22 5.4.Расчет стыковых соединений

Расчет сварных стыковых соединений на центральное растяжение или

сжатие производится по формуле

N / (t l_w ) ≤ R_wy γ_с,

где N – внешнее усилие, приложенное к соединению;

t – расчетная толщина шва, равная толщине наиболее тонкого из соединяемых элементов (местное утолщение в виде валика сварного шва в расчет не принимается);

l_w – расчетная длина шва, равная полной ширине соединяемых элементов за вычетом 2t, учитывающих низкое качество шва в зонах зажигания (непровар) и прерывания (кратер) сварочной дуги.

R_wy – расчетное сопротивление сварного стыкового соединения,

γ_с – коэффициент условий работы.

Расчет сварных стыковых соединений растянутых элементов конструкций из стали с соотношением R_u / γ_u > R_y, эксплуатация которых возможна и после достижения металлом предела текучести, производится по формуле

N / (tl_w) ≤ R_wu / γ_uγ_c,

где R_u – расчетное сопротивление проката по временному сопротивлению, (см. табл. 2.3);

γ_u – дополнительный коэффициент надежности, учитывающий повышенную опасность при расчете конструкций с использованием расчетного сопротивления R_u и принимаемый для стали равным γ_u = 1,3;

R_wu – расчетное сопротивление сварного соединения по временному

сопротивлению .

.

.

23 5.5 Расчет угловых соединений - самостоятельно

Угловые швы рассчитываются независимо от ориентации шва по отношению к действующему усилию.

Расчет шва ведется по одному из двух сечений.

– по металлу шва (сечение 1-1):

N / (β_f k_f l_w) ≤ R_wf γ_wf γ_c;

– по металлу границы сплавления (сечение 2-2):

N / (β_z k_f l_w) ≤ R_wz γ_wz γ_c.

РИСУНОК

- катет шва;

- коэффициенты глубины проплавления шва, зависят от вида сварки, положения шва и катета шва;

- длина шва – применяется на 10 мм меньше его фактической лины изи непровара на концах шва;

и - коэффициенты условий работы сварного соединения;

- расчетное сопротивление срезу металла шва (зависит от вида и материала сварки, СНиП);

- расчетное сопротивление срезу металла границы сплавления,

– нормативное сопротивление стали болтов (зависит от стали для конструкции).

Чаще всего задаются катетом шва (обычно это меньшая толщина элементов) и определяют его требуемую длину

На минимальную длину шва накладываются ограничения или 40 мм.

На максимальную длину шва накладываются ограничения из-за неравномерной работы шва по длине.

Если рассчитанная длина шва превышает допустимую расчетную длину шва, то задаваясь возможной расчетной длиной определяют катет шва. На катеты шва также накладывают конструктивные ограничения, которые зависят от вида соединения, вида сварки и материала элементов.

При действии на шов продольной силы и изгибающего момента расчет ведется по формулам:

По металлу шва

По металлу границы сплавления

25 5.5 Болтовые и заклепочные соединения

В соединениях строительных конструкций применяют следующие виды болтов:

- грубой точности;

- нормальной точности;

- повышенной точности;

- высокопрочные;

- самонарезающие;

- фундаментные или анкерные.

В болтах грубой и нормальной точности допускается отклонение диаметра болта от номинального значения на 1мм и 0,52мм соответственно. Болты изготавливаются из углеродистой стали.

По прочности болты делят на классы. Класс прочности болтов обозначается двумя числами через «,». Первое число, умноженное на 10, обозначает временное сопротивление материала из которого изготовлен болт ( , кгс/мм²). Произведение первого числа на второе – предел текучести ( , кгс/мм²).

Отверстия под болты сверлят на 2-3 мм. больше диметра болта. Отверстия выполняют в каждом элементе отдельно, поэтому при соединении элементов возникает неполное совпадение отверстий. Из-за негладкости соединения посадка болта получается неплотной. Из-за разницы диаметров болта и отверстия упрощается посадка болтов.

Соединениях с болтами грубой и нормальной точности более деформативны при работе на сдвиг. Такие болты применяются в соединениях работающих на растяжение, а также где болты являются крепежными элементами.

Отверстия под болты повышенной точности не должен отличаться от диаметра болта более чем на 0,3мм.

Болты изготавливаются из углеродистой стали. Имеют те же классы точности, что и болты грубой и нормальной точности.

Отверстия под болты повышенной точности сверлят тремя способами:

- при помощи кондукторов-шаблонов в отдельных элементах;

- сверлят отверстия меньшего диаметра в отдельных элементах, собирают элементы и рассверливают отверстия до нужного диаметра;

- сверлят отверстия на заданный диаметр в собранных элементах.

Посадка таких болтов плотная. Болты хорошо воспринимают сдвигающие усилия.

Недостаток таких болтов – сложность изготовления и посадки болтов.

Болты повышенной точности применяются редко.

Высокопрочные болты изготавливают из легированной стали. Готовые болты термически обрабатываются. Высокопрочные болты являются болтами нормальной точности. Соответственно их ставят в отверстия большего диаметра, чем болт. Гайки таких болтов затягивают тарировочным ключом, позволяющим создавать и контролировать силу натяжения болтов. Большая сила натяжения болта плотно стягивает соединяемые элементы и обеспечивает монолитность соединения. При действии на такое соединение сдвигающих сил между соединяемыми элементами возникают силы трения, препятствующие сдвигу этих элементов относительно друг друга. Для увеличения сил трения поверхности элементов в месте стыка очищают от грязи, масла, ржавчины и окалины металлическими щетками, пескоструйным или дробеструйным аппаратом, огневой очисткой и не окрашивают.

Применяются в монтажных соединениях, имеющих большие сдвигающие силы, и при действии на конструкцию динамических и вибрационных нагрузок.

26 По механизму передачи внешних усилий различают несколько видов болтовых соединений:

Срезные соединения, в которых внешние усилия воспринимаются вследствие сопротивления болтов срезу и соединяемых элементов смятию. Отличительное свойство срезных соединений – достаточно высокая деформативность. Поэтому основная область их применения – соединения элементов, подвергающихся воздействию статических нагрузок.

Фрикционные или сдвигоустойчивые соединения, в которых внешние усилия воспринимаются вследствие сопротивления сил трения, возникающих по контактным плоскостям соединяемых элементов от сжатия пакета предварительно натянутыми высокопрочными болтами. Эти соединения наиболее трудоемки по сравнению с другими типами болтовых соединений и применяются в конструкциях, воспринимающих различного рода вибрационные, циклические и знакопеременные нагрузки, а также эксплуатируемых в условиях низких температур, где требуется повышенная надежность.

Фрикционно-срезные, в которых внешние усилия воспринимаются в результате совместного сопротивления сил трения, болтов срезу и соединяемых элементов смятию.

Фланцевые соединения, в которых внешние усилия воспринимаются главным образом вследствие преодоления сопротивления сжатию фланцев от предварительно натяжения высокопрочных болтов. Фланцевые соединения, в которых высокая несущая способность высокопрочных болтов используется впрямую и практически полностью, являются одним из эффективных типов болтовых соединений элементов, подверженных растяжению, изгибу или совместному их действию.

Специальные болтовые соединения на самонарезающих болтах, комбинированных заклепках применяются в основном для крепления профилированного настила в покрытиях зданий.

Фундаментные (анкерные) болты с диаметром резьбы 12...140 мм работают на растяжение, предназначены для крепления строительных конструкций к фундаменту и классифицируются по следующим признакам:

– конструктивному решению (изогнутые, с анкерной плитой, составные съемные);

– способу установки в фундамент (устанавливаемые на готовые фундаменты в колодцы или скважины);

– способу закрепления в бетоне фундамента (закрепляемые непосредственно взаимодействием элементов (шпилек или анкерных плит) болтов с бетоном фундамента, закрепляемые с помощью эпоксидного или силоксанового клея, цементно-песчаных смесей, либо с помощью разжимных цанг);

– условиям эксплуатации (расчетные и конструктивные).

РИСУНОК АНКЕРНОГО БОЛТА