Монтажные соединения стальных конструкций

Обновлено: 05.05.2024

При заводском изготовлении элементов и блоков пролетных строений используют, как правило, листовую и широкополосную сталь с толщиной листа от 6 до 60 мм, шириной 200—2400 мм и длиной 5—12 м. Кроме того, обычно для связей применяют фасонный прокат, т.е. уголки и швеллеры в широком диапазоне размеров. Для соединения деталей из указанного проката применяют все известные типы скреплений: заклепочные, болтовые, сварные, а также комбинированные.
Заклепочные соединения. В 70-х гг. на мостовых заводах прекратили производство пролетных строений с клепаными элементами. Ho потребность применения некоторых клепаных узлов осталась. Поэтому на предприятиях сохранили технологический процесс клепки (на скобе). В основном, это касается узлов и соединений конструкций, работающих в особо тяжелых (преимущественно северных) условиях, испытывающих ударные, знакопеременные нагрузки, обладающих низкой выносливостью. Кроме того, заклепочные соединения в несколько раз дешевле соединений на высокопрочных болтах (ВПБ), что немаловажно при определении стоимости строительства.
В мостах применяют заклепки диаметром 17, 20, 23, 26 и 29 мм (наиболее распространен диаметр 23 мм). Нагретый стержень заклепки полностью заполняет отверстие. За счет этого при сдвиге листов склепанного пакета относительно друг друга усилиями N, стержень заклепки работает на местное смятие напряжениями σсм по боковой поверхности и срез по плоскостям а—а и б—б (рис. 2.5).

Обычные болты (грубой, нормальной и повышенной точности) работают аналогично заклепкам. Ho в стальных пролетных строениях капитальных мостов их почти не применяют, а используют, в основном, во вспомогательных сооружениях.
В настоящее время основными типами соединений в данных конструкциях являются сварные и на высокопрочных (фрикционных) болтах. При изготовлении элементов мостовых конструкций в заводских условиях используют, в основном, электросварку. На строительной площадке при монтаже могут применять сварку или BПБ, а также комбинированные соединения, сочетающие в одном соединении и то и другое.
Соединения на высокопрочных болтах. Принципиальная схема соединения на ВПБ приведена на рис. 2.6. Такие соединения называют еще фрикционными, так как усилия с элемента на элемент при их относительном сдвиге силами Q передаются только за счет трения, возникающего по контактным поверхностям соединяемых деталей вследствие натяжения болтов силами Р.

Преимущества ВПБ по сравнению с клепаными соединениями связаны как с увеличением несущей способности одного скрепления (что приводит к сокращению их числа), так и с улучшением условий труда (меньше загрязнение воздуха при нагреве заклепок, шум и вибрация), с сокращением производственного цикла и числа технологических операций.
В металлоконструкциях применяют ВПБ типов 110, 110XЛ и 135. Цифровой индекс означает минимальное сопротивление болта разрыву в кН/см2, буквами XЛ обозначены изделия в северном исполнении.
Болты типов 110 и 110XЛ изготавливают из стали марки 40Х «селект», а типа 135 — из стали марок 30ХЗМФ и 30Х2НМФА. Гайки для ВПБ изготавливают из стали марок 35, 40, 35Х и 40Х, а шайбы — из стали марок ВСт5сп2, ВСт5пс2, 35 и 40. Механические характеристики ВПБ указаны в табл. 2.8.

В мостостроении используют болты диаметром 18, 22, 24 и 27 мм. Их длину выбирают в зависимости от толщины стягиваемого ими пакета. Номинальный диаметр отверстий под ВПБ в стыках и прикреплениях основных несущих элементов, определяющих проектное положение конструкции, принимается на 3 или 4 мм больше диаметра болтов размерами соответственно 18. 22 и 24. 27 мм. В прикреплениях элементов, не определяющих проектные положения конструкций, допускается рассверливать отверстия диаметром на 5. 6 мм больше диаметра болтов. Здесь не допускается контакт стержня болта с внутренней поверхностью отверстия, так как болт должен работать только на растяжение, без смятия, среза и изгиба.
Рабочие контактные поверхности соединяемых элементов и деталей перед постановкой ВПБ должны быть очищены от ржавчины, отстающей окалины, масляных пятен, грязи и грунтовки. Для этого нужно воспользоваться одним из перечисленных способов: пескоструйной или дробеструйной обработкой, газоплазменной обработкой (огневой очисткой), очисткой металлическими щетками, дробеметной обработкой, которая может быть дополнена газоплазменным нагревом поверхности металла в зоне отверстия до 250. 300°С.
После подготовки контактных поверхностей часто применяют клеефрикционое покрытие. Его несущая способность обеспечивается введением между соприкасающимися поверхностями промежуточного слоя из абразивного материала — карбида кремния (карборунда). Для образования клеефрикционного покрытия на поверхность наносят эпоксидный клей и внедряют в него порошковый абразивный материал. Клей защищает контактную поверхность от коррозии и удерживает выступающие над ним зерна абразивного материала, которые обеспечивают высокий и стабильный коэффициент трения в зоне контакта.
Такие покрытия можно наносить на обе соприкасающиеся поверхности, хотя обычно подобной предварительной обработке подвергается поверхность только одного из соединяемых элементов (фасонки или накладки). Поверхность другого элемента обычно очищают металлическими щетками или газоплазменным способом на строительной площадке перед монтажом.
Натяжение ВПБ на нормативное усилие производится динамометрическими ключами, ручными, гидравлическими или пневматическими гайковертами. Применяют два способа: закручивание гайки с обеспечением требуемого крутящего момента (натяжение но крутящему моменту) или поворот гайки на заданный угол от фиксированного начального положения (натяжение по углу поворота).
Технология сборки соединений на ВПБ, натяжения болтов, контроль технологических операций и другие вопросы более подробно изучают в дисциплине «Строительство мостов».
Сварные соединения. В последние десятилетия электросварка как вид соединения завоевала господствующее положение при изготовлении мостовых конструкций на заводах. На строительной площадке сварку используют при монтаже балочных сплошностенчатых пролетных строений автодорожных и городских мостов. За рубежом применяют также сварные стыки пролетных строений железнодорожных мостов.
Сваркой называется процесс образования неразъемного соединения отдельных частей из твердых материалов, происходящий в результате действия сил сцепления между атомами. Сущность процесса заключается в том, что кромки свариваемых деталей и присадочный металл расплавляются электрической дугой и образуют сварочную ванну, которая некоторое время находится в расплавленном состоянии, затем затвердевает и кристаллизуется. Отличительные особенности технологического процесса изготовления таких конструкций — изменение свойств металла в зоне термического влияния сварки, возникновение остаточных напряжений и образование деформаций.
Повсеместное использование сварки в мостах связано с уменьшением трудозатрат, снижением расхода стали из-за устранения ослабления сечений элементов отверстиями для болтов, отсутствием различных щелей, характерных для клепаных и болтовых соединений элементов и становящихся очагами их коррозии. В то же время сварные соединения требуют более тщательного исполнения, чем соединения на ВПБ. Для них характерны дефекты, являющиеся концентраторами напряжений, которые необходимо выявлять при изготовлении и учитывать в расчетах конструкций на выносливость.
Из известных способов сварки в мостостроении применяют электрическую дуговую и электрошлаковую. С точки зрения механизации процесса, используют ручную и механизированную (автоматическую и полуавтоматическую) дуговую электросварку. Она выполняется плавящимся и неплавящимся электродом. Сварка металлическим плавящимся электродом — наиболее распространенный способ. При этом материал электрода одновременно проводник электрического тока и присадочный металл. При сварке неплавящимся электродом дуга горит между ним и изделием, а присадочный металл (сварочная проволока) подается отдельно в расплавленную ванну. Чтобы изолировать зону сварки от вредных примесей из воздуха (кислорода и азота) и легирования расплавленного металла, автоматическая и полуавтоматическая сварка проводится под слоем флюса. Он представляет собой зернистое вещество, которое при расплавлении образует шлак, покрывающий расплавленный металл шва, защищая его от атмосферных воздействий. Для сварки углеродистых и низколегированных сталей наибольшее применение получили высококремнистые марганцевые флюсы марок АН-348А и ОСЦ-45. При такой сварке получают однородный плотный шов с глубоким проваром, т.е. с проникновением наплавленного металла в основной металл соединяемых элементов на глубину не менее 2 мм.
Ручную электросварку используют при необходимости устройства швов в потолочном положении или в стесненных условиях. При этом используют электроды, покрытые толстой обмазкой, глубина проплавления основного металла — 1. 2 мм.

Для соединения вертикальных стенок балок применяют электрошлаковую сварку. В пространстве, образованном кромками свариваемых деталей и формирующими ползунами, создается ванна расплавленного шлака, в которую погружается сварочная проволока. Процесс происходит при отсутствии электрической дуги (рис. 2.7). Ток, проходя между основным металлом и электродом, нагревает расплав и поддерживает в нем высокую температуру и электропроводность.

Применяют следующие основные виды сварных соединений: стыковые, тавровые соединения и соединения внахлестку (рис. 2.8). Кроме того, часто используют (например, для коробчатых эле ментов) угловые сварные швы (рис. 2.9, а). Правда, в соединениях металлоконструкций мостов нахлесточные швы не применяют из-за их пониженной выносливости, так как в них велика концентрация напряжений под нагрузкой.

В зависимости от толщины свариваемого металла швы могут отличаться формой подготовки кромок: без скоса, со скосом одной или двух кромок; способом выполнения — односторонними или двухсторонними. Подготовка кромок и выполненный шов для некоторых видов тавровых и угловых соединений, применяемых для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом, показаны на рис. 2.9, стыковых соединений — на рис. 2.10. Форма подготовки кромок характеризуется углом скоса α, притуплением р и зазором а и зависит от толщины проката.
В процессе сварки металлы шва и основного изделия около шва нагреваются до высокой температуры и расширяются. Свободному расширению препятствует холодный металл, окружающий зону сварки. Благодаря пластичности нагретый металл приобретает новую форму. Охлаждаясь, он вновь становится упругим и стремится укоротиться. Однако окружающий холодный металл препятствует сжатию. Вследствие этого в металле шва и околошовной зоне основного металла при остывании возникают остаточные сварочные напряжения.

Помимо них на несущую способность сварных соединений влияют различные дефекты, образующиеся в процессе сварки. К ним относятся наплывы, подрезы, газовые поры, шлаковые включения, трещины, непровары и др. Дефекты выявляют контролем каждого шва и ликвидируют до выпуска продукции с завода или сдачи моста заказчику.
В комбинированных соединениях применяют сварку и ВПБ, стремясь использовать каждый вид соединения с наиболее выгодной стороны.

Монтажные соединения стальных конструкций

Сэндвич-панели производство и продажа

Общая информация. Монтажные соединения стальных конструкций бывают сварные, на болтах и особо ответственные - на заклепках. Стальные конструкции с железобетонными соединяют преимущественно приваривая соединительные элементы к закладным деталям железобетонных конструкций. в некоторых случаях такие соединения выполняют на болтах.

Болтовые соединения стальных конструкций в зависимости от конструктивного решения соединения и воспринимаемых усилий выполняют на болтах грубой, нормальной и повышенной точности, а также на высокопрочных болтах.

Болты грубой (штампованные) и нормальной точности (точеные) применяют в таких соединениях, в которых на болты не передаются большие сдвигающие силы - болты плохо работают на срез.

Отверстия под такие соединения сверлят или продавливают. Диаметр отверстия на 2 . 3 мм больше диаметра болта и это облегчает посадку болтов и упрощает сборку соединений. В то же время повышается деформативность соединения, поэтому болты грубой и нормальной точности применяют в монтажных соединениях для фиксации положения соединяемых элементов, в узлах с непосредственным опиранием (см. схему ниже, поз. а) одного элемента на другой (этажное опирание), в узлах с передачей усилий через опорный уголок (см. схему ниже, поз. б, в) или опорные столики (см. схему ниже, поз. г) в виде планок и других опорных деталей, а также в фланцевых соединениях.

Болтовые соединения стальных конструкций

а - при этажном опирании балок, б - в - на опорных уголках, г - с опиранием на планку; 1 - балки, 2 - болты, 3 - опорный уголок, 4 - сварной шов, соединяющий опорный уголок и балку, 5 - опорная планка, 6 - колонна.

Соединения на болтах повышенной точности применяют вместо заклепок в труднодоступных местах, где невозможно ставить заклепки. Диаметр отверстий в соединениях на таких болтах не должен отличаться более чем на + 0,3 мм от диаметра болтов. Минусовый допуск для отверстий не допускается. Болты в таких отверстиях сидят плотно и хорошо воспринимают сдвигающие силы. Однако сложность изготовления и постановки болтов повышенной точности привела к тому, что соединения на таких болтах применяют редко.

Соединения на высокопрочных болтах сочетают в себе многие положительные качества: простоту установки, высокую несущую способность и малую деформативность Они сдвигоустойчивы и могут заменить заклепки и болты повышенной точности практически во всех случаях.

Болтовые соединения стальных конструкций без натяжения по СП

Требования к монтажным болтовым соединениям стальных конструкций без контролируемого натяжения приведено в следующих нормативных документах:

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

при работе болтов на

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

Конструкции, кроме опор воздушных линий электропередачи, распределительных устройств и контактной сети

Для U-образных болтов, а также фундаментных болтов опор воздушных линий электропередачи, распределительных устройств и контактной сети

Таблица Г.5 приложения Г СП 16.13330.2017

Нормативные сопротивления стали болтов и расчетные сопротивления одноболтовых соединений срезу и растяжению, Н/мм 2

Класс прочности болтов

R_bun — нормативное сопротивление стали болтов, принимаемое равным временному сопротивлению σ_Bпо национальным стандартам и техническим условиям на болты;
R_byn — нормативное сопротивление стали болтов, принимаемое равным пределу текучести σ_T по национальным стандартам и техническим условиям на болты;
R_bs — расчетное сопротивление срезу одноболтового соединения;
R_bt — 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

8d или 12t

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

16d или 24t

12d или 18t

2 Расстояние от центра отверстия для болта до края элемента

а) минимальное вдоль усилия:

б) то же, поперек усилия:

при обрезных кромках

при прокатных кромках

4d или 8t

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=d_b;
для болтов класса точности В в конструкциях опор ВЛ, ОРУ и КС — d=d_b+1 мм,
в остальных случаях — d=d_b+ (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 А_n 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.

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.

Типы монтажных соединений

Монтажными соединениями называют места примыкания отправных элементов металлоконструкций. Выполнение этих соединений производится на монтажной площадке на земле (при укрупнительной сборке) или в проектном положении (при монтаже).
Монтажные соединения можно разделить на две группы: монтажные стыки — соединения частей конструктивных элементов, размеры которых превышают предельные габариты отправочных марок (стыки колонн, ферм, подкрановых балок, отдельных элементов листовых конструкций) и монтажные узлы — соединения различных конструктивных элементов между собой (колонны с фундаментом, фермы с колонной, подкрановой балки с колонной и т.д.).
Конструктивные решения монтажных соединений должны обеспечивать надежную и долговременную работу конструкций по принятой в расчетах схеме и отвечать требованиям технологичности изготовления и монтажа конструкций.
Монтажные соединения делятся на несколько типов: сварные, болтовые, заклепочные и специальные (на дюбелях, самонарезающих винтах, специальных заклепках с закаткой тонколистовых элементов). Иногда применяются также шаровые, скользящие или катучие опорные соединения. В дальнейшем возможно развитие и других типов соединений, например, на осях большого диаметра или с другими решениями, предусматривающими механическую обработку деталей соединений на заводах-изготовителях.
Типы монтажных соединений назначаются в зависимости от параметров сооружения и его конструктивных элементов, характера нагрузок и усилий, возникающих в соединениях при эксплуатации, а также с учетом трудоемкости выполнения соединений при изготовлении и монтаже,
В некоторых случаях на выбор типа монтажных стыков и узлов могут влиять объем монтажных работ на данной монтажной площадке, а также традиции и возможности монтажных организаций, выполняющих монтаж сооружения.
Каждый тип монтажных соединений имеет свою вполне определенную область рационального применения. С течением времени совершенствуются и развиваются одни типы соединений и утрачивают свою популярность другие. Например, до недавнего времени клепка была наиболее распространенным типом монтажных соединений. Клепка широко использовалась также при изготовлении конструкций. Однако в результате успешного развития и широкого внедрения сварки и появления высокопрочных болтов клепка применялась все реже, так как технологический процесс ее выполнения достаточно сложен и трудоемок, а качество выполнения работ и производительность в большой мере зависят от квалификации и умения взаимодействовать между собой клепальщика, его помощника и нагревальщика. В 1960-е годы в Москве были смонтированы клепаные несущие балки перекрытия пролетом 56 м над зрительным залом здания Дворца Съездов в Кремле, большепролетного павильона на ВВЦ; заклепки использовались в стыках листов мембранного покрытия над большим спортивным сооружением в С.-Петербурге. Применение заклепок в этих ответственных сооружениях объясняется проверенной временем высокой надежностью заклепочных соединений. В настоящее время заклепочные соединения в нашей стране практически не применяются.
Различные виды болтовых соединений широко распространены в конструкциях одноэтажных производственных зданий.
Высокопрочные болты применяются в стыках подкрановых балок больших пролетов и большой высоты, в стыках сильно нагруженных балок, а также во фланцевых стыках ферм, колонн, рамных узлов примыкания балок к колоннам и в других узлах одно- и многоэтажных зданий.

Сварка применяется для соединения листовых конструкций (кожухи доменных печей, кожухи воздухонагревателей, мембранные покрытия и т.п.), в которых помимо прочности требуется обеспечение плотности. Кроме того, сварка часто используется в стыках и монтажных узлах, где требуется повышенная жесткость — в рамных узлах и в узлах примыкания элементов связей.
Специальные типы соединений (на дюбелях, самонарезающих болтах, комбинированных заклепках, на контактной точечной сварке) применяются для крепления листов стального оцинкованного профилированного настила.
В болтовых соединениях используются болты и гайки нескольких классов точности в зависимости от чистоты обработки поверхности и классов прочности в соответствии с прочностными характеристиками материалов и термообработки (рис. 7.1; табл. 7.1).
Болты класса точности С (грубой точности) по ГОСТ 15 589—70, гайки по ГОСТ 15 526—70* и шайбы по ГОСТ 11 371—78 наиболее распространены на монтаже металлоконструкций. СНИП 3.03.01—87 «Несущие и ограждающие конструкции» определено применение болтов диаметром 12, 16, 20, 24, 30 и 36 мм, а для конструкций опор электропередач применяются также болты диаметром 14 и 27 мм. Болты класса точности С и В (грубой и нормальной точности) используют в узлах с непосредственным опиранием одного элемента на другой, в узлах с передачей вертикального усилия через опорный столик (нож), во фланцевых соединениях, т.е. там, где болты работают на растяжение, а не на срез и смятие. Шайбы должны обязательно устанавливаться под головки болтов и гайки постоянных болтов — не более двух под гайку и не более одной под головку болта. В местах примыкания головки и гайки к наклонным поверхностям устанавливают выравнивающие косые шайбы (по ГОСТ 10 906—78). Для исключения самопроизвольного раскручивания и ослабления гаек при постановке постоянных болтов применяются контргайки (вторые гайки) или пружинные шайбы (по ГОСТ 6402—70). He допускается применение болтов класса точности С и В в соединениях со знакопеременными усилиями из-за повышенной деформативности соединений с такими болтами при изменениях направления усилий.

Болты класса точности А (повышенной точности) по ГОСТ 7805—70 с гайками по ГОСТ 5927—70 и шайбами по ГОСТ 113171—78 применяются в узлах и стыках, где болты работают на срез (смятие). Болты класса точности А (повышенной точности) отличаются от болтов класса точности В и С (нормальной и грубой точности) более высокой чистотой обработки гладкой части стержня, непосредственно воспринимающей усилия, действующие на болт. Диаметры отверстий для этих болтов назначаются равными номинальному диаметру болтов. Перед установкой болтов повышенной точности требуется рассверловка (или прочистка) отверстий нa номинальный диаметр. После этого стержни (при изготовлении которых допускаются только минусовые отклонения) достаточно плотно заполняют отверстия и все болты в узле включаются в работу практически одновременно.
В металлоконструкциях башенных и козловых строительных кранов, где производится многократная сборка и разборка монтажных стыков и в других аналогичных конструкциях используются болты с шестигранной уменьшенной головкой класса точности А для отверстий из-под развертки по ГОСТ 7838—80. Диаметр гладкого стержня этих болтов на 1—2 мм больше номинального диаметра резьбы. Это позволяет многократно использовать болт (и даже забивать и выбивать его) не повреждая резьбу. Длина гладкой части стержня таких болтов должна строго соответствовать толщине пакета в узлах, где эти болты применяются. Соединения на высокопрочных болтах сочетают в себе положительные качества заклепочных соединений — большую несущую способность с простотой установки. Эти болты практически во всех случаях могут заменить болты повышенной точности и заклепки. Диаметр отверстий под высокопрочные болты на 3—9 мм превышает их номинальный диаметр, так как эти болты сами работают только на растяжение, а не на срез. При установке высокопрочных болтов производится их обязательное натяжение на вполне определенное усилие, которое обжимает поверхности элементов пакета, и силы трения препятствуют взаимному смещению элементов в монтажных стыках и узлах. Такие соединения называют фрикционными или сдвигоустойчивыми.
Высокопрочные болты эффективно применяются и во фланцевых соединениях, где работают, как обычные растянутые болты с большой несущей способностью.
Наиболее часто употребляются высокопрочные болты диаметром 24 мм с усилием предварительного натяжения 250 кН.
Болты, гайки и шайбы изготовляют из различных марок стали. По прочностным свойствам болты подразделяются на несколько классов прочности, которые обозначают двумя цифрами или числами (например 3.6; 4.6; 6.8; 8.8; 12.9). Первое число, умноженное на 100, обозначает минимальное временное сопротивление в МПа; второе число, умноженное на 10, определяет отношение предела текучести к временному сопротивлению в процентах. Например, болты класса прочности 4.6 должны иметь временное сопротивление не менее σв = 400 МПа, предел текучести не менее σт = 240 МПа (60% от σв).
Допускается заменять болты более низких классов прочности болтами более высоких классов прочности.
В настоящее время в соединениях с болтами без контролируемого напряжения наиболее распространены болты класса прочности 4.6; 5.8.
Марки сталей, из которых изготовляют болты различных классов прочности, и механические свойства сталей указаны в ГОСТ 1759.4—87.
Класс прочности гаек обозначается одной цифрой или числом, которое при умножении на 100 показывает напряжение от испытательной нагрузки в МПа. Марки сталей для гаек указаны в ГОСТ 1759.5—87.

Монтажные соединения металлоконструкций

Монтажное соединение металлоконструкций – это соединение сборных частей строительной конструкции, которое выполняется непосредственно в ходе их возведения.

Монтажные соединения металлоконструкций

Стык – это соединение однородных элементов для изготовления металлоконструкций, являющихся конструктивными частями здания, то есть стен, колонн, настилов и т.д., торцами (при соединении колонн, балок, ферм) или боковыми гранями (при соединении панелей, плит, блоков).

Шов – это линия контакта (зазор) между соединяемыми частями.

Монтажный узел — это скрепление элементов ограждающих и несущих конструкций монтажным соединением. Примерами монтажных узлов являются соединения колонны со стропильной балкой или фермой, колонн или ферм с вертикальными и горизонтальными связями, колонны с ригелем и т.д.

Типы монтажных соединений

В зависимости от условий и схемы работ конструкции принято выделять шарнирные и жесткие типы соединений.

Шарнирные – соединения, заделываемые раствором, герметизирующим или уплотняющим материалом, которые допускают незначительно перемещаться стыкуемых элементов по отношению друг к другу. Используют при соединении элементов несущих и ограждающих конструкций (покрытий, стен) и их креплении к другим частям здания.
Жесткие – соединения на болтах, бетоне с арматурным каркасом, сварных швах, которые не допускают относительные перемещения элементов по отношению друг к другу. Используются при создании несущих конструкций и каркасов зданий.

В зависимости от вида соединяемых элементов и требований по несущей способности стыков и узлов принято выделять сухие, замоноличенные и смешанные типы соединений.

Сухие – соединения, которые выполняются с использованием сварки или болтов без заделки швов между стыкуемыми элементами бетоном или раствором. Используются для соединения стальных конструкций с железобетонными, например, стальных связей с колоннами и другими частями каркаса из железобетона.
Замоноличенные – соединения, которые используются при необходимости заделки швов между стыкуемыми элементами раствором или бетоном. Необходимы для обеспечения равномерного распределения нагрузки между частями конструкции, повышения влаго- и воздухонепроницаемости, а также для предотвращения скапливания в зазорах влаги. Замоноличенные соединения используются для крепления друг к другу фундаментных и стеновых блоков, колонн к фундаменту.
Смешанные – это соединения, которые выполняются с использованием болтов или сварки и подразумевают последующую заделку швов между элементами раствором или бетоном. Необходимо для перераспределения нагрузок между всеми частями конструкции. Смешанные соединения используются для стыковки друг с другом узлов железобетонных рам, колонн и других элементов.

Все монтажные работы выполняются в соответствии с регламентированными сварочными материалами, раствором, бетоном, герметизирующими и уплотняющими материалами проектных марок, а также на основании утвержденного проекта.

«СтройСистемс»

Производство и проектирование зданий из металлоконструкций (ЛМК). Промышленное холодильное оборудования,Строительство, фруктохранилищ с системой РГС,овощехранилищ.

Читайте также: