нормальной точности не применяют в соединениях, работающих на срез.

Отверстия под такие соединения сверлят или продавливают. Диаметр отверстия больше диаметра болта на 2…3 мм, что значительно упрощает сборку соединений. Но при этом значительно возрастает де-формативность соединения, поэтому болты грубой и нормальной точности применяют для фиксации соединений непосредственного опира-ния одного элемента на другой, в узлах передачи усилий через опорный столик, в виде планок, а также во фланцевых соединениях.

Соединения на болтах повышенной точности применяют вместо заклепок в труднодоступных местах, где практически невозможно ставить заклепки. Диаметр отверстия в соединениях на таких болтах может быть больше диаметра болтов не более, чем на 0,3 мм. Минусовой допуск для отверстий не допускается. Болты в таких точных отверстиях сидят плотно и хорошо воспринимают сдвигающие силы.

11 стр., 5373 слов

Взаимозаменяемость и нормирование точности

... корпус 5. Нормирование точности резьбового соединения Согласно полученному заданию резьба имеет условное обозначение Из ГОСТ 24705-2004 и ГОСТ 9150-2002 выбираем номинальные значения среднего и внутреннего диаметров болта и гайки, величину ... Рабочие размеры, мм. 6. Расчет размерной цепи, Расчет размерной цепи методом полной взаимозаменяемости., Прямая задача. Дано: А 1 =18 мм А4 =8 мм Es A0 ...

Соединения на высокопрочных болтах сочетают в себе простоту установки, высокую несущую способность и малую деформативность. Они сдвигоустойчивы и могут заменять заклепки и болты повышенной прочности практически во всех случаях.

Сборка болтовых соединений на монтажной площадке включает следующие операции:

  • ¦ подготовка стыкуемых поверхностей;
  • ¦ совмещение отверстий под болты;
  • ¦ стяжка пакега соединяемых элементов стыка;
  • ¦ рассверловка отверстий до проектного диаметра и установка постоянных болтов.

Подготовка стыкуемых поверхностей заключается в очистке их от ржавчины, грязи, масла, пыли, выправлении неровностей. Спиливают или срубают заусеницы на кромках деталей и отверстий.

Совмещение отверстий всех соединяемых элементов достигают при помощи проходных оправок, диаметр которых немного меньше диаметра отверстия. Оправку забивают в отверстия, благодаря этому они совмещаются. Стяжка должна обеспечить необходимую плотность пакета соединяемых элементов. Пакет стягивают временными или постоянными сборочными болтами; после затяжки очередного болта дополнительно подтягивают предыдущий. Необходимую плотность собираемого пакета можно обеспечить при установке болтов в следующем порядке: первый болт ставится в центре, последующие — равномерно от середины к краям поля.

Установка постоянных болтов начинается после выверки конструкции. Болты ставят в той же последовательности, что и при стяжке пакета. Длины и диаметры болтов оговариваются проектом.

Гайки высокопрочных болтов затягивают тарировочным ключом, позволяющим контролировать и регулировать силу натяжения болтов. Для того чтобы болты выдерживали большие усилия затяжки, их изготовляют из специальных сталей и подвергают термической обработке. Болты позволяют иметь более плотное и монолитное соединение. Под действием сдвигающих сил между соединяемыми элементами возникают силы трения, препятствующие сдвигу этих элементов относительно друг друга.

Окончательно высокопрочные болты затягивают на проектное усилие после проверки геометрических размеров собранных конструкций. Заданное натяжение болтов обеспечивается одним из следующих способов регулирования усилий: по углу поворота гайки; по осевому натяжению болта; по моменту закручивания ключом индикаторного типа; по числу ударов гайковерта.

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.

11 стр., 5173 слов

Резцы, инструмент, режущий элемент, безопасность труда, токарный ...

... работы выполняются с помощью ручного или механизированного слесарного инструмента либо на станках. 1.Отрезной резец Токарные резцы классифицируют: по ... рый входит в соответствующие отверстия на передней стенке 7 ... (рез­цовая головка) с болтами 8 крепится к верхним ... 4, которая закрепляется гайкой 10. По направляющим 5 поворотной ... две вспомогательные режущие кромки. Для уменьшения трения вспомогательные ...

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.