МК_Справочник_том_1

Таблица 3.12. Рекомендуемые области применения болтовых соединений и классы прочности болтов

³0,8

Ïр и м е ч а н и я . 1. Применение высокопрочных болтов с минимальным временным сопротивлением 1400 Н/мм2 по ТУ 14-4-1414-87 для фрикционных соединений допустимо для климатических районов строительства с расчетной температурой минус 40°С и выше. 2. Фланцевые соединения (с контролируемым натяжением болтов) следует применять в конструкциях, возводимых в климатических районах с расчетной температурой минус

40°С и выше. 3. Болты, имеющие по длине ненарезанной части участки с различными диаметрами, допускается применять только во фрикционных соединениях.

181

Таблица 3.13. Характеристика сплошности

Контроль качества стали методами ультразвуковой дефектоскопии осуществляет завод строительных конструкций. На рис.3.8 для примера показаны зоны контроля стали фланцев для соединений элементов открытого и замкнутого профилей. Оценку качества стали фланцев марки 10ГНБШ по ТУ 14-1-4603-89 по характеристикам сплошности методом ультразвуковой дефектоскопии завод строительных конструкций не выполняет.

Рис.3.8. Зоны контроля качества стали фланцев по характеристикам сплошности

Для болтовых соединений следует применять:

болты классов прочности 5.6, 5.8, 8.8, 10.0 и гайки должны удовлетворять требованиям ГОСТ 1759-87*; шайбы к ним должны удовлетворять требованиям ГОСТ 18123-82*. Болты классов прочности 5.6, 5.8, 8.8 и 10.9 следует назначать по СНиП II-23-81* табл.57 и ГОСТ 15589-70*, ГОСТ 15501-91*, ГОСТ 7796-70*.

Гайки необходимо применять по ГОСТ 5915-70*: для болтов классов прочности 5.6 и 5.8 – гайки класса прочности 5, для болтов класса прочности 8.8 – гайки класса прочности 8, для болтов класса прочности 10.9 – гайки класса прочности 10. Шайбы следует применять: круглые по ГОСТ 11371-78*, косые по ГОСТ 1090678* и пружинные нормальные по ГОСТ 6402-70*. Допускается применение болтов классов прочности 5.6, 6.8, 8.8, гаек и шайб к ним из стали других марок. Геометрические и механические характеристики таких метизов должны отвечать требованиям соответствующих ГОСТов и СНиП II-23-81* п.2.4.

Высокопрочные болты с минимальным временным сопротивлением 1100 Н/мм2 (далее в тексте – болты класса прочности 110) М16, М20, М24 и М27, гайки и шайбы к ним должны удовлетворять требованиям ГОСТ 22353-77* – ÃÎÑÒ

182

22356-77*. Допускается применение высокопрочных болтов, гаек и шайб к ним из стали других марок. Геометрические и механические характеристики таких болтов должны отвечать требованиям ГОСТ 22353-77*, ГОСТ 22356-77* для болтов исполнения ХЛ, гаек и шайб к ним – ÃÎÑÒ 22354-77* – ГОСТ 22356-77*. Применение таких болтов в соединениях для каждого конкретного объекта должно быть согласовано с проектной организацией-автором.

Высокопрочные болты с минимальным временным сопротивлением 1400 Н/мм2 (далее в тексте – болты класса прочности 140) М16, М20, М24, выполненные из стали марки 20Х2НМТРБПВ, должны удовлетворять требованиям ТУ 14-4- 1414-87.

Расчетные сопротивления и усилия. Расчетные сопротивления стали соединяемых элементов фланцев, сварных швов и коэффициенты условий работы следует принимать в соответствии с указаниями главы СНиП II-23-81*. Расчетные сопротивления болтов срезу Rbs и растяжению Rbt следует определять по формулам, приведенным в табл.3.14.

Таблица 3.14. Определение расчетного сопротивления болтов срезу и растяжению

Ï ð è ì å ÷ à í è å . Rbun – нормативное сопротивление стали болтов, принимаемое равным временному сопротивлению σb по государственным стандартам и техническим условиям на болты.

Расчетные усилия B0 предварительного натяжения болтов классов прочности 10.9, 110, 140 во фрикционных и фрикционно-срезных соединениях следует принимать

Расчетные усилия B0 предварительного натяжения болтов во фрикционных и фрикционно-срезных соединениях приведены в табл.3.16.

Таблица 3.16. Расчетные усилия Â0, кН, предварительного натяжения болтов во фрикционно-срезных соединениях

Расчетные усилия B0 предварительного натяжения болтов во фланцевых соеди-

183

Расчетные усилия B0 предварительного натяжения болтов во фланцевых соединениях приведены в табл.3.17.

Таблица 3.17. Расчетные усилия Â0, кН, предварительного натяжения болтов во фланцевых соединениях

Расчетные сопротивления одноболтовых соединений смятию соединяемых элементов Rbp из стали с пределом текучести до 440 МПа следует определять по формулам, приведенным в табл.3.18.

Таблица 3.18. Определение расчетного сопротивления одноболтовых соединений смятию элементов

Обозначения, принятые в табл.3.18: à – расстояние вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия; d – диаметр отверстия для болта; Run – временное сопротивление стали соединяемых элементов разрыву, МПа. Если соединяемые элементы (в том числе накладки) выполнены из стали разных марок, то в формулах следует принимать наименьшее из значений временного сопротивления Run.

Примечание. Расстояние вдоль усилия между центрами отверстий – â должно быть больше расстояния à по крайней мере на 0,5d. В противном случае a= â- 0,5d. Расчетные сопротивления смятию соединяемых элементов приведены в прилож.4 [2].

3.3.2. Конструирование болтовых соединений. Номинальные диаметры стержней болтов и соответствующие им номинальные диаметры отверстий приведены в табл.3.19. При назначении диаметров отверстий для соединений, воспринимающих усилия сдвига (фрикционные, срезные и фрикционно-срезные), необходимо учи- тывать влияние остаточных перемещений сдвига на поведение конструкций и обеспечивать полную собираемость соединений на монтаже. В тех случаях, когда не обеспечивается полная собираемость двухсрезных фрикционных соединений, допускается назначение номинальных диаметров отверстий средних стыкуемых элементов, превышающих указанные в табл.3.19. При этом разность номинальных диаметров отверстий и болтов должна быть не более 12 мм; в этом случае в числитель формулы (3.4) вводится коэффициент kδ = 0,9, а толщина накладок должна быть не менее 20 мм.

Конструирование соединений, воспринимающих усилия сдвига. Под гайки болтов классов прочности 5.6, 5.8, 8.8, 10.9 следует устанавливать круглые шайбы по ГОСТ 11371-78*, под гайки и головки высокопрочных болтов – шайбы по ГОСТ 22356-77*. Для высокопрочных болтов по ГОСТ 22353-77* с увеличенными размерами головок и гаек и при разности номинальных диаметров отверстия и болта, не превышающей 3 мм, а в конструкциях, изготовленных из стали с временным сопротивлением не ниже 440 МПа, не превышающей 4 мм, допускается установка одной шайбы под гайку. В срезных и фрикционно-срезных соединениях резьба болта должна находиться на глубине менее половины толщины прилегающего к гайке элемента.

184

Таблица 3.19. Номинальные диаметры стержней болтов и диаметры отверстий

* Применять только для опор ВЛ.

Болты следует размещать в соответствии с табл.3.20. Соединительные болты должны размещаться, как правило, на максимальных расстояниях; в стыках и узлах необходимо размещать болты на минимальных расстояниях. При размещении болтов в шахматном порядке расстояние между их центрами вдоль усилия следует принимать не менее Ñ + 1,5d, ãäå Ñ – расстояние между рядами поперек действия усилия; d – диаметр отверстия для болта. При таком размещении площадь сечения элемента определяется с учетом ослабления его отверстиями, расположенными только в одном сечении поперек усилия (не по “зигзагу”).

Конструирование фланцевых соединений (ФС). ФС элементов, подверженных центральному растяжению, следует применять для передачи усилия, кН, не превышающего для элементов из:

парных уголков – 3000; одиночных уголков – 1900;

широкополочных двутавров и круглых труб –3500; широкополочных тавров и прямоугольных труб – 2500.

ФС сварных или прокатных двутавров, подверженных изгибу или совместному действию изгиба и растяжения, необходимо использовать, если суммарное растягивающее усилие, воспринимаемое ФС от растянутой зоны присоединяемого элемента, не превышает 3000 кН.

Для ФС элементов стальных конструкций следует применять высокопрочные болты диаметром 24 мм (М24); использование болтов М20 и М27 можно допускать в тех случаях, когда постановка болтов М24 невозможна или нерациональна.

При конструировании ФС применяются следующие сочетания диаметра болтов и толщины фланцев:

Толщина фланцев проверяется расчетом в соответствии с указаниями п.3.3.3. Болты растянутых участков фланцев разделяют на болты внутренних зон, огра-

ниченных стенками (полками профиля, ребрами жесткости) с двух и более сторон,

èболты наружных зон, ограниченных с одной стороны (рис.3.9); характер работы

èрасчет ФС в этих зонах различны.

185

Рис.3.9. Фланцевые соединения растянутых элементов открытого профиля à – ФС элементов из широкополочных тавров; á – ÔÑ – элементов из парных уголков

186

Таблица 3.20. Размещение болтов

* В соединяемых элементах из стали с пределом текучести свыше 380 МПа минимальное расстояние между центрами болтов следует принимать равным 3d, а минимальное расстояние от центра болта до края элемента вдоль усилия – 2,5d.

П р и м е ч а н и е . Обозначения, принятые в табл.3.20: d – диаметр отверстия для болта; t – толщина наиболее тонкого элемента; a – расстояние вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия; b – то же между центрами отверстий.

Болты растянутых участков фланцев следует располагать по возможности равномерно по контуру и как можно ближе к элементам присоединяемого профиля, при этом (см.рис.3.9):

ãäå b1j – расстояние от центра отверстия до края профиля соединяемого элемента j–го участка фланца; ds – наружный диаметр шайбы; db – номинальный диаметр резьбы болта; j – ширина фланца, приходящаяся на j-ый болт наружной зоны; kf – катет углового шва.

Если по конструктивным особенностям ФС a > 1,2b1j , то в расчетах на проч- ность ФС величину «à» принимают равной 1,2b1j .

При конструировании ФС элементов, подверженных воздействию центрального растяжения, болты следует располагать безмоментно относительно центра тяжести присоединяемого профиля с учетом неравномерности распределения внешних усилий между болтами наружной и внутренней зон (см.табл.3.29). Если такое расположение болтов невозможно, то несущую способность ФС определяют с учетом действия местного изгибающего момента.

187

Конструктивная схема соединяемых элементов (полуфермы, рамные конструкции и др.) должна обеспечивать возможность свободной установки и натяжения болтов, в том числе выполнения контроля усилий натяжения болтов согласно п.3.3.4. Сварные швы фланца с присоединяемым профилем следует выполнять угловыми без разделки кромок. В обоснованных случаях может быть допущена сварка с разделкой кромок. Если несущая способность сварных швов присоединения профиля к фланцу недостаточна для передачи внешних силовых воздействий или необходимо повысить несущую способность растянутых участков ФС без увеличения числа болтов или толщины фланцев, то последние следует усиливать ребрами жесткости (рис.3.10).

à)

á)

C

C

b1 a

b1

Рис.3.10. Фланцевые соединения растянутых элементов замкнутого профиля à – ФС элементов из круглых труб; á – ФС элементов из гнутосварных профилей

188

Толщина ребер жесткости не должна превышать 1,2 толщины элементов основного профиля, длина должна быть не менее 200 мм. Ребра жесткости следует располагать так, чтобы концентрация напряжений в сечении основных профилей была минимальной. Ребра жесткости могут быть использованы для крепления связей, путей подвесного транспорта и т.п.

ФС элементов из круглых труб, подверженных воздействию центрального растяжения, следует выполнять со сплошными фланцами и ребрами жесткости в количестве не менее 3 шт. Ширина ребер определяется разностью радиусов фланцев и труб, длина – не менее 1,5 диаметра трубы (рис.3.10).

ФС элементов из гнутосварных профилей прямоугольного или квадратного се- чений, подверженных воздействию центрального растяжения, следует выполнять со сплошными фланцами и ребрами жесткости, расположенными, как правило, вдоль углов профиля (рис.3.10). Ширина ребер определяется размерами фланца и профиля, длина – не менее 1,5 высоты меньшей стороны профиля.

Если между ребрами жесткости будет размещено более двух болтов или ребра жесткости будут установлены не только вдоль углов профиля, то ФС элементов из гнутосварных профилей данного типа могут быть применены только после экспериментальной проверки натурных соединений данного типа.

ФС элементов из прокатных широкополочных или сварных двутавров, подверженных воздействию изгиба, необходимо выполнять со сплошными фланцами с постановкой ребра жесткости на растянутом поясе в плоскости стенки двутавра. При необходимости увеличения количества болтов и ширины фланцев соответствующее уширение поясов двутавров осуществляется приваркой дополнительных фасонок (рис.3.11,à).

ФС элементов из прокатных широкополочных или сварных двутавров, подверженных воздействию изгиба, можно выполнять со сплошными фланцами, высота которых не превышает высоты двутавра (рис.3.11,á). Такие соединения следует применять, если расчетный момент в рамных соединениях ниже несущей способности двутавров на изгиб.

При необходимости уменьшения количества болтов или увеличения жесткости растянутых участков ФС допустимо применять составные фланцы, увеличивая их толщину на растянутом участке до 36–40 ìì (ðèñ.3.11,â). Если изгибающий момент в рамных соединениях превышает несущую способность двутавра на изгиб, следует предусматривать устройство вутов (рис.3.11,ã).

Для ФС элементов, подверженных воздействию сжатия, когда не предусмотренные проектом (КМ) эксцентриситеты передачи продольных усилий недопустимы, необходимо строго выполнять требования по точности изготовления и монтажа ФС, изложенные в п.3.3.4. В таких соединениях следует предусматривать также установку болтов с суммарным предварительным натяжением, равным расчетному усилию сжатия в соединяемых элементах.

3.3.3. Расчет болтовых соединений. Фрикционные соединения. При действии продольной силы, проходящей через центр тяжести соединения, распределение этой силы между болтами следует принимать равномерным. При действии на соединение изгибающего момента Ì распределение усилий между болтами следует принимать равномерным (при прямоугольных эпюрах распределения усилий между болтами (рис.3.12).

Расчетное усилие Qh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним болтом, следует определять по формуле

189

Рис.3.11. Фланцевые соединения изгибаемых элементов из прокатных или сварных двутавров

190