44. Общие сведения и расчет болтовых и заклепочных соединений.

Болтовые и заклепочные соединения применяют главным образом для монтажных соединений конструкций с тяжелым режимом работы при значительных динамических воздействиях. Такие соединения не рекомендуется применять в конструкциях из стали высокой прочности, т.к. эти соединения имеют меньшую прочность, чем основной металл.

Заклепочные соединения элементов стальных конструкций в виду большой трудоемкости изготовления имеют ограниченное применение.

Виды болтов: 1) Болты грубой точности; 2) Болты нормальной точности; 3) Болты повышенной точности; 4) Высокопрочные болты; 5) Анкерные болты.

Болты грубой и нормальной точности применяются в соединениях не воспринимающих расчетные нагрузки. Отверстие под них на 3 мм больше диаметра болта, устанавливаются при небольшом несовпадении с центром тяжести болта. Болты повышенной точности выполняют из углеродистой и низколигированной стали. Диаметр отверстия равен диаметру болта. Ими обеспечиваются плотные малодеформируемые соединения. Высокопрочные болты – поставляются по стандартам болтов нормальной точности, но изготавляются из высокопрочных или термически упрочненных сталей, а так же лигированных сталей. Диаметр отверстия также на 3 мм больше диаметра болта. Но из-за больших сил натяжения при креплении создается монолитное соединение, за счет трения между соединяемыми элементами. Анкерные болты - применяются для крепления баз, башмаков колонн и стоек фундаментов.

Прочность болтовых соединений зависит от качества отверстий, которые разделены на 2 группы: Группа В – болты, поставленные в отверстия, просверленные на проектных диаметр;

Группа С – отверстия, просверленные или продавленные в отдельных деталей без кондукторов.

1) На срез: N_b ≤ n_b*n_s*((π*d^2)/4)R_bs*γ_b => n_b ≥ 4N_b/(ns* π*(d^2)*R_bs* γ_b), где N_b – расчетная продольная сила действующая на болтовое соединение; n_b – число болтов; n_s – число рабочих срезов одного болта; R_bs – расчетное сопротивление болта срезу; γ_b – коэффициент надежности болтового соединения.

2) На смятие: N_b ≤ n_b*d*Σt_min*R_bp*γ_b => n_b ≥ N_b/( d*Σt_min*R_bp*γ_b), где d – диаметр отверстия или наружный диаметр стержня болта; Σt_min – номинальная толщина элементов сминаемых в одном направлении; R_bp – расчетное сопротивление болта смятию.

3) На растяжение: N_b ≤ n_b*A_bn*R_bt => n_b ≥ N_b/(A_bn*R_bt), где A_bn – площадь сечения болта НЕТТО;

R_bt – расчетное сопротивление болта растяжению.

Расчет соединения на высокопрочных болтах выполняют с учетом передачи действий в стыках усилий через трение возникающее по соприкасающимся плоскостям соединенных элементов. Расчетное сопротивление воспринимаемое каждой такой поверхностью трения определяется по формуле: Q_bh=(R_bh*γ_b*A_bn*μ)/γ_h, где R_bh – расчетное сопротивление высокопрочного болта; μ – коэффициент трения;

γ_h – коэффициент надежности.

Для болтов высокой прочности требуемое количество рассчитывается по формуле: n≥N/*(γ_c*Q_bh).

45. Конструирование узлов металлических ферм (узел сопряжения элементов решетки).

В фермах со стержнями из двух уголков, составленных тавром, уз­лы проектируют на фасонках, которые заводят между уголками. Стерж­ни решетки прикрепляют к фасовке фланговыми швами. При креплении фланговыми швами требуемые площади швов распреде­ляются по обушку и перу уголка. Разность площадей швов регулиру­ется толщиной и длиной швов. Концы фланговых швов выводят на тор­цы стержня на 20 мм.

К поясу фасовки рекомендуется прикреплять сплошными швами ми­нимальной толщины. Фасовки выпускают за обушки поясных уголков на 10-15 мм.

Чтобы прикрепить прогоны, к верхнему поясу ферм приваривают уго­лок с отверстиями для болтов. В местах опирания круп­нопанельных плит верхний пояс стропильных ферм усиливают наклад­ками толщиной t=12 мм, если толщина поясных уголков менее 10 мм при шаге ферм 6 м и не менее 14 мм при шаге ферм 12 м.

Зная длину швов можно получить катет углового шва k_ш, а значит определить требуе­мую длину шва. В фермах с раскосной решеткой фасонке следует придавать очерта­ние прямоугольной трапеции.

Если в узлах ферм размещаются стыки поясов, то их следует перек­рывать специальными накладками, не включая, как правило, в работу стыка фасонку, работающую на перераспределение усилий между стер­жнями, примыкающим к узлу.

Стык поясов можно перекрывать листовыми накладками, располо­женными по выступающим полкам уголков, или уголковы­ми накладками со срезанной полкой и обработанными обушками.

В стержнях таврового сечения из двух уголков между уголками ста­вят прокладки для связи стержней между собой и обеспечения их сов­местной работы. Расстояние между прокладками не должно превышать 40i для сжа­тых стержней и 80i для растянутых стержней. При этом в преде­лах длины одного сжатого элемента решетки следует ставить не менее двух прокладок.

Швы, приваривающие фасонку и опорную стойку к плите, рассчи­тывают на опорную реакцию. Швы, прикрепляющие опорную стойку к фасонке, при обычной квад­ратной опорной плите рассчитывают на усилие, равное половине опор­ного давления. Площадь опорной плиты определяют по несущей способности мате­риала опоры, в которой устраивают отверстия для анкеров.

Анкерные отверстия прикрывают прямоугольными шайбами, которые после установки фермы приваривают к опорной плите.

Расстояние между нижним поясом и опорной плитой дол­жно быть достаточным для удобной приварки обушков нижнего пояса к фасонке, чтобы усилие с нижнего пояса плавно перешло на фасонку. Обычно это расстояние принимают не меньше ширины горизонтальной полки уголков нижнего пояса или не менее 150 мм.