Расчет комбинированных соединений

При усилении стыкового шва накладками получается комбинированное соединение. При расчете такого соединения принимается, что напряжение по оси стыка в шве и в накладках одинаково. Тогда при расположении накладок с двух сторон:

где F _л—площадь соединяемых листов;

SF_н —суммарная площадь накладок;

R^св —расчетное сопротивление стыкового шва сжатию или растяжению.

Усилие в накладке N_н = sF_н должно быть воспринято обваркой накладки, следовательно, требуемая длина угловых швов

величина определяет размеры накладки.

Во избежание концентрации напряжений ширина накладок не должна сильно отличаться от ширины листа. Совершенно аналогично рассчитывается стык при помощи одних накладок ( = 0).

При одностороннем расположении накладок получаются эксцентриситеты в перекрытии стыка, с целью учета этих эксцентриситетов расчет элементов соединения ведется по расчетному сопротивлению угловых швов срезу , что делает такую конструкцию невыгодной и нерациональной.

14 Высокопрочные болты

Высокопрочные болты широко применяются в качестве деталей соединения стальных строительных конструкций, в том числе мостовых, а также для металлических конструкций. Высокопрочные болты устанавливают не позже чем через 3 суток после очистки контактных поверхностей деталей усиления и основной конструкции.

Высокопрочные болты используются в соединениях деталей с/х машин, ж/д креплений, креплений деталей и соединений кранов, в мостостроении и т. д. К высокопрочным принято относить болты изготовленные по классу прочности 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9. Прочностные характеристики болтов определяются выбором соответствующей марки стали и технологией их изготовления. Современная технология изготовления высокопрочных болтов базируется на использовании методов холодной или горячей высадки и накатки резьбы на специальных автоматах с последующей термообработкой и нанесением покрытия. Применяются различные холодно- и горячевысадочные автоматы, способные изготавливать высокопрочные болты с высокой производительностью (100—200 шт/мин)..Высокопрочные болты выпускаются из сталей марок 40Х, 30Х3МФ, 30Х2НМФА, 25Х2АФ с термоупрочнением. Используются они, как правило, на монтаже и выпускаются с точностью по группе C, что облегчает совмещение отверстий соединяемых элементов. Механические свойства высокопрочных болтов также определяются свойствами используемой стали и последующей термической обработкой в электропечах с защитной средой, предотвращающей обезуглероживание изделий

15 Самонарезающие болты

отличаются от обычных болтов наличием резьбы полного специального профиля для нарезания резьбы в отверстиях соединяемых деталей. Самонарезающие болты применяются в основном для прикрепления профилированного настила к прогонам и элементам фахверка.

Для соединения нерасчетных элементов применяются самонарезающие болты, которые изготовляются со стержнем в виде метчика и ввинчиваются в просверленное отверстие без предварительного устройства в нем винтовой нарезки.

Это болты небольшого диаметра с резьбой специального профиля по всей длине, имеют головку под ключ, стержень с продольными проточками и коническим концом. Выполняются из стали Ст10кп с термоупрочнением. Завинчиваются в отверстия, просверленные на 0, 8 диаметра стержня, образуя для себя резьбу, и не нуждаются в гайке.

16 Фундаментные болты

Фундаментные (анкерные), болты применяются для передачи растягивающих усилий с колонн на железобетонные фундаменты. На одном конце его нарезают резьбу, а на другом имеется приспособление для крепления в фундаменте, при его заливке.

Виды:

-Изогнутый болт. Главный плюс такого болта, его простота и легкость изготовления. Применяется в разных сферах строительства.

Болты с анкерной плитой. Одним из преимуществ таких болтов является их универсальность в применении. С его помощью производят крепление деталей с железобетонными конструкциями.

Болты анкерные составные. Находят свое применение в случаях, когда установить оборудование на свое место возможно только надвижкой на фундамент.

Съемные болты. Их применяют для крепления разного оборудования в процессе строительства объектов к фундаментам и стенам из разных материалов.

-Анкерный болт прямой. С его помощью производится крепеж металлоконструкций и оборудования к фундаменту. Они имеют высокую надёжность и большой срок службы.

Болты с коническим концом. Они предназначены для крепления к фундаментам различных строительных конструкций. Производятся с хорошими показателями по механической прочности, болты наделены высокой стойкостью к коррозии.

К примеру: Болт фундаментный ГОСТ 24379.1-80 имеет большую и широкую сферу применения. Строители порой называют их «незаменимыми» при проведении различных монтажных работ. Это могут быть обычные здания или промышленные объекты. Оборудование, которое работает в условиях повышенной вибрации, также устанавливается на фундамент и крепится к нему с помощью фундаментных болтов. Конкретные места установки фундаментного крепежа выбирается исходя из диаметра и длины металлического прутка. Болтами, у которых диаметр от 12 до 24 мм крепят конструкции или оборудование, которые не создают больших нагрузок в месте соединения.

17 Болтовые соединения

На монтаже болтовые соединения производят болтами обычной прочности и высокопрочными. Болты обычной прочности бывают грубой, нормальной и повышенной точности. Болты нормальной и повышенной точности отличаются от болтов грубой точности более высоким качеством обработки поверхности, не влияющим на расчетные характеристики прочности соединения. Это обстоятельство необходимо учитывать, так как взаимозаменяемость болтов возможна.

В соединениях на болтах обычной прочности усилия от одного элемента к другому передаются за счет работы кромок отверстий на смятие и стержня болта на срез. Различают соединения на высокопрочных болтах двух видов: сдвигоустойчивые и с несущими болтами.

В подготовку стыкуемых поверхностей входит, как всегда, их очистка от грязи, ржавчины, снега, льда, масла и пыли. Кроме того, необходимо спилить напильником или срубить зубилом заусенцы на кромках деталей и отверстий, а также тщательно выправить неровности, вмятины, погнутости деталей соединения, которые могли возникнуть во время транспортировки конструкций, при их погрузке или разгрузке. Без выполнения этих работ обеспечить плотное взаимное соприкосновение всех деталей стыка невозможно.

На объекте проектное расположение монтируемых элементов достигают совмещением всех отверстий с помощью проходных оправок, диаметр цилиндрической части которых должен быть на 0, 2 мм меньше диаметра отверстий. С помощью кувалды оправку забивают в отверстия, при этом коническая часть упирается в кромки отверстий, которые по мере перемещения оправки в глубь пакета совмещаются. Часть отверстий (не менее 10%) должна быть заполнена пробками, которые служат для фиксации взаимного расположения соединяемых элементов и предупреждения их сдвига. Поэтому длина цилиндрической части пробки должна быть больше суммарной толщины всех деталей собираемого элемента (толщины пакета), а длина конической части обеспечивать только удобство установки пробки в отверстия. Когда пробки установлены, оправки можно извлечь.

18 Работа болтовых соединений на сдвиг при действии статической нагрузки

Болты класса точности В и С за счет зазора 2…3 мм работают неравномерно. 1 этап работы соединения – преодоление силы трения. Затем болты касаются стенок отверстия и работают частично на срез и частично на смятие. Расчет ведут исходя из возможного вида разрушения – по срезу болта (при толстых листах) или по смятию поверхности отверстия (при тонких листах). Болты класса точности В и С за счет зазора 2…3 мм работают неравномерно. 1 этап работы соединения – преодоление силы трения. Затем болты касаются стенок отверстия и работают частично на срез и частично на смятие. Расчет ведут исходя из возможного вида разрушения – по срезу болта (при толстых листах) или по смятию поверхности отверстия (при тонких листах).

Более равномерно работают болты класса точности А. Различие между работой болтов класса точности А, В, С учитывается в расчетах коэффициентом условия работы соединения (γ b), величиной расчетного сопротивления. Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом (несущая способность болта) на срез, определяется по формуле на смятие, определяется по формуле

Здесь Rbs, Rbр, Rbt – расчетные сопротивления болтовых соединений на срез, смятие и растяжение; Rbs, Rbt – зависят от класса прочности болта; Rbp – зависят от класса точности болта и временного сопротивления стали (Run); А – расчетная площадь сечения стержня болта; d – наружний диаметр стержня болта; ns – число расчетных срезов одного болта; γ b – коэффициент условий работы соединения; min∑ t - наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении. Несущая способность болта на растяжение (9.3) принимая, что силы между болтами распределяются равномерно. Аbn – площадь сечения болта нетто (т.е. без учета резьбы).Количество болтов в соединении определяют по формуле: Nmin – меньшее из значений расчетного усилия для одного болта; γ с – коэффициент условий работы.

19 Работа болтовых соединений на растяжение

Проверяют прочность болта по ;

Справедливо для всех соединений.

При выборе нужно учитывать:

- в силовых конструкциях , чаще

- при установке единичных болтов (например в стыковочных соединениях)

в подвижных соединениях с подшипником сначала может быть поставлен специальный полый болт, толщина стенок которого:

В подвижном соединении по усилию P сначала подбирается подшипник, а потом

Шаг болтов, так же как и заклепок определяется из условия прочности соединения деталей при передаче действующей нагрузки.

- минимальный шаг болтов, определяющийся возможностью подхода гаечным ключом. Этот размер должен учитываться при установке болта вблизи полки, стойки. Эти размеры приводятся в ГОСТах и нормалях.

Для повышения ресурса болтовых соединений, так же как для заклепок применяется увеличение радиального и осевого натяга.