При конструировании болтовых соединений следует стремиться к передаче усилия с одного элемента на другой кратчайшим путем при одновременном обеспечении удобства выполнения соединения.
Для удобства производства работ центры болтов располагают в соединении по прямым линиям - рискам, параллельным действующему на соединение усилию. Расстояние между двумя соседними рисками называют дорожкой, а расстояние между соседними по риске болтами - шагом (рис.2). Расстояние между центрами болтов нормируется исходя из прочности элементов соединения и удобства выполнения работ (табл. 1). Размещение болтов по рискам может быть рядовым (рис.2, а) или шахматным (рис.2, б ).
Минимальное расстояние, указанное в табл. 1, определено из условия прочности основного материала между отверстиями, максимальное - из условия обеспечения плотности соединения при его работе на растяжение и устойчивости отдельных элементов соединения в промежутках между болтами - при восприятии сжимающих усилий.
В стыках и узлах прикрепления элементов для уменьшения расхода металла на накладки необходимо принимать минимальный шаг болтов. В слабо нагруженных соединениях (связующих или конструктивных) расстояние между болтами необходимо назначать максимальным для уменьшения их количества.
Рисунок 2 – Схемы размещения болтов
Таблица 1 - Нормы расстановки болтов в болтовых соединениях
| Характеристика расстояния | Расстояния при размещении болтов |
| 1. Расстояния между центрами болтов в любом направлении: а) минимальное б) максимальное в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков при растяжении и сжатии в) максимальное в средних рядах, а также в крайних рядах при наличии окаймляющих уголков: при растяжении при сжатии | 2,5 d 8 d или 12 t 16 d или 24 t 12 d или 18 t |
| 2. Расстояния от центра болта до края элемента: а) минимальное вдоль усилия б) то же, поперек усилия: при обрезных кромках. при прокатных кромках в) максимальное г) минимальное для высокопрочных болтов при любой кромке и любом направлении усилия | 2,0 d 1,5 d 1,2 d 4 d или 8 t 1,3 d |
Примечание. В соединениях элементов из стали с пределом текучести свыше 38 кН/см2 минимальное расстояние между болтами следует принимать равным 3 d, d - диаметр отверстия для болта; t - толщина наиболее тонкого наружного элемента.
В фасонном прокате (уголки, двутавры, швеллеры) положение рисок и максимальные диаметры отверстий приведены в специальных нормалях исходя из прочности профиля и возможности постановки болтов в соединениях. Нормали опубликованы в справочной литературе.
При конструировании болтовых соединений следует стремиться к применению болтов одного диаметра в пределах каждого конструктивного элемента и к наименьшему числу диаметров болтов в сооружении.
Стыки и прикрепления листового металла могут выполняться внахлестку и в стык с применением односторонних или двусторонних накладок (рис.3). Предпочтение следует отдавать соединениям с двусторонними накладками, обеспечивающим симметричный силовой поток при передаче усилия с одного элемента на другой (рис.3, а). Применение стыков с односторонней накладкой, а также соединений внахлестку вызывает отклонение силового потока в одну сторону от оси действия усилия (рис.3, б, в), что приводит к изгибу листов под нагрузкой. Поэтому в таких соединениях количество болтов увеличивают на 10 % против расчета.
Стыки фасонного проката (рис.4) выполняют при помощи накладок. Уголковые соединения, как правило, стыкуются уголковыми накладками тех же профилей (рис.4, а). При этом для плотного прилегания полок обушок стыкового
Рисунок 3 – Стыки листового проката
Рисунок 4 – Стыки фасонных профилей проката
1 – прокладка; 2 – фаска; 3 – стыковые накладки
уголка фрезеруется (снимается фаска). Неравнобокие, а также большие равнобокие уголки можно стыковать листовыми накладками, если на каждой накладке можно поставить болты по двум рискам (рис.4, б). Швеллеры и двутавры стыкуются при помощи листовых накладок (рис.4, в, г).
При постановке болтов в стесненных условиях необходимо обеспечивать минимальные габариты для работы с гаечным ключом или головкой гайковерта (рис.5).
Рисунок 5 – Минимальные габариты
Для нормальной работы соединения на высокопрочных болтах действительная сила трения должна строго соответствовать расчетной, что достигается определенной технологией контролируемого натяжения болтов.
После сборки соединения и установки сборочных пробок все свободные отверстия заполняют высокопрочными болтами. Затем пакет собранного соединения предварительно стягивают для закрытия зазоров между деталями. Так как в процессе постепенного уплотнения пакета натяжение ранее поставленных болтов неизбежно будет ослабевать, то гайки на всех болтах подтягивают многократно, пока они не перестанут вращаться с помощью ключа с рукоятью длиной 400...500 мм или легкого гайковерта марки ИП-3103 либо другого с крутящим моментом 0,2 кНм. В результате таких операций в болтах возникает осевое усилие 20...30 кН. Окончательное натяжение высокопрочных болтов производят гайковертом марки ИП-306, развивающим крутящий момент 150 кгм, поворотом гайки на угол 180°, отсчитывая угол поворота от исходного, зафиксированного положения гайки, вне зависимости от толщины пакета (до 140 мм) и при числе деталей в нем не более пяти. Для удобства отсчета угла поворота с помощью кернера за один удар наносят метки на торец выступающей части болта и гайку, фиксируя тем самым их взаимное расположение.
При отсутствии гайковерта можно воспользоваться ключом с длинной рукоятью.
После этих операций постепенно заменяют сборочные пробки высокопрочными болтами, натяжение которых ведут также двумя гайковертами: сначала малым марки ИП-3103, а затем тяжелым марки ИП-3106.
Задание по работе
1 Изучить вышеописанные виды болтов и болтовых соединений, зарисовав в отчет по лабораторной работе их схематично.
2 Произвести замеры геометрических параметров болтовых соединений на стенде кафедры.
Литература:
1. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов/Е.И.Беленя, В.А.Балдин, Г.С.Ведеников и др.; Под общ. ред. Е.И.Беленя.-6-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1985.-560 с.: ил.
2. СНиП II-23-81. Стальные конструкции. Нормы проектирования.-М.: Стройиздат, 1991.-96 с.
