Соединения на высокопрочных болтах

В отличие от обычных болтов здесь применяются не строительные, а инструментальные хромистые стали 40Х, «скелет», 30Х3МФ и др., с одной прочностной характеристикой - расчетное сопротивление растяжению. Оно определяется:

                                              (37)

где  - нормативное временное сопротивление болтовой стали [1, табл. 61].

Ходовые диаметры d=20…30 мм., здесь больше, чем в обычных болтах, и вместе с высоким  дают возможность устанавливать болт с высоким натяжением, осуществляемым с применением специальных мерных натяжных ключей. При этом между соприкасающимися плоскостями соединяемых деталей создаются силы трения, обеспечивающие монолитность и несущую способность соединения. Так как коэффициент трения зависит от состояния соприкасающихся поверхностей, их обрабатывают огнем, пескоструйкой, кислотами и т.п. Несущая способность одного болтового (в обиходе одного болта) определяется опять же по структуре формулы (38).

                                (38)

 - площадь сечения болта нетто по резьбе [1, табл. 62];

 - усилие натяжения болта;

 - число площадок трения (скольжения или соприкосновения);

 и  - коэффициенты трения и надежности соединения соответственно [1, табл. 36];

 - коэффициент работы болтов в подобных соединениях [1, п. 11.13], (если число болтов неизвестно, то принимается ориентировочно, а затем корректируется по факту).

Можно сказать, что технология постановки высокопрочных болтов достаточно сложна. Поэтому в новом строительстве они применяются только в ответственных конструкциях и соединениях, только на укрупнительной сборке – в стыках сварных и составных балок, в узлах тяжелых ферм и т.п. При реконструкции высокопрочные болты применяют и в клепаных соединениях – для замены вышедших из строя (ослабевших и пр.) заклепок.

Размещение болтов применяется как и для обычных по [1, табл. 39], при этом между собой вдоль и поперек усилия их, для удобства натяжения, лучше ставить несколько реже, через 3d и более.   

Расчет соединений на высоко прочных болтах, т.е. определение расчетной нагрузки на отдельный, самый напряженный болт, выполняется как и для обычных болтов по (38), а условие обеспечения прочности соединения (в данном случае его несдвигаемость) имеет вид, аналогичный (39)

                                              (39)

Контрольные вопросы:

1. Что такое сварка? Назовите классы сварки?

2. Что такое сварной шов?

3. Как происходит разрушение сварных соединений?

4. Назовите типы болтовых соединений?

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

Балки являются основным и простейшим конструктивным элементом, работающим на изгиб. Область применения балок в строительстве чрезвычайно широка: от небольших элементов рабочих площадок, междуэтажных перекрытий производственных или гражданских зданий до большепролетных балок покрытий, мостов, тяжело нагруженных подкрановых балок и т. п.

Типы балок

По статической схеме различают однопролетные (разрезные), многопролетные (неразрезные) и консольные балки. Разрезные балки проще неразрезных в изготовлении и монтаже, нечувствительны к неравномерным осадкам опор, но уступают последним по расходу металла на 10... 12 %. Неразрезные балки разумно применять при надежных основаниях, когда нет опасности перегрузки балок вследствие резкой разницы в осадке опор. Консольные балки могут быть как разрезными, так и многопролетными. Консоли разгружают пролетные сечения балок и тем самым повышают экономические

показатели последних.

По типу сечениябалки могут быть прокатными либо составными: сварными, клепаными или болтовыми. В строительстве наиболее часто применяют балки двутаврового сечения. Они удобны в компоновке, технологичны и экономичны по расходу металла.

Прокатные балки применяют для перекрытия небольших

пространств конструктивными элементами ограниченной

несущей способности, что связано с имеющейся номенклатурой

выпускаемых прокатных профилей. Их используют в балочных

клетках, для перекрытия индивидуальных подвалов, гаражей,

складских помещений, в качестве прогонов покрытий Рис. 26 – Сечение

производственных зданий, в конструкциях эстакад, аквидуков,составной балки

мостов и многих других инженерных сооружениях.

В тех случаях, когда требуются конструкции, жесткость и несущая способность которых превышает возможности прокатных профилей, используют составные балки. Они могут быть сварными и клепаными, но последние применяют исключительно редко. Наибольшее применение получили балки двутаврового симметричного, реже несимметричного сечений. Такие балки состоят из трех элементов - верхнего и нижнего поясов, объединенных тонкой стенкой (Рис. 26).

Типы балочных клеток

Систему несущих балок, образующих конструкцию, называют балочной клеткой. Балочные клетки подразделяют на три основных типа: упрощенный, нормальный и усложненный.

В упрощенной балочной клетке (Рис. 27, а) нагрузка на перекрытие передается через настил на балки настила, располагаемые обычно параллельно меньшей стороне перекрытия, которые в свою очередь передают нагрузку на стены или другие несущие конструкции, ограничивающие площадку. В нормальной балочной клетке (Рис. 27, б) нагрузка с настила передается на балки настила и через них на главные балки, опирающиеся на стены, колонны или другие несущие конструкции. В усложненной балочной клетке (Рис. 27, в) используются второстепенные балки с шагом меньшим их длины. Это – дополнительные затраты, но облегчение балок настила, имеющих в сравнении с предыдущей схемой уменьшенные пролет и шаг, и самого настила, а это двойной положительный эффект, нередко делают усложненную схему в целом экономичней нормальной. Можно сказать, что они конкурентно сопоставимы, и для выбора лучшего решения по расходу стали или приведенным затратам полезен анализ вариантов.

Рис. 27 – Типы балочных клеток:

а-упрощённый; б-нормальный; в-усложнённый

Виды сопряжения балок

Вопрос выбора типа балочной клетки связан и с вопросом о сопряжении балок между собой по высоте. Различают три вида сопряжения: этажное, в одном уровне и пониженное.

Рис. 28 - Сопряжения балок:

1 - настил; 2- балки настила; 3- главные балки; 4 - вспомогательные балки

Наиболее простое сопряжение - этажное (Рис. 28, а), однако оно имеет наибольшую строительную высоту балочной клетки – h_tot. В этом сопряжении балки настила непосредственно укладываются на главные или вспомогательные балки. При сопряжении в одном уровне (Рис. 28, б) верхние полки балок на­стила и главных балок располагаются в одном уровне, а на них опирается настил. Этот способ позволяет увеличить высоту главной балки при заданной строительной высоте перекрытия, но существенно усложняет конструкцию опирания балок. Пониженное сопряжение (Рис. 28, в) применяется в балочных клетках усложненного типа. В нем вспомогательные балки примыкают к главным ниже уровня верхнего пояса главной балки и на них поэтажно устанавливаются балки настила таким образом, что верхние полки балок настила и главных балок располагаются в одном уровне. Данный тип сопряжения, так же как и сопряжение в уровне, позволяет увеличить высоту главной балки при заданной строительной высоте перекрытия.