1. Сварка металлоконструкций

Сварка на монтаже в настоящее время не вызывает затруднений, но она дороже заводской, так как требует особых приспособлений, поэтому ее объем следует по возможности уменьшать. Как правило, не следует допускать монтажной потолочной сварки. Перед монтажной сваркой элемент должен быть поднят и поставлен в проектное положение, для чего желательно предусматривать такую конструкцию, которую легко было бы поставить сверху, устраивая в необходимых случаях специальные столики.

2. Болтовое соединение металлоконструкций

Болтовые соединения являются весьма распространенным, простым и достаточно надежным видом, крепления конструкций, особенно в промышленных зданиях.

Болты, работают на срез, смятие и растяжение. Деформативность болтового соединения есть следствие меньшей величины предварительного на­тяжения болтов (в результате затяжки гаек), а также больших зазоров между болтом и отверстием.

При работе болтов на растяжение предварительное натяжение их должно быть больше внешней и растяги­вающей силы. Вследствие того, что одинаковое натяжение нескольких болтов в соединении осуществить трудно, и они будут работать неравномерно, для болтов устанавливаются более низкие расчетные сопротивления. Чрезмерная перетяжка болтов (возможная при применении монтажных ключей, удлиненных путем насадки обрезанных труб) ведет к пластическим деформациям и расстройству соединения.

В стальных конструкциях применяют болты обычной и высокой прочности.

По точности изготовления различают болты:

Повышенной точности (ГОСТ 7805-70,*) и гайки к ним (ГОСТ 5927-70*);

Нормальной точности (ГОСТ 7798-70.*) и гайки к ним (ГОСТ 5915-70*);

Грубой точности (ГОСТ 15589-70*).

К болтам нормальной и повышенной точности изготовления в соответствии с ГОСТ 1759-70* предъявляются требования перпендикулярности опорной поверхности головки болта к оси стержня, которая, измеряется щупом по просвету между опорной поверхностью головки и контрольной матрицей, а также прямолинейности стержня. Последнее требование должно удовлетворять 1-му ряду ГОСТ 11284-75. Болты грубой точности изготовления, должны отвечать 2-му ряду ГОСТ 11 284-75.

По требованию потребителя в соответствии с ГОСТ 1759-70* и ГОСТ 14623-69 болты могут быть изготовлены с цинковым, кадмиевым, хромированным т другими покрытиями.

Болты нормальной и повышенной точности имеют допуск по диаметру от - 0,43 до - 0,52, а - 0,3 мм (чистые болты) и могут быть поставлены в отверстие с зазором от 0,3 до 0,5 мм, что означает по существу плотное касание. Такое соединение малодеформативно, оно соответствует группе В у заклепок, отверстия которых просверлены по кондукторам или рассверлены до проектного диаметра в собранных элементах. В такое отверстие болт может быть поставлен с помощью легких ударов молотка.

Болты грубой точности могут быть изготовлены с отклонением от номинального диаметра до ±1 мм. Эти болты могут быть поставлены в отверстие с зазором 2 - 3 мм (черные болты). Такое соединение довольно деформативно.

Болты изготовляются диаметром 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 36, 42 и 48 мм и общей длиной 40 - 200 мм с различной нормированной длиной резьбы.

Болты изготовляются, из углеродистой стали марок ВСтЗ, ВСтб, низколегированной стали повышенной прочности марок 14Г2, 15ГС и др.

Высокопрочные болты применяют в монтажных соединениях, используя передачу усилия через трение. Для них применяются углеродистые стали Ст35 по ГОСТ 1050-74 или легированные высокопрочные стали (например, хромистая сталь 40Х, 40ХФА, 38ХС и др. по ГОСТ 4643-71).

В зависимости от механических свойств сталей болты разделяются на классы прочности (ГОСТ 1759-70*). В строительных конструкциях наиболее распространены, классы прочности 4,6 и 6,6, а для высокопрочных болтов - 8,8 и 10,9. Классы прочности болтов обозначены двумя числами. Первое число, умноженное на 10, определяет значение минимального временного сопротивления в кН/см 2 , второе число, умноженное на 10, определяет отношение предела текучести к временному сопротивлению в процентах; произведение чисел определяет значение предела текучести в кН/см 2 .

При работе болтов грубой точности на срез, поставленных в отверстия с зазорами 2-3 мм (черные болты), соединение имеет большую деформативаость. Сдвиги болтов при зазорах 2-4 мм составляют соответственно 2,65—3 мм. Болты грубой точности при работе их на срез целесообразно применять только при статической нагрузке, где требуется в основном обеспечить прочность, а деформативность соединения не имеет существенного значения. Эффективным, но дорогим способом уменьшения деформативности болтового соединения является переход на болты повышенной точности, плотно заполняющие отверстия.

Более рационально применение болтов при их работе на растяжение. Для надежной работы болт необходимо хорошо затянуть, чтобы внешняя растягивающая сила не превысила начального натяжения. Для уменьшения деформативности соединения можно либо не доводить напряжение в болтах до расчетного сопротивления, либо надежно закреплять затянутые гайки контргайками или приваркой к болту.

3. Установка элементов металлоконструкций

Проект производства работ определяет способы и средства монтажа. Металлические конструкции, как правило, монтируют укрупненными элементами или блоками с использованием грузоподъемных механизмов. При этом необходимо принимать меры по устойчивости и неизменяемости конструкций на всех стадиях монтажа. Каркасы многопролетных и многоэтажных зданий и зданий значительной протяжен­ности возводят пространственно-жесткими блоками (пролеты, части каркаса в пределах между температурными швами, этажи) с комплектной установкой и закреплением всех элементов конструкций каждого блока.

При подъеме гибких и укрупненных конструкций при­меняют приспособления, предохраняющие элементы от повреждений.

Чтобы, уберечь канату стропов от повреждений, на ост­рых кромках конструкций устанавливают подкладки. Как правило, применяют полуавтоматические захваты, позво­ляющие расстропить конструкцию без подъема на нее лю­дей. Поднимаемый элемент удерживают от вращения од­ной или двумя оттяжками из пеньковых канатов диамет­ром 20 - 25 мм, или из стальных канатов диаметром 8 - 13 мм.

Процесс монтажа складывается из следующих опера­ций: "подготовки фундаментов и конструкций с раскладкой их у места подъема; строповки конструкций, подъема, на­садки и установки конструкции на опоры или места креп­ления; выверки и закрепления конструкций; установки свя­зей и креплении по проекту; расстроповки конструкций.

Перед подъемом все элементы конструкций очищают от грязи, снега, наледи и ржавчи­ны. Рабочие подмости и лестницы для работы монтажни­ков, детали для крепления подмостей и лестниц, а также детали для сборки должны быть прикреплены к конструк­циям до их подъема.

Различают два метода организации работ при возве­дении зданий; со склада и с транспортных средств. При организации работ со склада на приобъектной площадке в зоне действия монтажного крана создают запас конст­рукций, предусмотренный ППР. Для разгрузки деталей с транспортных средств часто используют самоходные кра­ны, чтобы не забирать монтажный кран с монтажных ра­бот. При этом крупногабаритные элементы подают непо­средственно с транспортных средств в зону монтажа.

При монтаже с транспортных средств конструкции до­ставляют на объект автотранспортом. Башенным краном детали подают на монтаж.

Для монтажа с транспортных средств предварительно составляют почасовые графики монтажа деталей в соответствии с принятой технологией; для каждого рейса намечают комплекты деталей, исходя из грузоподъемности и вместимости транспортных средств; с учетом расстояния перевозок составляют рейсовые графики движения транспортных средств и графики их отправки с территории завода. За соблюдение графиков отвечает диспетчерская служба монтажной и транспортной организации.

Монтаж с транспортных средств ведут по технологическим картам (монтажным планам) и оперативной документации (почасовым графикам доставки и монтажа сборных деталей, комплектовочным ведомостям и др.).

Благодаря применению монтажных кранов, механизированного оборудования и ручных машин на всех опера­циям (погрузочно-разгрузочных работах, укрупнительной сборке и монтажа) достигается высокая скорость работ. Резкое повышение производительности труда дости­гается средствами малой механизации, а также пневма­тическими и электрическими ручными машинами.

Монтаж осуществляют несколькими способами:

Раздельным способом - сначала устанавливают только колонны, затем стропильные фермы, конструкции покрытия и т. п.;

Комплексным способом - за один проход крана последовательно устанавливают все элементы секций здания;

Комбинированным способом - часть конструкций устанавливают раздельно, а часть комплексно за один проход крана.

Монтаж сборных железобетонных фундаментов начинают после окончания работ в траншее или котловане и проверки правильности устройства основания под фундаменты (выровненная поверхность утрамбованного пес­ка, щебеночная или гравийная подсыпка, слой тощего бетона). Поверхность основания должна быть горизонтальной и находиться на заданной проектом отметке, что проверяют нивелиром.

Оси здания разбивает геодезист и закрепляет их на выносных опорах. Места установки блоков фундаментов отмечают колышками. Для подъема блоков используют двух- или четырехветвевые стропы или траверсы. Фундаментные блоки устанавливают сразу в проектное положение. При этом нельзя допускать повреждения поверхности основания.

В стаканы фундаментов укладывают выравнивающий слой из жесткого раствора или бетонной смеси и уплотня­ют ручной трамбовкой. Если имеются колонны с отклонениями по длине, уровень выравнивающего слоя в стакане устанавливают индивидуально; колонны при этом маркируют соответственно фундаментам.

Болтовые соединения применяют преимущественно при монтаже металлических конструкций. Болтовые и заклепочные соединения не рекомендуется в конструкциях из сталей высокой прочности, поскольку отверстия не дают возможности полностью использовать прочность стали.

Обычные болтовые соединения менее плотны, чем заклепочные и дают большие сдвиги, но они более просты в постановке, широко применяют в монтажных соединениях.

Заклепочные соединения в стальных конструкциях в связи с развитием сварки применяются в отдельных случаях при наличии знакопеременных и вибрационных нагрузок. Широко применяются заклепочные соединения в алюминиевых конструкциях при применении сильно разупрочняющихся при сварке сплавов. На монтаже заклепочные соединения могут применяться только в исключительных случаях, так как клепка в монтажных условиях очень неудобна и трудоемка.

Болтовые соединения

В соединениях металлических конструкций применяют болты грубой и нормальной точности , повышенной точности , высокопрочные и анкерные .

Болты грубой, нормальной точности

Эти болты ставят и отверстия на 3 мм больше, чем диаметр болта, благодаря чему он легко устанавливается даже при небольшом несовпадении центров отверстий. Этим определяется преимущественное применение болтов грубой и нормальной точности в монтажных фиксирующих соединениях при работе на растяжения. При взаимном сдвиге соединяемых элементов эти болты дают довольно деформативное соединение, так как диаметр отверстий существенно больше диаметра болтов, поэтому их иногда называют черными .

Болты повышенной точности

Диаметр отверстий для этих болтов принимается равным их диаметру (без плюсовых допусков для болта и минусовых допусков для отверстия не допускается). Поверхность ненарезной части болта и поверхность отверстия должна быть гладкой. Болты в таких отверстиях «сидят » плотно и хорошо воспринимают сдвигающие силы; однако недостаточно сил, стягивающих пакет, ухудшает его работу по сравнению с соединениями на высокопрочных болтах или на заклепках.

Болты повышенной точности обеспечивают плотное малодеформативное соединение – их называют чистыми болтами. Сложность изготовления и постановки болтов повышенной точности привела к тому, что соединения на таких болтах применяется редко.

Высокопрочные болты

Изготовляются из углеродистой стали 35 или из легированных сталей 40Х, 40ХФА и 38ХС и термически обрабатывают уже в готовом виде. Высокопрочные болты, как и болты нормальной точности, устанавливают в отверстия диаметром на 3 мм большие, чем их диаметр, но их гайки затягивают тарировочным ключом, позволяющим создавать и контролировать большую силу натяжения болтов. Такая сила натяжения болта плотно стягивает соединяемые элементы и обеспечивает монолитность соединения. При действии на такое соединение сдвигающих сил между соединенными элементами возникают силы трения, препятствующие сдвигу этих элементов относительно друг друга.

Таким образам высокопрочный болт, работает на осевое растяжение, обеспечивается передачу сил сдвига трением между соединенными элементами, именно поэтому подобное соединение часто называют фрикционными. Для увеличения силы трения поверхностей элементов в месте стыка очищает от грязи, масла, ржавчины, и окалины.

Чтобы соединения с накладками с двух сторон работало надежно, необходимо строго одинаковая толщина стыкуемых элементов, поскольку даже при небольшой разности их толщин несущая способность болта резко снижается. Для улучшения работы соединения иногда применяют комбинированное соединение, в котором соединяемые поверхности склеивают специальным клеям, а затем стягивают высокопрочными болтами.

Анкерные болты

Применяют для крепления баз (башмаков) колонн и стоек к фундаментам.

Заклепочные соединения

Применяются с начала позапрошлого столетия; они надежно работают при статической и динамической нагрузках. Однако перерасход металла в соединениях и их большая трудоемкость по сравнению со сваркой ограничили область применения.

1 – замыкающая головка; 2 – закладная головка

1) – с полукруглой головкой; 2) – с потайной головкой; 3) – с полупотайной

Заклепки в стальных конструкциях различаются по форме закладной и замыкающей головок. Замыкающая головка образуется деформированием выступающей части стержня заклепки. Заклепки ставят в отверстия, на 1-1,5 мм большие, чем диаметр заклепки. При образовании замыкающей головки стержень заклепки осаживается и утолщается, плотно заполняя отверстие. Поэтому за расчетный диаметр заклепки принимается диаметр отверстия, в который она поставлена. Клепка может выполняться горячим и холодным способом . При горячем способе замыкающая головка образуется в нагретом до температуры примерно 800-1000°С, стержне с помощью пневматического молотка.

При холодной клепке замыкающая головка образуется в ненагретом стержне при помощи мощных клепальных скоб. Сила, стягивающая пакет, при холодной клепке в 2-3 раза меньше, чем при горячей, так как пакет сжимается только усилием клепальной скобы; в процессе горячей клепки заклепка при остывании укорачивает и плотно стягивает пакет (растягивающие напряжения в заклепки достигают 10-15 кН/см .

В конструкциях из алюминиевых сплавов также применяют болты нормальной и повышенной точности. Их изготовляют из алюминиевых сплавов; форма и размеры их такие же, как и у стальных.

Высокопрочные болты для конструкций из алюминиевых сплавов изготовляют из стали. При постановке высокопрочных стальных болтов недопустим непосредственный контакт стали и алюминиевых сплавов, так как в местах соприкосновения возникает интенсивная электрохимическая корразия. В этих случаях шайбы высокопрочных болтов должны быть кадмированы или оцинкованы, а часть стержня болта, находящаяся в соединяемом пакете, обмотана изоляционной лентой (или кадмирован, или оцинкован весь болт).

Устройство соединений металлических конструкций

Металлические конструкции на монтаже соединяют между собой сваркой или на болтах.

Сварные соединения наиболее распространены. Их выполняют ручной электродуговой сваркой. Ручную сварку выполняют на постоянном или переменном токе. Постоянный ток, обеспечивающий большую стабиль­ность дуги, а следовательно, и лучшую устойчивость сва­рочного процесса, используют для сварки ответственных конструкций, преимущественно из низколегированных сталей, а также для сварки листовых конструкций, ра­ботающих под давлением или имеющих малую толщину. В последнем случае сварку производят на токе обратной полярности (изделие-катод, электрод-анод). Темпера­тура катода всегда меньше температуры анода, что пре­дохраняет свариваемое изделие от прожога. Во всех ос­тальных случаях для сварки используют переменный ток, при котором требуется более простая аппаратура.

Подготовка стыков к сварке заключается в их за­чистке, а также в проверке точности обработки кромок стыкуемых элементов и зазоров согласно нормативным документам. Стыкуемые кромки стальных конструкций зачищают на участке, превышающем ширину шва на 20... ...30 мм в каждую сторону по всей его длине. Монтажные соединения собирают при помощи прихваток или сбо­рочных приспособлений. Число, размер и длина прихва­ток в сварных соединениях, воспринимающих монтажные нагрузки, определяют расчетом и указывают в ра­бочих чертежах. В прочих соединениях общая длина при­хваток должна составлять не менее 10 % длины монтаж­ного шва и быть не менее 50 мм. Наложение шва поверх прихваток допускается только после зачистки послед­них, а каждого слоя при многослойной сварке - после очистки предыдущего слоя от шлака, брызг металла и вырубки из него участков с порами, раковинами и тре­щинами. При двухсторонних швах (в соединениях лис­товых конструкций) корень основного шва вырубают до чистого металла и очищают перед наложением подварочного шва.

В процессе подготовки стыков и сварки важно со­блюдать условия, способствующие снижению остаточных напряжений и, следовательно, вероятности появления деформаций и трещин в сварных соединениях. К этим условиям относятся обеспечение проектных зазоров при сборке (увеличенные зазоры приводят к повышению усадки шва в результате роста наплавленного металла); соблюдение последовательности наложения швов, спо­собствующей максимальной свободе температурных де­формаций; соблюдение режима остывания шва (предва­рительный прогрев стали в зоне стыка) и др.

С целью снижения влияний сварочных напряжений на прочность конструкции монтажные соединения сва­ривают в определенной последовательности. В стыке дву­тавровой колонны с опорной плитой вначале сваривают стенку с плитой с одной стороны, а затем - с другой. Полки с внутренних сторон сваривают с плитой на диа­гонально противоположных частях соединения в одном и другом направлениях, а затем последовательно свари­вают каждую из полок с наружной стороны. Швы в уз­лах примыкания ригелей к колоннам накладывают по­очередно в диагонально противоположных секторах со­единения. При длине шва до 1000 мм - от середины к краям в двух направлениях. Сварку каждого стыка производят до полного окончания без перерывов.

Высокое качество сварного соединения достигается строгим соблюдением технологического процесса, режи­мов сварки, применением материалов с необходимыми свойствами.

Качество сварных соединений проверяют наружным осмотром (трещины, подрезы, маломерность, поры), гам-марентгенографированием, ультразвуком {трещины, непровары, поры). Число мест и протяженность контроли­руемых швов устанавливаются СНиПом и проектом.

Плотность сварных соединений контролируют различ­ными способами. Например, шов промазывают с одной стороны керосином, а с другой - мелом, и по появлению на стороне, обмазанной мелом, пятен керосина судят о на­личии дефектов шва. Плотность швов определяют также вакуумной камерой, создавая внутри нее разрежение (рис. Х.61). Дефектный шов, смазанный пенообразую-щим составом (например, мыльным раствором), под дей­ствием вакуума пропускает воздух, и по наличию пузы­рей судят о месте и величине дефектов. Иногда плотность швов контролируют химическим методом. Для этого с одной стороны сварного соединения под небольшим из­быточным давлением создают среду из смеси аммиака

Х.61. Контроль плотности сварных соединений с использованием эф­фекта вакуума

/ - контролируемый шов; 2 - губ­чатая резина; 3 - крышка из плек­сигласа;

4 - вакуумметр; 6 - ваку­ум-насос

с воздухом, а с другой соединение промазывают индика­тором (водно-спиртовым раствором фенолфталеина) или наклеивают матерчатые ленты, пропитанные 5%-ным раствором азотнокислой ртути. Аммиак, пройдя через неплотности сварного соединения, окрашивает раствор фенолфталеина в ярко-рыжий цвет или вызывает потем­нение азотнокислой ртути; таким образом выявляется дефект.

Сведения о сварке записывают в журнал: указывают дату выполнения сварки, расположение узла, характе­ристику шва, марку электрода, фамилию сварщика, дан­ные о погоде.

Болтовые соединения осуществляют болтами обыч­ной прочности и высокопрочными. Болты обычной проч­ности бывают грубой, нормальной и повышенной точно­сти. Болты нормальной и повышенной точности отлича­ются от болтов грубой точности несколько более высоким качеством обработки поверхности, не влияющим, однако, на расчетные характеристики прочности соединения, что обеспечивает им полную взаимозаменяемость.

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.

Соединения на высокопрочных болтах осуществляют двух видов: сдвигоустойчивые и с несущими болтами.

При подготовке стыкуемых поверхностей их очища­ют 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, а также при их погрузке и разгрузке. Без выполнения этих работ невоз­можно обеспечить плотное взаимное соприкосновение всех деталей стыка - элементов конструкций, прокла­док, накладок.

Проектное взаимное расположение соединяемых эле­ментов достигают совмещением в монтажном соедине­нии всех отверстий с помощью проходных оправок, диа­метр цилиндрической части которых должен быть на 0,2 мм меньше диаметра отверстий (рис. Х.62, а). Вруч­ную 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 (рис. Х.62, б), кото­рые служат для фиксации взаимного расположения со­единяемых элементов и предупреждения их сдвига. По­этому, в отличие от оправки, 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. После установки пробок оправ­ки выбивают.

Стяжку пакета (соединяемых деталей стыка) произ­водят сборочными болтами, ч которые устанавливают в каждое третье отверстие, но не реже, чем через 500 мм. Болты затягивают до отказа и дополнительно подтяги­вают после установки смежного болта.

Необходимой плотности собираемого пакета можно достигнуть только в том случае, если при установке каж­дого болта будет обеспечена возможность последова­тельного устранения неплотности в стыке. Во многих слу­чаях это может быть достигнуто установкой болтов от середины (центра) стыка к краям, но иногда при опре­деленных конструктивных решениях стыков требуется иной порядок установки болтов (от края к середине узла).

При неправильной очередности затяжки болтов не­плотности устранить невозможно, так как свободному го­ризонтальному перемещению стыковых элементов будут препятствовать силы трения от натяжения ранее постав­ленных болтов.

При сборке соединения (стыка или узла) неизбежна различная степень взаимного смещения отверстий (из-за неточности их расположения), называемая чернотой (рис. Х.63). Отверстия, выполненные на заводе-изгото­вителе на меньший диаметр, доводят после сборки на монтажной площадке до проектных размеров рассверли­ванием, которым одновременно ликвидируют и черноту.

После рассверливания и прочистки всех отверстий, свободных от сборочных болтов, последние развинчива­ют, последовательно переставляют в подготовленные от­верстия проектного диаметра и рассверливают освобо­дившиеся отверстия. Затем приступают к постановке всех постоянных болтов.

Гайки всех болтов (постоянных и временных) завер­тывают ручными коликовыми ключами, обычными (рис. Х.64) или трещоточными. Ключи с трещотками, имею­щие рабочий ход только в одном направлении, удобнее в работе, так как их не нужно снимать и переставлять после каждого этапа поворота гайки.

Монтажные ключи имеют с одной стороны зев для гайки определенного размера, а с другой коническую часть - колик, который служит оправкой при совмеще­нии отверстий собираемых деталей или конструкций.

В сдвигоустойчивых соединениях не происходит вза­имного смещения соединяемых элементов, действующие усилия воспринимают только силы трения, а сами болты непосредственного участия в передаче усилий не прини­мают. В этом состоит их принципиальное отличие от со­единений с болтами нормальной и повышенной точности.

В соединениях на несущих высокопрочных болтах на­ряду с силами трения в передаче усилий участвуют и са­ми болты, которые вступают в работу аналогично другим болтовым соединениям после того, как действующее усилие преодолеет силы трения, произойдет сдвижка соеди­няемых деталей и гладкая часть стержня болта начнет контактировать с кромками отверстий соединенных де­талей. Ввиду большой механической прочности болта не­сущую способность таких соединений лимитирует не срез его стержня, а смятие отверстия. Поэтому, чем больше толщина элементов пакета, тем большая нагрузка может быть воспринята болтом. Наличие двух факторов - тре­ния и смятия кромки отверстия - повышает несущую способность одного болта в 1,5...2 раза по сравнению с болтом в сдвигоустойчивых соединениях, снижает со­ответственно число необходимых болтов, а следователь­но, и стоимость выполнения всего соединения.

На болтах грубой и нормальной точности собирают малоответственные конструкции (фахверки, фонари, площадки, лестницы, неответственные связи), на болтах повышенной точности - все остальные конструкции, а на высокопрочных - конструкции с тяжелым режимом ра­боты (например, монтажные соединения подкрановых балок больших пролетов для мостовых кранов).

Сборка монтажных соединений на болтах обычной прочности состоит из следующих операций: подготовка стыкуемых поверхностей; совмещение отверстий под бол­ты; стягивание пакета (соединяемых деталей стыка); рассверливание отверстий до проектного диаметра (толь­ко в соединениях на болтах повышенной прочности), ес­ли на заводе они были выполнены на меньший диаметр. Болтовое монтажное соединение должно иметь не ме­нее двух отверстий. В одно из них сначала вставляют ко­лик ключа для совмещения другого отверстия, в которое устанавливают болт, затягивая его. После этого ключ извлекают и в освободившееся отверстие вставляют вто­рой болт. Для надежной работы болтового соединения гайки закручивают, создавая в болтах натяжение 1,7 МПа.

Под головки и гайки постоянных болтов обязательно ставят шайбы (не более двух под одну гайку и одной под головку). В местах примыкания головки или гайки к на­клонным поверхностям ставят косые шайбы. Резьба бол­та должна находиться вне отверстия соединяемых эле­ментов, а гладкая часть стержня не должна выступать

из шайбы.

Головки и гайки болтов должны плотно соприкасать­ся с плоскостями элементов конструкций и шайб. На

каждом установленном болте со стороны гайки должно оставаться не менее трех ниток с полным профилем резьбы.

Качество затяжки болтов проверяют, остукивая их молотком массой 0,3...0,4 кг: если при этом болт дрожит или смещается, значит он затянут плохо. Плотность за­тяжки деталей проверяют щупом толщиной 0,3 мм: он не должен входить вглубь между собранными деталями более, чем на 20 мм.

Выполнение монтажных соединений на высокопроч­ных болтах имеет некоторые особенности, связанные с подготовкой соединяемых поверхностей под стыковку и способом натяжения болтов.

В монтажных условиях соединяемые поверхности подготовляют газопламенной очисткой или обработкой стальными щетками.

Огневую очистку производят специальными много­пламенными горелками (рис. Х.65), в которых горючий газ - ацетилен - сгорает в среде кислорода. Благодаря высокой температуре пламени (1600... 1800 °С) происхо­дит быстрое нагревание и температурная деформация поверхностного слоя обрабатываемой детали, результа­том чего является отслаивание окалины и ржавчины, а также сгорание грязи и жира, веществ, снижающих ко­эффициент трения между поверхностями стыкуемых де­талей.

Обработанные огневым способом поверхности очища­ют от продуктов сгорания и отслоившейся окалины сталь­ными щетками и чистой ветошью, после чего приступают к сборке соединения. Разрывы во времени между окон­чанием подготовки и установкой болтов не должны пре­вышать 4...6 ч, так как с увеличением времени снижает­ся надежность контакта обработанных поверхностей.

Перед постановкой болты и гайки помещают в решет­чатую тару и сначала опускают в кипящую воду для лик­видации заводской консервирующей смазки, а затем в ванну со смесью 15 % минерального масла и 85 % бен­зина.

Болты должны быть натянуты на расчетное усилие Р, Н, предельное значение которого составляет

P = 0,65a B F HT ,

где а„ - временное сопротивление разрыву стали высокопрочного болта, Па; F HT - площадь сечения болта нетто, м 2 .

Надежная работа соединений на высокопрочных бол­тах может быть обеспечена только при стабильном на­тяжении всех болтов. Непосредственное определение уси­лия натяжения в условиях монтажной площадки прак­тически невозможно, вследствие этого принята методика косвенной его оценки через величину крутящего момен­та М кр, который необходимо приложить к гайке для по­лучения заданного натяжения болта.

Зависимость между крутящим моментом М кр и натя­жением болта Р определяется эмпирической зависимо­стью

M KV = kPd,

где k - коэффициент закручивания болта; d - номинальный диа­метр болта, м.

Коэффициент закручивания учитывает часть крутя­щего момента, которая затрачена на преодоление сил трения между гайкой и болтом (в резьбе), между гайкой и шайбой, а также на упругое закручивание стержня бол­та. Значение коэффициента закручивания зависит от ка­чества болтов, гаек и шайб и в среднем составляет 0,14...0,22.

Натяжение по крутящему моменту выполняют сна­чала гайковертом на 70..80 % проектного усилия с после­дующей дотяжкой динамометрическими ключами.

Известны различные конструкции ключей, однако все они могут быть разделены на два типа: индикаторные и предельного момента. Ключи первого типа показыва­ют с помощью индикатора величину прикладываемого момента, а второго - срабатывают при достижении кру­тящим моментом заданной величины.

Широко распространен ключ первого типа (рис. Х.66, а). На конце рукоятки ключа закреплена головка с закрытым зевом. К головке приварена планка с непо­движным языком прямоугольного сечения. Между руко­яткой ключа и языком имеется зазор 2...3 мм, благодаря чему при изгибе рукоятки язык остается неподвижным. К рукоятке ключа при помощи кронштейна жестко укреплен индикатор часового типа, измерительный стер­жень которого касается языка. При завертывании гайки рукоятка ключа под действием усилия, приложенного к ее концу, деформируется (изгибается), в результате чего уменьшается расстояние между верхней кромкой рукоятки и языком. Незначителъное изменение этого расстояния (порядка 1 мм) фиксирует индикатор с це­ной деления 0,01 мм. Зависимость между крутящим мо­ментом и показаниями индикатора определяют по тарировочному устройству, а при его отсутствии - по тарировочному графику.

Для построения такого графика ключ надевают на горизонтально расположенный шестигранник, имеющий размер гайки и приваренный к вертикальной металличе­ской стойке (рис. Х.66, б). На постоянном расстоянии а от центра зева к концу горизонтально расположенной рукоятки ключа подвешивают груз Р возрастающей ве­личины. Зная плечо и меняя груз Р, записывают пока­зания индикатора, соответствующие замеренным значе­ниям Р-а=М кр, и строят по ним график в координатах: М кр, Н-м- показания индикатора (рис. Х.66, в).

Удобно иметь длину ключа (плечо), равную 1,66 м, и грузы массой до 6 кг каждый, тогда интервал тариро­вания составит 100 Н-м. Ключ обеспечивает контроль натяжения болтов с крутящим моментом до 950 Н-м. Масса ключа 12 кг.

Специфика работы соединений на высокопрочных болтах требует тщательного контроля усилия натяжения

Выборочной проверке подлежат 25 % болтов в соеди­нении, а при их количестве 5 шт. и менее контролируют все болты. Отклонение фактического крутящего момен­та от расчетного не должно превышать 0+20 %.

Если при контроле обнаружат хотя бы один болт, на­тяжение которого не отвечает указанному требованию, то контролю подлежат 100 % болтов в соединении, и на­тяжение каждого должно быть доведено до требуемой величины. Результаты проверки регистрируют в журна­ле по постановке высокопрочных болтов.

Кроме проверки фактического натяжения болтов та­рированными ручными ключами или по углу поворота, контроль осуществляют проверкой плотности пакета щупом толщиной 0,05 мм, который не должен проникать в глубь пакета против установленных высокопрочных болтов. После контроля головки болтов следует окра­сить, а все соединения - зашпатлевать по контуру.

25.07.2014

В современном мире строительство развивается с каждым днем - появляются новые технологии, новые стройматериалы и т. д. При этом многие здания возводятся на основе – металлического скелета, который «обрастает» кирпичом, сэндвич-панелями или другими материалами. В свою очередь, металлические конструкции имеют очень много преимуществ, которые заключаются в экономии средств на строительство, эксплуатационных характеристиках, скорости сборки и др.

Осуществляется максимально быстро благодаря использованию болтовых соединений – альтернативному сварке способу крепления металлических деталей с помощью болтов, шайб и гаек. Основной характеристикой болтовых соединений является их разъемность, так как такие крепления легко снимаются. Удобно это в случаях, если:

• Необходимо изготовить динамическую или мобильную конструкцию, которую нужно регулярно перемещать;
• Нужно построить конструкцию разборного типа, которую можно при надобности разобрать с небольшими потерями, после чего смонтировать на другой площадке;
• Необходимо изготовить металлоконструкцию повышенной устойчивости – опоры, перекрытия высотных объектов;
• Проведение сварочных работ не может принести нужного результата.

Виды болтовых соединений

В первую очередь, соединения различаются по технологии крепления: без сдвига между связуемыми элементами и со сдвигом между ними. В первом случае используются высокопрочные болты, а во втором – болты повышенной, нормальной, а также грубой точности. Указанные типы болтов, соответствующие им гайки и шайбы отличаются плотностью, стандартами качества, а также методом образования болтовых отверстий. Вот некоторые из таких характеристик:

• Высокопрочные болты: отклонения по диаметру - до -0,52мм, допустимый зазор отверстия – до +2мм;
• Болты повышенной точности: отклонения по диаметру - до -0,3мм, допустимый зазор отверстия – до +0,5мм;
• Болты нормальной точности: соответствуют высокопрочным болтам;
• Болты грубой точности: отклонения по диаметру - +/-1мм, допустимый зазор отверстия – 3мм.

Наиболее широкое применение получили высокопрочные болты, так как данные крепления очень просты, но при этом они придают конструкции самую высокую степень устойчивости. Прочность соединения болтовых соединений такого типа, в отличие от других, достигается за счет силы трения между соединяемыми поверхностями. Для получения такого эффекта и достаточной силы трения нужно создать усиленное натяжение болтов. Обычные болты с такой нагрузкой справиться не могут, поэтому и применяются высокопрочные – класса 8,8, а также 10,9, изготовленные из стали 40ХФА и 40Х (или некоторые др. марки, сопротивление не менее 800 Мпа).

При монтаже металлоконструкций степень натяжения регулируется ключами с динамометрами (т. н. динамометрическими ключами), что позволяет получить надежное соединение. При этом важно осуществлять проверку корректной работы данных инструментов, так как от их работоспособности зависит качество болтовых соединений и конструкции в целом.

Как правило с болтовыми соединениями осуществляется в соответствии с общепринятыми нормативными документами. Гарантировать качество своих изделий могут лишь сертифицированные компании, поэтому при выборе подрядчика особое внимание уделяйте этому моменту.

Монтаж металлоконструкций – один из наиболее оперативных и удобных методов взведения различных сооружений. Высокая прочность, способность сопротивляться высоким нагрузкам и относительно небольшой вес делают металлические каркасы очень востребованным и в современном строительном процессе.

Технология сборки дает возможность сократить не только временные расходы, но и денежные. Больше о монтаже металлоконструкций можно узнать на http://atekstroy.com/nashi_uslugi/montazh_metallokonstrukcijj . Мы же выясним, какие виды соединений сейчас используются.

Сварные соединения

Чаще всего фиксация металлических конструкций между собой производится с помощью сварки. Данный тип соединения является самым быстрым и бюджетным. Использование сварки позволяет обеспечить высокую надежность соединения.

Благодаря автоматизации процесса, создание качественного сварного шва возможно не только в условиях цеха, но и непосредственно на строительной площадке. Сварные соединения универсальны – используются при монтаже любых металлоконструкций.

Болтовые соединения

Рабочие и монтажные соединения сооружений сборно-разборного и стационарного типа могут производиться с использованием болтов. К достоинствам данного метода можно отнести его простоту и надежность. Но недостатки у него тоже есть:

Увеличенный расход материала на создание конструкции из-за снижения прочности сечения наличием сопрягаемых отверстий;

Возможность деформации соединения.

Избавиться от этих минусов помогает применение высокопрочных болтов, однако они значительно усложняют процесс сборки.

Заклепочные соединения

Реже всего при монтаже современных металлоконструкций встречается соединение заклепками. Это связано с дороговизной и трудоемкостью процесса. Но данный вид фиксации обладает одним неоспоримым преимуществом – эффективным сопротивлением вибрационным нагрузкам. Данный плюс и предопределяет его область применения. Например, он незаменим при создании железнодорожных мостов, а также других сооружений, условия эксплуатации которых очень тяжелы.