Bktp-omsk.ru

Делаем сами
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сварные и болтовые соединения металлических конструкций

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.

Наиболее популярные сегодня техники соединения металлоконструкций – это сварная и болтовая. Есть также клёпка и пайка, но они используются далеко не так часто.

Сварное соединение

Неоспоримое преимущество сварного метода соединения – это герметичность шва, которая предохраняет конструкцию от попадания влаги между деталями. Сварка хороша тем, что, имея соответствующие навыки, вы можете прикрепить к основной конструкции детали совершенно любой формы и в самых разных положениях. Болтовое соединение такой вариативности не обеспечит, так как у него есть свои пространственные ограничения. И, наконец, сварное соединение – достаточно дешевый процесс.

Что касается недостатков сварки, здесь нужно сказать о том, что от сильного локального нагрева увеличивается подверженность коррозии, и металл может повести. Кроме того, сварочное соединение невозможно без наличия определенного инструментария: тут и сварочный аппарат, и кабели, и щиток, и надежный источник тока. И, что самое главное – соответствующий высокоразвитый навык.

Болтовое соединение

В чем состоит преимущество болтового соединения перед сварным? Прежде всего, это возможность разобрать конструкцию. Это особенно важно, когда мы говорим о соединении элементов водопровода или других конструкций, элементы в которых требуется регулярно заменять. Ведь для того, чтобы проникнуть в конструкцию, она должна легко разбираться – но при этом все же быть очень прочной. Болты это обеспечивают.

К недостаткам болтового соединения можно причислить геометрическую ограниченность. Соединяемые элементы должны идеально совпадать поверхностями, все углы должны быть ровными – иначе прочность крепежных отверстий обеспечить невозможно.

Что надежнее?

На самом деле, если все условия соблюдаются на сто процентов – сварка делается профессионально, а болты скрепляют геометрически правильные элементы – то прочность двух соединений получается почти равной. Особенно, если конструкция делается для исключительно бытовых целей и не будет в будущем подвержена особо сильным нагрузкам.

Выводы

В конце концов, выбор метода соединения вы все равно сделаете, исходя из целей металлоконструкции. Собираете конструкцию сложных форм из различного проката? Выбираем сварное соединение. Если хотите иметь возможность разобрать конструкцию, тогда болтовое соединение – идеальный вариант.

Статья носит ознакомительный характер.
Не забывайте консультироваться со специалистами.

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.

8.Сварные соединения элементов металлических конструкций. Стыковые сварные соединения. Соединения с угловыми швами и их расчет

Наиболее распространенными видами соединений металлических строительных конструкций являются сварные. В настоящее время более 95% стальных конструкций выполняется с соединениями на сварке при

изготовлении и более 60% на монтаже. Сварка упрощает конструктивную форму соединения, дает экономию металла, позволяет применять высокопроизводительные механизированные способы, что

значительно уменьшает трудоемкость изготовления конструкций.Кроме сварных соединений, в металлических конструкциях применяются болтовые.

Сварка представляет собой процесс молекулярного соединения свариваемых металлов путем местного нагрева их до жидкого состояния (сварка плавлением) или вязкого (сварка давлением).

В современном строительстве для соединения элементов получила распространение главным образом электродуговая сварка. Ограниченное применение находят контактная сварка, газовая, сварка трением, холодная,ультразвуковая.

Электродуговая сварка основана на явлении возникновения дуги между металлическим стержнем (электродом) и свариваемыми деталями

Способы сварки металлических конструкций :

Расчет и конструирование сварных соединений.Стыковые соединения

Расчет сварных стыковых соединений на центральное растяжение или сжатие производится по формулеN / (t lw ) ≤ Rwy γс, где N – внешнее усилие, приложенное к соединению; t – расчетная толщина шва, равная толщине наиболее тонкого из соединяемых элементов, если невозможно обеспечить полный провар по толщине свариваемых элементов путем подварки корня шва, в формуле вместо t следует принимать 0,7t; lw – расчетная длина шва, равная полной ширине соединяемых элементов за вычетом 2t, учитывающих низкое качество шва в зонах зажигания (непровар) и прерывания (кратер) Rwy – расчетное сопротивление сварного стыкового соединения равно р сварочной дуги. Расчетному сопротивлению основного металла Ry при сжатии, а также при растяжении, если применяются физические методы контроля качества сварных швов Если физические методы контроля качества шва, работающего на растяжение, не используются, то следует принимать Rwy = 0,85 Ry

Читать еще:  Настилы мезонина: виды и особенности

Соединения с угловыми швами

Сварные соединения с угловыми швами при действии продольной и поперечной сил рассчитываются на условный срез по двум

сечениям (рис. 10.28): – по металлу шва (сечение 1-1):

N / (βf kf lw) ≤ Rwf γwf γc; – по металлу границы сплавления (сечение 2-

2):N / (βz kf lw) ≤ Rwz γwz γc.

Расчетные сопротивления сварных соединений Rwf – при расчете по металлу шва и Rwz – при расчете по металлу границы сплавления. Коэффициенты условий работы шва и , равные 1,0 во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах Ι1, Ι2, ΙΙ2 и ΙΙ3, для которых γwf =0,85 для металла шва с нормативным сопротивлением Rwun = 410 МПа и γwz = 0,85 –

для всех сталей.βf и βz – коэффициенты, учитывающие глубину проплавления шва и границы

9. Болтовые соединения. Работа и расчёт болтовых соединений на обычных болтах. Соединения на высокопрочных болтах

Работа на сдвиг является основным ви­дом работы большинства соединений, при­чем в разных соединениях она имеет свои особенности.

В соединениях на болтах, силы стя­гивания болтами, а следовательно, и развивающиеся силы трения между сое­диняемыми элементами при действии сдви­гающих сил недостаточны для полного восприятия этих сдвигающих сил.

Работу такого соединения можно разбить на четыре этапа. На 1-м этапе, пока силы трения между сое­диняемыми элементами не преодолены, сами болты не испытывают сдви­гающих усилий и работают только на растяжение, все соединение работает упруго. При увеличении внешней сдвигающей силы силы внутреннего трения оказываются преодоленными и наступает 2-й этап -сдвиг всего соединения на величину зазора между поверхностью отвер­стия и стержнем болта. На 3-м этапе сдвигающее усилие в основном передается давлением поверхности отверстия на стержень болта; стер­жень болта и края отверстия постепенно обминаются; болт изгибается, растягивается, так как головка и гайка препятствуют свободному изги­бу стержня. Постепенно плотность соединения расстраивается, силы тре­ния уменьшаются и соединение переходит в 4-й этап работы, характери­зующийся его упругопластической работой. Разрушение соединения про­исходит от среза болта, смятия и выкола одного из соединяемых элементов или отрыва головки болта.

Расчет прочности болтовых соединений производится в предположении равномерного распределения усилий между болтами по формулам:

;

на смятие болтов

;

на растяжение болтов

,

где N – расчетное значение продольной силы, действующей на соединение;

n – число болтов в соединении;

ns – число расчетных срезов одного болта;

γb – коэффициент условий работы болтового соединения;

— расчетная площадь сечения стержня болта;

Rs, Кр, Rt – расчетные сопротивления на срез, смятие и растяжение болтов;

d – наружный диаметр стержня болта;

— наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении.

При проектировании болтовых соединений обычно определяют количество болтов, заданного класса прочности, необходимое для восприятия внешнего усилия N:

из условия прочности на срез

;

из условия прочности на смятие

:

из двух полученных значений n принимают наибольшее.

Монтажные соединения на высокопрочных стальных болтах следует рассчитывать в предположении передачи действующих в стыках и прикреплениях усилий через трение. При этом распределение продольной силы между болтами следует принимать равномерным.

8.10. Расчетное усилие Qbh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле

Rbh — расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта, определяемое согласно СНиП II-23-81;

— коэффициент условий работы соединения, принимаемый равным 0,8;

Abn — площадь сечения болта нетто, определяемая согласно СНиП II-23-81;

— коэффициент трения, принимаемый по табл. 40;

— коэффициент надежности, принимаемый по СНиП II-23-81.

Болтовые соединения

Различают несколько видов болтовых соединений. По числу поставленных болтов они подразделяются на олноболтовыс и многобол говыс, а по характеру передачи усилия в соединении от одного элемента к другому — на неелви- гоустойчивыс и един гоустойч иные (фрикционные). В неелвш оустоичивых соединениях сила затяжки гайкой не контролируется и считается, что усилие не передается через трение поверхностей соединяемых элементов. В соединениях же слвигоустойчивых сдвига­ющие силы передаются треним между соединяемыми элементами и учитываются при проектировании соединений. В соединениеях без контролируемого нагяжения могут ис­пользоваться болты различных классов прочности, в том числе и высокопрочные. В рас­четах таких соединений учитываются сопротивления растяжению, смятию и срезу без учета сил трения.

Болтовые соединения на высокопрочных болтах с контролируемым натяжением могут быть как фрикционными, так и фрнкцнонно-срезными (часть усилия перелается через трение поверхностей соединяемых элементов, а часть — через смятие, как при некон­тролируемом натяжении) 1 .

Результаты исследований показывают, что наиболее экономичным является фрик- ционно-срезное соединение. Однако в практике строительства, такие соединения при­меняются весьма редко, во-первых, из-за сложности точного учета распределения уси­лия между частью, передаваемой путем трения, и частью, передаваемой при работе на смятие соединяемых элементов, и. во-вторых, из-за возможной неупругой деформа­ции соединения, недопустимой для большинства сооружений, особенно статически неопределимых.

Типы болтовых соединений

Различают две конструктивные разновидности соединений — стыки и прикрепления элементов друг к другу.

Соединения элементов металлических конструкций. План.

    Анжела Ершова 4 лет назад Просмотров:

1 Соединения элементов металлических конструкций. План. 1. Сварные соединения. Общие сведения. 2. Расчет стыковых швов. 3. Расчет углового сварного шва на растяжение и сжатие. 4. Конструктивные требования, предъявляемые к сварным швам.. 5. Соединения на болтах и заклепках. 1. Сварные соединения. Общие сведения. Сварка основной тип соединений элементов металлических конструкций (свыше 90 % всех металлических конструкций являются сварными). Достоинства сварки: а) снижение расхода стали на %; б) уменьшение трудоемкости изготовления на 20 % и более; в) сравнительная простота автоматизации; г) возможность создания конструкций, невыполнимых при других типах соединений (например, фермы с узлами без фасонок). Преимущества сварки столь существенны, что она используется везде, где это возможно. Главный недостаток сварных конструкций чувствительность к концентрациям напряжений, в результате чего при воздействии низких температур и динамических нагрузок возможно хрупкое разрушение их. В строительстве чаще всего применяется электродуговая сварка ручная, полуавтоматическая и автоматическая. При этом методе между электродом и свариваемой деталью образуется электродуга. Глубина проникания наплавленного металла в основной называется проваром. Электроды для ручной сварки разделены на типы, обозначаемые буквой Э с цифрой. Цифра указывает размер временного сопротивления разрыву металла шва в кг/мм 2. Например, Э60 электрод, у которого шов имеет br = 60 кг/мм 2 = 590 МПа. Буква А ставится сзади, если шов отличается повышенной пластичностью, например Э42А Типы сварных швов Сварные швы По конструктивному признаку Стыковые Угловые прямые лобовые косые фланговые косые

2 Прямой стыковой шов Косой стыковой шов Угловые швы Сварные швы по способу изготовления заводские (их делают на заводе-изготовителе) монтажные (выполняют на строительной площадке) На чертежах монтажные швы обозначают крестиками. Сварные швы в зависимости от числа слоёв, накладываемых при сварке однопроходные (выполняемые за один проход) многопроходные При сварке за один проход накладывается шов высотой до 8мм.

3 Сварные швы по положению в пространстве нижние; вертикальные; горизонтальные; потолочные Для улучшения качества шва при толщинах более 8 10 мм кромки стыкуемых элементов необходимо скашивать. Разделки кромок бывают V, X, К и U.образные.

4 При выполнении соединений могут возникать пороки шва (некачественные участки): в начале движения электрода непровар, при отрыве электрода кратер. Наличие некачественных участков шва учитывается в расчетах уменьшением длины шва по сравнению с длиной соединяемых элементов. Для устранения этих недостатков, швы начинают и заканчивают на технологических планках, при этом расчетная длина шва принимается равной длине соединяемых элементов. Технологические планки после выполнения шва обрубаются, а шов шлифуется. 3 технологическая планка 1.2. Виды сварных соединений Сварные соединения Стыковое соединение Соединение внахлестку Тавровое соединение (впритык) Угловое соединение Комбинированное соединение Стыковое соединение. Прямой стыковой шов.

5 Стыковое соединение. Косой стыковой шов. Соединение внахлестку. Угловые швы. Тавровое соединение. Угловые швы Угловое соединение. Угловые швы Комбинированное соединение. 1 стыковой шов 2 угловые швы 2. Расчет стыковых швов. Стыковые швы самые надежные, они вызывают наименьшие концентрации напряжений. Стыковые швы при сжатии равнопрочны основному металлу, а при растяжении прочность их на 15% меньше. Слабое место любого шва его начало и конец, поэтому расчетную длину шва принимают меньше фактической длины (на непровар в начале и на кратер в конце шва, являющиеся концентраторами напряжений). В стыковых швах длина шва уменьшается на две толщины соединяемых элементов. При работе на растяжение или сжатие стыковой сварной шов рассчитывается по формуле

6 N R y c, tl n где l расчетная длина шва; l l 2t ; t расчетная толщина шва, равная наименьшей толщине соединяемых элементов; R расчетное сопротивление стыкового шва (при работе на растяжение, изгиб y R 0, 85 R R ). y R y ; в остальных случаях y y Применяя для соединения листов, косые стыковые швы, тем самым увеличиваем длину шва, и при углах наклона швов 7 4. Конструктивные требования, предъявляемые к сварным швам. Для предупреждения возможности хрупкого разрушения сварного шва необходимо: а) предпочитать стали спокойных плавок, марку стали и материалы для сварки выбирать строго в зависимости от условий работы конструкции; б) стремиться к снижению концентраций напряжений, сварочных напряжений и деформаций. Особенно опасны концентраторы, расположенные в сильно напряженных сечениях и ориентированные поперек направления растягивающих напряжений; в) избегать сварки при низких температурах. Для уменьшения концентрации напряжений необходимо: а) избегать пересечений швов и скоплений их в одном месте; б) принимать число и размеры сварных швов минимально необходимыми; в) предпочитать угловым швам стыковые (с подваркой корня); г) избегать резких геометрических концентраторов напряжений (острых и прямых входящих углов, надрезов, щелей, резких изменений сечений и т. п.); д) переходы от одной толщины (ширины) к другой устраивать плавными; 5.Соединения на болтах и заклепках. Болтовые соединения применяют для соединения металлических конструкций при монтаже. Болтовые соединения металлических конструкций по сравнению со сварными соединениями более металлоемки, и отверстия для болтов ослабляют сечения соединяемых элементов, но их использование значительно проще, так как не требуют сварочного оборудования. Болты Грубой точности Класс точности С Нормальной точности Класс точности В Повышенной точности Класс точности А Высокопрочные Болты грубой и нормальной точности используются трех диаметров 16, 20, 24мм и двух классов прочности 5.8 и 5.6 (первое число, умноженное на 100, определяет минимальное временное сопротивление, МПа; произведение чисел, умноженное на 10, равно пределу текучести, МПа). Отверстие для болта грубой и нормальной точности делают на 2мм больше диаметра стержня. Это очень облегчает постановку болтов: их можно ставить даже при небольшом несовпадении центров отверстий (так называемой черноте). Но из-за больших зазоров в соединениях при работе их на срез наблюдаются и большие сдвиги. Применение болтов грубой и нормальной точности: а) на монтаже для фиксации положения элементов; б) в случаях, когда болты работают на растяжение, а значительные вертикальные силы (при креплении ферм, ригелей рам и т. п. воспринимают специальные упоры столики. Болты повышенной точности отверстия для таких болтов просверлены на проектный диаметр. Соединение на таких болтах малодеформативно. Это улучшает работу соединения.

Читать еще:  Крепление металлической балки к кирпичной стене

8 Основной вид работы болтовых (заклепочных) соединений работа на сдвиг. При этом болты могут разрушаться от перерезывания их стержней по плоскости среза или от смятия поверхностей отверстий сопрягаемых элементов. Силы смятия могут вызвать выкол между отверстием и краем элемента. Кроме того, болтовые соединения могут работать на растяжение. Расчет прочности болтовых (заклепочных) соединений производится в предположении равномерного распределения усилий между болтами или заклепками. Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом, определяют по формулам: — на срез Nb Rbs b Ans ; — на смятие N R d t, где bs bp b bp b R, R расчетные сопротивления болтовых соединений, принимаются по таб. 58*, 59* СНиП II-23-81*; 2 А расчетная площадь сечения стержня болта, определяется по формуле A d / 4 ; t наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; n число расчетных срезов одного болта; s b — коэффициент условия работы болтового соединения, принимается по таб.35* СНиП II-23-81*. Количество болтов в соединении при действии продольной силы следует определять по формуле: N n n, cn min

9 где N min — меньшее из значений расчетного усилия для одного болта, взятое из условий прочности на срез или смятие. Болты расставляются рядами или в шахматном порядке. Расстояние между центрами болтов и от центра болта до края элемента определяются по таб. 39* СНиП II-23-81*. Размещение болтов рядами Размещение болтов в шахматном порядке

БОЛТОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ. — презентация

Презентация была опубликована 5 лет назад пользователемЕлизавета Нелидова

Похожие презентации

Презентация на тему: » БОЛТОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ.» — Транскрипт:

1 БОЛТОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

2 1 Общие соображения В строительстве применяются: Обычные болты с гайкой и шайбой; Фундаментные (анкерные) болты; Самонарезающие болты. Болтовые соединения, в отличие от сварных, имеют более простую технологию выполнения и поэтому широко применяются при монтаже. Монтажные болты устанавливаются примерно в 2 раза быстрее, чем производится сварка. Болтовое соединение является разъёмным. Однако болтовые соединения по сравнению со сварными являются более металлоёмкими и весьма деформативными. Последний недостаток устраняется применением фрикционных соединений на высокопрочных болтах.

3 2 Условные обозначения Постоянные болты в заводских и монтажных соединениях Временные болты в монтажных соединениях Высокопрочные болты Условные обозначения

4 3 Классы точности болтов В зависимости от требований к точности диаметра болтов различают три класса точности (А, B, C): Класс точности болтов Характеристика Допуск на отклонение диаметра болта от номинального АБолты повышенной точности– 0,3 мм ВБолты нормальной точности 0,52 мм СБолты грубой точности 1,0 мм в соединениях на болтах классов точности В и С диаметр отверстия превышает диаметр болта на 2…3 мм (в отдельных случаях – на 3…5 мм), что позволяет просверливать отверстия в каждой детали в отдельности – это «чёрные» болты; в соединениях на болтах класса точности А диаметр отверстия не должен превышать диаметр болта более чем на 0,3 мм (такие отверстия получают, например, сверлением их на проектный диаметр в собранных элементах) – это «чистые» болты; раньше они использовались в особо ответственных соединениях, а сейчас из-за трудоёмкости установки их применяют редко (более эффективными являются высокопрочные болты). В зависимости от требований к точности диаметра отверстий различают «чистые» и «чёрные» болты:

5 4 Классы прочности болтов Наиболее широко применяют болты классов прочности 5.8 и 5.6 диаметром 16, 20, 24 мм. Характеристика Болты обычной прочности Высокопрочные болты Применяемая сталь малоуглеродистая низколегированная Классы прочности болтов 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; ; 12.9 первое число, умноженное на 100, равно временному сопротивлению, МПа; произведение чисел, умноженное на 10, равно пределу текучести, МПа. 5.8 В зависимости от прочностных характеристик болты делят на классы прочности: (классы прочности записываются через точку)

6 5 Виды болтовых соединений Наиболее широкое распространение получили следующие виды болтовых соединений: Срезные соединения — воспринимают внешние усилия вследствие сопротивления болтов срезу и соединяемых элементов смятию, вследствие чего обладают повышенной деформативностью. Фрикционные соединения (сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах) — воспринимают внешние усилия вследствие сопротивления сил трения, возникающих по контактным плоскостям соединяемых элементов от предварительного натяжения болтов. Усилия натяжения контролируют, а соединяемые поверхности подвергают обработке. Фрикционно-срезные соединения (комбинированные). Фланцевые соединения — воспринимают внешние усилия вследствие сопротивления болтов растяжению; здесь несущая способность болтов используется наиболее полно.

7 6 Работа болтового соединения на срез и смятие Смятие поверхности отверстия Срез болта Двухсрезное соединение Односрезное соединение

8 7 Расчёт болтового соединения на срез и смятие Расчётное усилие, воспринимаемое одним болтом при его работе на срез: Расчётное усилие, воспринимаемое одним болтом при работе поверхности отверстия на смятие: R bs – расчётное сопротивление болта срезу (по табл. 58* СНиП); b – коэффициент условий работы болтового соединения (по табл. 35* СНиП); неравномерность работы много болтового соединения учитывается коэффициентом b = 0,9; A b – площадь сечения болта (по табл. 62* СНиП); n s – расчётное число срезов болта. R bp – расчётное сопротивление смятию соединяемых элементов (по табл. 59* СНиП); d b – диаметр болта; t min – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении. Необходимое число болтов в соединении : где

9 8 Расчёт болтового соединения на растяжение Расчётное усилие, воспринимаемое одним болтом при его работе на растяжение: R bt – расчётное сопротивление болта растяжению (по табл. 58* СНиП); A bn – площадь сечения нетто болта (по табл. 62* СНиП). Фланец

10 9 Расчёт фрикционного соединения на высокопрочных болтах Расчётное усилие, воспринимаемое одной поверхностью трения соединяемых элементов: R bh – расчётное сопротивление высокопрочного болта растяжению; R bh = 0,7 R bun (R bun – наименьшее временное сопротивление разрыву, определяется по табл. 61* СНиП); b – коэффициент условий работы болтового соединения, зависящий от количества болтов (п * СНиП); A bn – площадь сечения нетто болта (по табл. 62* СНиП); — коэффициент трения, зависящий от качества обработки поверхностей (по табл. 36* СНиП); h – коэффициент надёжности, зависящий от вида нагрузки (статическая или динамическая), разности номинальных диаметров отверстий и болтов (1…6 мм), способа регулирования натяжения. Необходимое число болтов в соединении : Контролируемое усилие натяжения болта : n f – количество поверхностей трения соединяемых элементов.

11 10 Конструктивные требования к размещению болтов Минимальные расстояния между центрами отверстий болтов назначаются из условия прочности материала соединяемых элементов. Максимальные расстояния между центрами отверстий болтов назначаются — при сжатии – из условия устойчивости соединяемых элементов на участке между болтами; — при растяжении – из условия обеспечения плотного соединения элементов во избежание попадания в зазоры влаги и пыли, способствующих коррозии. t min s2s2 s2s2 s1s1 dbdb s 1 2,5 d b s 1 8 d b s 1 12 t min s 2 2 d b s 2 4 d b s 2 8 t min Размещение болтов осуществляется в соответствии с конструктивными требованиями (табл. 39 СНиП).

12 11 Конструктивные требования к размещению болтов Болты размещают в рядовом или шахматном порядке. Линии, проходящие по центрам болтов, называют рисками. Расстояния между рисками вдоль усилия называют шагом, а поперёк – дорожкой. Шаг Дорожка Риски Дорожка Шаг Риски Рядовое размещение Шахматное размещение

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Соединения металлических конструкций предназначены для сопряжения отдельных элементов между собой. Выбор вида соединения зависит от вида напряженного состояния соединяемых элементов; величины и характера действующей нагрузки; формы сопрягаемых элементов; условий работы соединения и др.

В металлических конструкциях применяют в настоящее время сварные, болтовые и заклепочные соединения.

Сварные соединения — наиболее распространенные соединения. Они требуют на изготовление меньше времени и металла по сравнению с заклепочными и болтовыми соединениями. Применение сварки обеспечивает высокую прочность соединения, автоматизированный процесс, высокое качество сварного шва при выполнении его не только в заводских условиях, но и в построечных. Благодаря этому сварные соединения применяются во всех металлических конструкциях.

Болтовые соединения, как и сварные, находят широкое применение в металлических конструкциях. Они применяются в монтажных и рабочих соединениях сборно-разборных и стационарных конструкций. Их достоинство: простота и надежность соединения; недостатки: повышенный расход металла на конструкцию вследствие ослабления сечения сопрягаемых элементов отверстиями, податливость (деформативность) соединения, ввиду наличия зазоров между болтом и отверстием. В настоящее время используют соединения с высокопрочными болтами, работающими на срез и на растяжение. Достоинством этих соединений является их меньшая деформативность, однако трудоемкость такого соединения возрастает.

Заклепочные соединения в настоящее время находят ограниченное применение, поскольку они наиболее трудоемки и дорогостоящи по сравнению с двумя предыдущими. Однако надежность заклепочных соединений при знакопеременных и вибрационных нагрузках определяет область их применения в конструкциях с тяжелым режимом работы (железнодорожных мостов, промышленных этажерок при динамических воздействиях и др.).

Смотрите также:

Хотя металлы негорючи, но металлические конструкции зданий необходимо специально защищать от действия огня. Это объясняется тем, что при нагревании .

В последние годы широкое применение находят легкие металлические конструкции (ЛМК). Применение ЛМК по сравнению с традиционными металлоконструкциями снижает .

Металлические конструкции необходимо монтировать в соответствии с чертежами КМД (конструкции, металлические, деталировка), разработанными по рабочим .

Металлические конструкции широко применяются в современном строительстве при возведении общественных и промышленных зданий и сооружений. .

Металлические конструкции для защиты от коррозии окрашивают масляными красками, пентафталевыми эмалями ГФ-230 и ПФ-115, нитроглифталевыми эмалями НЦ-132К, .

В настоящее время для всех развитых стран мира ведущим направлением эффективного металлостро-ительства является применение легких металлических конструкций .
bibliotekar.ru/spravochnik-78/115.htm

Металлические конструкции для защиты от коррозии окрашивают масляными красками, пентафталевыми эмалями ГФ-230 и ПФ-115 (ГОСТ 6465—76), нитроглифталевыми .

Монтаж металлических конструкций. Методы монтажа металлических конструкций почти не отличаются от монтажа железобетонных. Однако выполнение отдельных работ .

Строительные металлические конструкции, большей частью работающие во влажном воздухе, подвержены, в основном, электрохимической коррозии, .

Если металлические конструкции, заменить нельзя,, их покрывают лаками, эмалями. Образующаяся при этом пленка предохраняет металл от действия внешней среды. .

8.1.2. Болтовые соединения

Болты применяют для соединения металлических конструкций при их монтаже. Болтовые соединения металлических конструк­ций по сравнению со сварными соединениями более металлоем­ки, и отверстия для болтов ослабляют сечение соединяемых эле­ментов, но их использование значительно проще, так как не тре­бует сварочного оборудования.

Различают болты грубой, нормальной и повышенной точнос­ти, а также высокопрочные болты. Болты делятся на классы, ко­торые обозначаются двумя цифрами (например, 4.8), класс болта принимается по табл. 57* СНиП 11-23-81* в зависимости от кли­матического района строительства и характера болтового соеди­нения, в конструкциях рекомендуется применять болты класса 5.6 нормальной точности.

Болты грубой и нормальной точности различаются величиной допуска на отклонение диаметра болта от его номинала. Болты ставятся в отверстия диаметром на 2—3 мм больше диаметра бол­та. Отверстия выполняются продавливанием или сверлением в от­дельных элементах. При таком выполнении отверстий в собран­ном состоянии отверстия в элементах совпадают не полностью, что приводит к неравномерной работе отдельных болтов и повы­шает деформативность соединения (класс точности В и С).

Болты повышенной точности обтачиваются на станках и име­ют строго цилиндрическую форму. Диаметр отверстия под такие болты превышает диаметр болта не более чем на 0,3 мм. Отвер­стия выполняют в заранее собранных элементах сверлением или рассверливая продавленные отверстия. Болты в таких соединениях сидят плотно, что улучшает работу соединения (класс точности А), но выполнение таких соединений усложняется из-за требований повышенной точности.

Читать еще:  Технология напыления

Высокопрочные болты являются болтами нормальной точности, т.е. ставятся в отверстия большего, чем болт, диаметра. Гайки вы­сокопрочных болтов затягиваются специальными ключами, позво­ляющими контролировать усилие затяжки. Полученное соединение работает за счет сил трения, которые возникают при действии на него сдвигающих сил. Для увеличения сил трения поверхность со­единяемых элементов очищают, обрабатывают дробеструйными аппаратами, проводят огневую очистку и не окрашивают.

Работа и расчет болтовых соединений, выполненных на болтах грубой, нормальной и повышенной точности

В соединениях, работающих на сдвиг (рис. 8.10), расчет ведут на срез болта и на смятие болтами металла соединяемых элемен­тов. В соединениях, выполненных на болтах грубой, нормальной и повышенной точности, силы трения, возникающие при дей­ствии сдвигающих сил на соединение, не учитываются.

При расчете на растяжение (рис. 8.11) проводят расчет проч­ности на растяжение болтов, при этом учитывают площадь болта нетто (по диаметру нарезанной части).

Расстояние между центрами болтов в любом направлении:

• минимальное 2,5*/ (для соединяемых элементов из стали с пределом текучести свыше 380 МПа — 3сі);

• максимальное 8*/или 12/.

Расстояние от центра болта до края элемента:

• минимальное вдоль усилия 2*/;

• минимальное поперек усилия, при обрезанных кромках ли­стов 1,5*/, прокатных кромках 1,2(1;

• максимальное 4*/ или 8/.

Расстояние от центра болта до края элемента для высокопроч­ных болтов:

• минимальное при любой кромке и любом направлении уси­лия 1,3сечения при­менять древесину второго и третьего сортов.

При изготовлении клееных конструкций влажность древесины должна быть не более 15%, доски строганые, толщиной обычно не более 33 мм. После выполнения клееной конструкции она стро­гается. В элементах прямоугольного сечения слои склеиваемых досок можно располагать горизонтально и вертикально. Стыки досок выполняют, как правило, зубчатым шипом и реже соеди­нением на «ус» (рис.

По длине элемента стыки соседних соединяемых элементов дол­жны располагаться вразбежку с расстоянием между стыками не менее 20 толщин наиболее толстой соединяемой доски или бруска. При этом в одном сечении конструкции соединяют не более 25% всех досок или брусков, в том числе в наиболее напряженной зоне не более одной доски или бруска. Швы склеиваемых кромок в па­кетах следует сдвигать не менее чем на толщину слоя 6 (рис. 8.16, а).

Рис. 8.16. Сечения клееных балок: а) балка из досок, склеенных горизонтально; б) балка из досок, склеенных вертикально и горизонтально;

в) балка таврового сечения; г) клееная балка с фанерной стенкой

Нагельные соединения применяются для сплачивания сжатых или растянутых элементов (досок, брусьев, бревен), они работа­ют на восприятие сдвигающих усилий. К цилиндрическим наге­лям относятся: стальные стержни (штыри, болты), стальные труб­чатые стержни, деревянные стержни (из дуба), гвозди, шурупы т.п.

При расчете нагельных соединений различают симметричные и несимметричные соединения (рис. 8.17). Нагели в соединениях работают на изгиб, а соединяемые элементы на смятие. При рас­чете нагельных соединений определяют усилие, воспринимаемое одним нагелем при изгибе, — Т„ и при смятии средних и крайних элементов — Тс, Тв (табл. 8.4) и по наименьшему значению уси­лия находят требуемое количество нагелей пн:

где пш —- число расчетных швов одного нагеля.

Нагели в соединении располагаются рядами или в шахматном порядке, гвозди могут располагаться также и косыми рядами. Рас­стояние между нагелями определяется в соответствии с указани­ями пп. 5.18, 5.19, 5.20, 5.21 СНиП И-25-80.

Рис. 8.17. Нагельные и гвоздевые соединения: а) симметричное на болтах или штырях; .6) несимметричное на болтах или штырях; в) симметричное на гвоздях; г) несимметричное на гвоздях, где а — толщина крайних элемен­тов, а также более тонких элементов односрезных соединений, см; с — толщина средних элементов, а также равных по толщине или более толстых элементов односрезных соединений, см

Выполняя нагельное соединение на стальных цилиндрических нагелях, часть штырей заменяют болтами (25—40%), что препят­ствует расслоению соединяемых элементов. Длина штырей при­нимается равной толщине соединяемых элементов, концы шты­рей закругляют. Нагели, за исключением гвоздей диаметром до 6 мм, ставятся в заранее просверленные отверстия диаметром на 0,2—0,5 мм меньше диаметра нагеля. Гвозди диаметром до 6 мм забиваются без сверления отверстий.

Что лучше при соединении металлоконструкций болтовое или сварное соединение

Современные металлоконструкции, это, как правило, сборные изделия. Точнее до девяноста пяти процентов металлоконструкций, являются сборными.

Они делаются сборными по нескольким причинам:

— сборную металлоконструкцию легче изготовить, чем цельнометаллическую;

— на сборную конструкцию уходит меньше материала, чем на цельнометаллическую;

— сборную конструкцию легче перевезти к необходимому месту;

— если в сборной конструкции что то ломается, то чаще всего необходимо заменить один элемент для восстановления, а не менять все.

Для соединения элементов металлоконструкций наиболее распространены два способа:

— соединение с помощью сварки;

— соединение с помощью ботов.

Кроме этих соединений может быть использована пайка, или клепка, но они значительно реже применяются.

По стоимости соединение с помощью ботов. И соединение при помощи сварки примерно равны, подробнее можно посмотреть прайс лист монтажа металлоконструкций.

Какие преимущества у ботового соединения

— Болтовое соединение позволяет многократно собирать и разбирать узел.

— Болтовое соединение может соединять детали не только из металла, но и другого материла, что сварка сделать просто не может.

— Для выполнения болтового соединения не требуется особой квалификации и подготовки.

— Для выполнения болтового соединения не требуется специального оборудования, а только наличие ключей и метизов.

Недостатки ботового соединения

— Для создания болтового соединения требуется точное сопряжение металлических деталей конструкции, геометрия изделий должна точно подходить. Особенно сложно выполнить точные сопряжения, когда болтами стягиваются не две детали, а больше.

— При помощи болтового соединения можно соединять детали только определенной формы.

Преимущества сварочного соединения

— Сварочное соединение обладает хорошей герметичностью.

— Сварочное соединение относительно не высоко по своей стоимости.

— Сварочное соединение позволяет соединять детали в точках ограниченного свободного пространства. При помощи сварочного соединения можно скреплять детали разных форм.

Недостатки сварочного соединения

— При сварке металл нагревается и после остывания в нем накапливаются остаточные напряжения. Остаточные напряжения могут отрицательно влиять на прочность конструкции.

— Металл в месте сварки становится наиболее уязвим для воздействия коррозии. Особенно негативно нагрев действует на оцинкованные детали. После выгорания цинка, они становятся не защищенными от коррозии.

— Для выполнения сварочного соединения требуется квалифицированный специалист с опытом работы.

— Для сварочных работ необходим сварочный аппарат, сварочная маска, наличие источника электричества.

Если сравнить по прочности оба соединения, то можно сказать, что они условно равны. Хотя это все зависит от качества сварочного шва, и от толщины и количества болтов.

Из выше описанного можно сделать следующий вывод:

Сварочное соединение удобнее и целесообразнее использовать, когда конструкция состоит из разного вида форм и прокатов.

Болтовое соединение стоит использовать при возможности геометрических форм деталей для сопряжения, а также в условиях, где использование сварки является затруднительным.

Соединение металлических конструкций

В процессе возведения сооружений элементы металлических конструкций необходимо соединять между собой. Эти соединения осуществляются с помощью электросварки, болтовых и заклепочных соединений.
Рассмотрим два основных варианта соединений металлоконструкций, которые компания Fire-Steel использует при монтаже стальных конструкций.

Соединение металлоконструкций сваркой

Большая часть монтажных соединений выполняется при помощи сварки, меньшая – болтами, еще реже используются заклепки. Это оказывает виляние на стоимость монтажа металлоконструкций – сварные соединения наиболее дешевые. Соединение заклепками наиболее трудоемкое, однако, в некоторых случаях необходимо использовать только его. Примером может быть здание кузнечно-прессового цеха, для создания несущей металлоконструкции которого нельзя применять болты или сварку – от постоянной вибрации, создаваемой кузнечным оборудованием, эти соединения неизбежно разрушатся.
Сварку используют, когда требуется жесткое соединение конструкций, с плотным прилеганием элементом и водо- и газонепроницаемым швом. Только таким способом соединяют листовые конструкции в кожухах доменных и термических печей, резервуарах, пылеуловителях и газгольдерах. Среди опорных конструкций сварное соединение используют для стыков колонн с подкрановыми балками и стропильными фермами. Элементы стальных конструкций можно сваривать с элементами железобетонных. В таких случаях профили привариваются к закладным деталям.
Для получения качественного шва свариваемые детали плотно прижимаются друг к другу. В основном для этого используются грубые монтажные болты. В некоторых случаях для создания соединения используются дополнительные металлические стыковочные накладки.
Колонны, высота которых превышает 18 м, для транспортировки разделяются на отправочные элементы, размеры которых зависят от средств, используемых для транспортировки. Для монтажа части колонн собираются в единое целое. Стыки колонн при возведении одноэтажных зданий промышленного назначения обычно выполняются в части над краном, выше подкрановых балок. Торцы основной и надкрановой частей колонн, обработанные фрезерованием, стыкуются и свариваются по контуру стыка. Чтобы повысить жесткость соединения, используют стыковые листовые накладки.
Для монтажа подкрановых балок их опирают на соответствующие плиты колонн и соединяют сначала болтами, а затем заваривают. Дополнительные крепление балки производится к надкрановой части колонны при помощи тормозных конструкций. Они также первоначально присоединяются болтами и привариваются протяженным швом. Соединение ферм с колоннами выполняется аналогично.
Когда выполняется монтаж зданий из металлоконструкций, то большую важность имеет качество выполняемых сварных швов. Они проверяются внешним осмотром, которым можно определить отклонения от геометрических размеров, порезы, непровар или крупные поры. Поверхность шва должна быть гладкая или в мелких чешуйках, а наплавленный материал – одинаковую плотность. Допустимые размеры отклонений и дефектов указаны в нормативных документах.

Соединение металлоконструкций болтами

Болтовые соединения могут выполняться болтами различной точности в зависимости от назначения соединений и воспринимаемых им нагрузок. В основном используются крепежные изделия нормальной и повышенной точности. Для соединений, которые подвергаются нагрузке на срез, запрещено использовать болты нормальной и грубой точности.
Отверстия под болты высверливают или продавливают таким образом, чтобы диаметр отверстия превышал внешний диаметр болта на 2-3 мм. Это упрощает сборку, однако делает их менее стойкими к деформациям. По этой причине болты, относящиеся к грубым и нормальным по классу точности, используются только тогда, когда один элемент непосредственно опирается на другой. Примеры – соединения на опорных столиках, планках и фланцах.
Соединения, в которых используются болты повышенной точности, являются альтернативой заклепочным соединениям в труднодоступных местах. Для таких соединений диаметр отверстий выполняется больше диаметра болта на величину до 0,3 мм. При соблюдении этого требования болты сидят в отверстиях весьма плотно и хорошо выдерживают сдвигающую нагрузку.
Высокопрочные болты являются наиболее эффективными крепежными элементами. В них сочетается высокая несущая способность со значительной устойчивостью к деформациям. Такие болты могут использовать вместо заклепок практически во всех соединениях. Затяжка гаек для таких болтов производится ключами с храповым механизмом, что позволяет контролировать усилие затяжки.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector