МК_Справочник_том_1

ãäå N – усилие растяжения или сжатия в присоединяемом элементе от действия внешней нагрузки.

Расчет прочности сварных швов ФС. Расчет прочности сварных швов соединения фланца с элементом конструкции следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП II-23-81* с учетом глубины проплавления корня шва на 2 мм по трем сечениям (рис.3.15): по металлу шва (сеч.1), по металлу границы сплавления с профилем (сеч.2) и по металлу границы сплавления с фланцем в направлении толщины проката (сеч.3).

3.3.4. Основные требования к изготовлению и монтажной сборке конструкций с болтовыми соединениями. Болтовые соединения, воспринимающие усилия сдвига. Все монтажные отверстия должны быть выполнены по проекту на предприятииизготовителе в соответствии с требованиями, определяемыми технологией монтажных работ. Образование заводских и монтажных отверстий меньшего диаметра

ñпоследующей рассверловкой по проекту производится только в случае, если это указано в чертежах КМ. Предельные отклонения диаметров отверстий для болтов должны быть 0; +1 мм.

Разметку центров отверстий следует производить откладыванием нарастающей цепочки размеров от начальной точки. Разметка центров отверстий последовательным откладыванием расстояний между центрами соседних отверстий не допускается. Отверстия в расчетных болтовых соединениях следует выполнять по шаблону

ñвтулками, на поточных линиях или станках с ЧПУ. При этом предельное отклонение расстояния между центрами отверстий в группе должно быть ±1 мм. Для нерасчетных конструктивных болтовых соединений допускается образование отверстий по наметке. Монтажную сборку конструкции с болтовыми соединениями, работающими на сдвиг, необходимо осуществлять в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции».

Âсобранном пакете фрикционного соединения, зафиксированном пробками, допускается «чернота» (несовпадение отверстий в смежных деталях), не препятствующая свободной, без перекоса постановке болтов. Калибр диаметром на 0,5 мм больше номинального диаметра болта должен пройти в 100 % отверстий каждого соединения. Допускается прочистка отверстий плотно стянутых пакетов фрикционных соединений сверлом, диаметр которого равен номинальному диаметру отверстия, при условии, что «чернота» не превышает разницы номинальных диаметров отверстия и болта. Применение воды, эмульсии и масла при прочистке отверстий запрещается.

Âсобранном пакете срезного и фрикционно-срезного соединений болты заданного в проекте диаметра должны пройти в 100 % отверстий. Допускается про-

201

чистка 20 % отверстий сверлом, диаметр которого равен диаметру отверстия, указанному в чертежах. При этом допускается «чернота» до 1 мм – в 50 % отверстий, до 1,5 мм – в 10 % отверстий. В случае несоблюдения этого требования с разрешения организации-разработчика проекта отверстия следует рассверлить на ближайший больший диаметр с установкой болта соответствующего диаметра. В срезных соединениях, где болты установлены конструктивно, «чернота» не должна превышать разности диаметров отверстия и болта. Решения по предупреждению самоотвинчивания гаек должны быть указаны в рабочих чертежах.

Применение пружинных шайб не допускается, если в элементах, прилегающих к головкам болтов или гайкам, имеются овальные отверстия или при разности диаметров отверстий и болтов в них более 3 мм, а также при совместной установке с круглой шайбой (ГОСТ 11371-78*). Запрещается стопорение гаек путем забивки высокопрочного болта или приварка их к стержню высокопрочного болта. Технология выполнения операции по постановке высокопрочных болтов во фрикционных и фрикционно-срезных соединениях должна отвечать требованиям [3].

Фланцевые соединения. Качество проката, применяемого для изготовления фланцев, должно соответствовать требованиям, изложенным в п.3.3.1. Предпри- ятие-изготовитель обязано маркировать каждый фланец с указанием марки стали, номера сертификата завода-поставщика проката, номера плавки, номера приемного акта завода-изготовителя конструкции.

Маркировку следует выполнять металлическими клеймами на поверхности фланца в месте, доступном для осмотра после монтажа конструкции. Глубина клеймения не должна превышать 0,5 мм. Место для клейма должно быть указано в чертежах КМ. После выполнения сварных швов ФС сварщик должен поставить свое клеймо, место расположения которого должно быть указано в чертежах КМ. Точность изготовления отправочных элементов конструкции с ФС должна соответствовать требованиям, изложенным в табл.3.33.

Таблица 3.33. Требования к изготовлению отправочных элементов

Запрещается осуществлять наклон соединяемых элементов в связи с изменением толщины фланца (клиновидности).

При отправке конструкции с ФС завод-изготовитель кроме документации, предусмотренной п.1.22 СНиП 3.03.01-87, должен представить копию сертификата, удостоверяющего качество стали фланцев, а также документы о контроле качества сварных соединений. Если фланцы изготовлены из стали марок, отличных от указанных в п.3.3.1, то предприятие-изготовитель должно представить документы о

202

качестве проката, применяемого для фланцев в соответствии с требованиями п.3.3.1. Проекты производства работ (ППР) по монтажу конструкции должны содержать технологические карты, предусматривающие выполнение ФС в конкретных условиях монтируемого объекта в соответствии с указаниями [4].

Подготовку контактных поверхностей фланцев следует осуществлять в соответствии с указаниями чертежей КМ и КМД по ОСТ 36-72-82. При отсутствии таких указаний контактные поверхности очищают стальными или механическими щетками от грязи, наплывов грунтовки и краски, рыхлой ржавчины, снега и льда. Высокопрочные болты, гайки и шайбы к ним должны быть изготовлены в соответствии с п.4.25 СНиП 3.03.01-87, пп.3.1.2-3.1.8 ОСТ 36-72-82.

Под головки и гайки высокопрочных болтов необходимо ставить только по одной шайбе. Выступающая за пределы гайки часть стержня болта должна иметь не менее одной нитки резьбы. Натяжение высокопрочных болтов ФС необходимо выполнять от наиболее жесткой зоны (жестких зон) к его краям. Натяжение высокопрочных болтов ФС следует осуществлять только по моменту закручивания Ìêð , который определяют по формуле

ãäå n – коэффициент, принимаемый: 1,06 – при натяжении высокопрочных болтов; 1 – при контроле усилия натяжения болтов; Ê – среднее значение коэффициента закручивания для каждой партии болтов по сертификату или принимаемое равным 0,18 при отсутствии таких значений в сертификате; Â0 – усилие предварительного натяжения болта, Н; db – номинальный диаметр резьбы болта, мм.

Отклонение фактического момента закручивания от момента, определяемого по формуле (3.43), не должно превышать 0; +10 %. После натяжения болтов гайки ничем дополнительно не закрепляются. После выполнения ФС монтажник обязан поставить на соединении личное клеймо (набор цифр) в месте, предусмотренном в чертежах конструкции КМ или КМД и предъявить собранное соединение ответственному лицу.

Качество выполнения ФС на высокопрочных болтах ответственное лицо проверяет путем пооперационного контроля. Контролю подлежат: качество обработки (расконсервации) болтов; качество подготовки контактных поверхностей фланцев; соответствие устанавливаемых болтов, гаек и шайб требованиям ГОСТ 22353-77* – ГОСТ 22356-77*, а также требованиям, указанным в чертежах КМ и КМД; нали- чие шайб под головками болтов и гайками, длина части болта, выступающей над гайкой; наличие клейма монтажника, осуществляющего сборку соединения; выполнение требований табл.3.34.

Таблица 3.34. Требования к точности монтажной сборки ФС

203

Контроль усилия натяжения следует осуществлять во всех установленных высокопрочных болтах тарированными динамометрическими ключами. Контроль усилия натяжения следует производить не ранее, чем через 8 ч после выполнения натяжения всех болтов в соединении, при этом усилия в болтах соединений должны соответствовать значениям, указанным в п.3.3.1, или быть следующими:

Отклонение фактического момента закручивания от расчетного не должно превышать 0; +10 %. Если при контроле обнаружатся болты, не отвечающие этому условию, то усилие натяжения этих болтов должно быть доведено до требуемого значения.

Документация, предъявляемая при приемке готового объекта, кроме предусмотренной п.1.22 СНиП 3.03.01-87, должна содержать сертификаты или документы завода-изготовителя, удостоверяющие качество стали фланцев, болтов, гаек и шайб; документы завода-изготовителя о контроле качества сварных соединений фланцев с присоединяемыми элементами, журнал контроля за выполнением монтажных фланцевых соединений на высокопрочных болтах.

3.4.ÔУНДАМЕНТНЫЕ БОЛТЫ

3.4.1.Классификация. В соответствии с ГОСТ 24379.0-80 фундаментные болты диаметром резьбы 12–140 мм, предназначенные для крепления строительных кон-

струкций и оборудования, классифицируются по: конструктивному решению; способу установки в фундамент; способу закрепления в бетоне фундамента; условиям эксплуатации.

По конструктивному решению болты разделяются на шесть типов: 1 – изогнутые; 2 – с анкерной плитой; 3 – составные; 4 – съемные; 5 – прямые; 6 – с кони- ческим концом.

К болтам, устанавливаемым до бетонирования фундаментов, относятся (рис.3.16) изогнутые (тип 1, исполнение 1 ); с анкерной плитой (тип 2 ); составные (тип 3 ); съемные (тип 4 ). К болтам, устанавливаемым на готовые фундаменты в колодцы или скважины относятся: изогнутые (тип 1, исполнение 2 ); прямые (тип 5); с коническим концом (тип 6 ).

По способу закрепления в бетоне фундамента болты разделяются на: закрепляемые непосредственным взаимодействием элементов (шпилек или анкерных плит) болтов с бетоном фундаментов (типы 1–4 ), закрепляемые с помощью эпоксидного или силоксанового клея, а также цементно-песчаных смесей (типы 5 è 6, исполнение 2 è 3 ) и закрепляемые с помощью разжимных цанг (тип 6, исполнение 1 ).

По условиям эксплуатации болты разделяются на расчетные и конструктивные. К последним относятся болты для крепления строительных конструкций и оборудования, устойчивость которых против опрокидывания или сдвига обеспечивается собственным весом конструкции или оборудования; эти болты предназначаются для рихтовки строительных конструкций и оборудования во время их монтажа.

3.4.2. Марки стали и расчетные сопротивления. Выбор марок стали для фундаментных болтов следует производить по ГОСТ 24379.0-80, а их конструкцию и размеры принимать по ГОСТ 24379.1-80. Марка стали шпилек расчетных болтов, эксплуатируемых при расчетной зимней температуре до минус 65 °С включительно, должна назначаться в соответствии с указаниями, представленными в табл.3.35.

204

Рис.3.16. Болты, устанавливаемые до бетонирования

à – фундаментные изогнутые, тип 1, исполнение 1, 2; á – фундаментные с анкерной плитой, тип 2 , исполнение 1, 2 è 3; â – фундаментные составные, тип 3, исполнение 1, 2; ã – фундаментные съемные, тип 1, исполнение 1–3; ä – болт фундаментный прямой, тип 5; å – болты фундаментные с коническим концом, тип 6, исполнение 1–3; 1–10 – шпилька; 11, 12 – плита анкерная; 13 – муфта; 14 – анкерная арматура; 15 – цанга разжимная; 16 – втулка коническая; 17 – шайба; 18 – гайка по ГОСТ 5915-70; 19 – гайка по ГОСТ 10605-72

Таблица 3.35. Марки стали для фундаментных болтов

Шпильки болтов допускается изготовлять из стали других марок, механические свойства которых не ниже свойств стали марок, указанных в табл.3.35. При рас- четной температуре до минус 65 °C значения ударной вязкости стали должны быть не ниже 30 Дж/см2 при температуре испытания минус 60 °C.

Гайки для фундаментных болтов следует применять:

∙для болтов из стали марок ВСтЗсп2 и 20 – класса прочности 4 по табл.2 ГОСТ 1759-70**;

∙для болтов из стали марок 09Ã2Ñ-6 è 10Ã2Ñ1-6 – класса прочности не ниже 5 по табл.2 ГОСТ 1759-70**.

205

Допускается применять гайки из стали марок, принимаемых для болтов. Гайки для фундаментных болтов диаметром менее 48 мм следует применять по ГОСТ 5915-70*, для болтов диаметром более 48 мм – по ГОСТ 10605-94. Подробные технические требования, предъявляемые к фундаментным болтам, а также требования по их комплектности, правилам приемки, методам контроля и др. изложены в ГОСТ 24379.0-80.

Расчетные сопротивления растяжению фундаментных болтов Rbà следует определять по формуле

ãäå Run – временное сопротивление стали болтов разрыву, принимаемое равным минимальному значению σb по государственным стандартам или техническим условиям на сталь.

Расчетные сопротивления растяжению фундаментных болтов приведены в табл.3.36.

Таблица 3.36. Расчетные сопротивления растяжению фундаментных болтов

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Сварка и резка в промышленном строительстве. Справочник строителя. Т.1 и 2. – М.: Стройиздат, 1989.

2.Бондарь В.X., Шкуратовский Г.Д. Справочник сварщика-строителя. – Киев: Будивельник, 1982.

3.Китаев А.М., Китаев Я.А. Справочная книга сварщика –М.: Машиностроение, 1985.

4.Справочник монтажника. – М.: Стройиздат, 1980.

5.Сварка в машиностроении. Ò.1–4. – М.: Машиностроение, 1979.

6.Баранов М.Б. Технология производства сварных конструкций. – М.: Машиностроение, 1966.

7.Каховский Н.И., Фартушный В.Г., Ющенко К.А. Электродуговая сварка сталей. – Киев: Наукова думка, 1975.

8.Гривняк Н. Свариваемость сталей. – М.: Машиностроение, 1984.

9.Электроды для дуговой сварки и наплавки (Марочник). – М.: Машиностроение, 1972.

10.Контроль качества сварки. – М.: Машиностроение, 1975.

11.Троицкий В.А., Калевич М.И. Неразрушающий контроль сварных соединений. – М.: Машиностроение, 1988.

12.Рекомендации по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструкций. – М.: ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР,

1989.

13.Рекомендации по проектированию работающих на сдвиг болтовых соединений стальных строительных конструкций. – М.: ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР, 1990.

14.Рекомендации и нормативы по технологии постановки болтов в монтажных соединениях металлоконструкций. – М.: ЦНИИПСК, 1988.

15.Рекомендации по сборке фланцевых монтажных соединений стальных строительных конструкций. – М.: ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР, 1986.

206

РАЗДЕЛ II

РАСЧЕТ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

ГЛАВА 4

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ РАСЧЕТА

4.1. ÎСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Проверка и подбор сечений стержневой конструкции в настоящее время производится поэлементно. Учет взаимодействия стержневых элементов конструкции происходит лишь при выборе расчетной длины, а более строгий учет влияния элементов одного на другой остается пока уделом немногочисленных и весьма трудоемких научных исследований.

С точки зрения теории надежности поэлементная проверка соответствует последовательному соединению элементов или методу наислабейшего элемента [1]. В действительности, почти все конструкции являются статически неопределимыми, т.е. соответствуют, по крайней мере, частично схеме параллельно-последователь- ного соединения элементов. В этом случае разрушение одного элемента не обязательно ведет к разрушению всей конструкции, что очень часто наблюдается в действительности, т.е. конструкция в той или иной мере должна и обладает свойством живучести. Однако теория живучести строительных конструкций в настоящее время развита недостаточно и обоснование норм и проверок надежности и работоспособности конструкций на основе теории живучести дело будущего.

Ниже используется метод поэлементной проверки, считая, что расчетные усилия в элементах известны и получены из расчета на статическую или динамиче- скую нагрузку. Здесь рассмотрим только элементы стержневых конструкций, а соединения элементов даны в гл.3 разд.1.

Для лучшего использования материала строительные объекты классифицированы по степени ответственности путем введения коэффициента надежности по

назначению γn. Его значения определены на основании экспертных оценок и приведены в [6]. Ниже используются обозначения, принятые в нормах [2].

Элементы металлоконструкций работают не в одинаковых условиях и степень их повреждаемости при транспортировке, на монтаже и в процессе эксплуатации может существенно различаться. Поэтому для компенсации перечисленных факторов введен коэффициент условий работы γc , значения которого 0,7–1,2 получены на основе анализа работы эксплуатируемых конструкций и приведены в нормах [2].

4.2.ÐАСЧЕТ СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ

Êстержневым элементам относятся как элементы прокатного, гнутого или сварного постоянного сечения, так и составного сечения, имеющие несколько ветвей, соединенных планками или решеткой (сквозные стержни), а также стержни, имеющие по длине несколько участков разной жесткости (ступенчатые стержни). По определению, стержнем считается элемент или конструкция, у которой длина более чем в 5–6 раз превосходит наибольший поперечный размер.

207

Стержень, работающий на растяжение, проверяется на прочность и на предельную гибкость. Cжатый элемент может быть центрально- и внецентренно сжатым, причем при центральном сжатии считается неизбежным малый допустимый на- чальный прогиб. Для сжатых стержней существует предельная (максимальная, критическая) нагрузка, поэтому они проверяются на общую и местную устойчи- вость, а также на предельную гибкость. Проверка устойчивости всегда осуществляется для предварительно выбранной формы потери устойчивости, поэтому очень важно для рассматриваемого типа стержня не пропустить ни одной возможной формы потери устойчивости.

Изгибаемый элемент проверяется на прочность, устойчивость в поперечном направлении, местную устойчивость и на допустимый прогиб. Такие же проверки выполняются для изгибаемых элементов при наличии продольной силы.

Граница между сжато-изогнутым и внецентренно сжатым стержнем определяется величиной относительного эксцентриситета [2]. При m (èëè mef) > 20 проверка на устойчивость не производится, где m = eA/Wc (mef = hm). Сквозные стержни требуют дополнительных проверок, связанных с работой отдельных элементов решетки и поясов в пределах панели.

Многие элементы имеют различные моменты инерции и различные расчетные длины по главным осям, поэтому все проверки проводятся в двух плоскостях. Эти два направления всегда являются экстремальными, поэтому проверки в промежуточных направлениях не нужны.

При расчетах конструкций используется концепция “наислабейшего элемента”, т.е. каждый элемент проверяется индивидуально. В связи с этим возникает трудность выбора граничных условий для отдельно рассматриваемого стержня, вырезаемого из конструкции – проблема назначения расчетной длины. В настоящее время исследования по этому вопросу далеко не закончены и в рекомендациях различных нормативных документов имеется много условностей, хотя все они сделаны в запас. При циклических нагрузках основную роль играют проверки на усталость, и особое значение приобретает вопрос о концентраторах напряжений, который оказывается центральным и в проблемах хрупкого разрушения.

4.3. ÖЕНТРАЛЬНО-РАСТЯНУТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Центрально-растянутые элементы, нагруженные статической нагрузкой, проверяются на прочность, при этом концентраторы напряжений обычно не учитываются, и используется формула

В нормах [2] значение коэффициента надежности gu = 1,3. Таким образом, в случае Ry >Ru / gu надежность элемента обеспечивается упрочнением стали и коэффициентом условий работы γc , а в случае Ry < Ru / gu комбинацией коэффициентов gc /gu, а также статистической обеспеченностью Ry è Ru .

4.4. ÖЕНТРАЛЬНО-СЖАТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Центрально-сжатые элементы сплошного сечения проверяются на общую и ме-

а вторая рассматривается в п.4.8.

208