Теоретическая часть по курсу
Металлоконструкции
(вопросы 8, 22, 32)
Выполнила: студентка 312гр.
Рындина Анастасия
Проверил: Шафрай С. Д.
Новосибирск 2016
Содержание:
1. Вопрос №8 – Соединения на высокопрочных болтах. Особенности работы и расчета…………………………………………………………………………..3
2. Вопрос №22 – Основные элементы колонны………………………………..6
3. Вопрос №32 – Назначение и расстановка связей по колоннам……………11
4. Список источников…………………………………………………………...15
Вопрос №8 – Соединения на высокопрочных болтах. Особенности работы и расчета
В последние годы в проектировании и монтаже металлоконструкций произошли значительные изменения. Помимо применения новых профилей проката, сталей повышенной прочности и совершенствования расчета наметилась тенденция на увеличение объёма металлоконструкций с монтажными соединениями на болтах различных классов прочности, в том числе и высокопрочных.
Большое количество сварных швов малой длины стало серьёзным препятствием на пути механизации и автоматизации, сварочных процессов на монтаже. Монтажные соединения на болтах позволяют, в условиях монтажной площадки, применять в конструкциях трудносвариваемые стали высокой прочности. Соединения на болтах позволяют вести работы одновременно на большом количестве узлов силами рабочих невысокой квалификации.
Соединения на высокопрочных болтах применяются, когда необходимо избежать монтажную сварку и при этом не уменьшить прочность этого соединения.
Высокопрочные болты (болты нормальной точности) ставят в отверстия большего (на 3 мм) диаметра, и гайки затягивают тарировочным ключом, позволяющим контролировать и регулировать силу натяжения болтов. Чем больше натяжение болта, тем плотнее и монолитнее соединение. При действии на такое соединение сдвигающих сил между соединяемыми элементами возникают силы трения, препятствующие сдвигу этих элементов относительно друг друга. Таким образом высокопрочный болт, работая на осевое растяжение, обеспечивает передачу сил сдвига трением между соединяемыми элементами, что улучшает прочность стыка в разы.Именно поэтому подобное соединение часто называют фрикционным.
Если вместо высокопрочного болта вставить обычный из-за поперечной силы, которая возникает в сечении, возникнет сдвигающая сила, которая из-за недостаточного натяжения болтов, а следовательно недостаточного обжатия и малой силы трения, сдвинет пластины и наш болт деформируется. Соединение при этом потеряет какую-либо прочность.
А в соединении на высокопрочных болтах, последние прижимают пластины друг к другу, тем самым образуя силу трения, которая не дает сдвинуться пластинам. Поэтому перед тем, как ставить наше соединение на высокопрочные болты, поверхности необходимо очистить от загрязнений и обезжирить. С момента этих операций до установки должно пройти не более 3-ех суток.
Их изготовляют из легированной машиностроительной хромистой стали марки 40Х (ГОСТ 4543—61) с пределом прочности 10 000 кг/см2. Болты, гайки и шайбы проходят специальную термическую обработку, в результате которой предел прочности болтов повышается до σпч = 12000—13000 кг/см2.
Высокопрочные болты при постановке в соединение натягивают, завинчивая гайки вначале обычными пневмогайковертами (до 70—80% проектного усилия), а затем специальными динамометрическими ключами до достижения в них напряжения, равного (0,6—0,65) σпч.
Соединения на высокопрочных болтах хорошо передают динамические и вибрационные воздействия с минимальным коэффициентом концентрации напряжений. В этих соединениях отпадает необходимость, точно изготовлять отверстия и стержни болтов, что значительно упрощает их изготовление и монтаж конструкций. Осуществление монтажных соединений на высокопрочных болтах проще и скорее, чем на сварке. Размещают высокопрочные болты с соблюдением указаний для обычных болтов. Часто применяемые диаметры их — 20, 24 и 27 мм.
При расчете соединений на высокопрочных болтах предполагают, что все усилие, действующее в прикреплении, передается только силами трения, возникающими по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов под влиянием натяжения болтов. При этом считают, что все болты (одного диаметра) принимают одинаковое участие в передаче усилия.
Соединения на высокопрочных болтах следует рассчитывать в предположении передачи действующих в стыках и при креплениях усилий через трение, возникающее по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов от натяжения высокопрочных болтов. При этом распределение продольной силы между болтами следует принимать равномерным.
Расчетное усилие Qbh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле:
где Rbh - расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта;
μ- коэффициент трения;
ɣ h - коэффициент надежности;
Abn - площадь сечения болта нетто;
ɣ b - коэффициент условий работы соединения.
Количество n высокопрочных болтов в соединении при действии продольной силы следует определять по формуле:
где k - количество поверхностей трения соединяемых элементов.
Фрикционное соединение на высокопрочных болтах — это соединение с контролируемым натяжением болтов.
Силы трения, возникающие в соединении в соприкасающихся поверхностях от натяжения болтов и воспринимающие сдвигающие силы, определяются в зависимости от прочности стержня болта и характера обработки соприкасающихся поверхностей. Решающее значение в работе такого соединения имеет сила натяжения болта. Считают, что эта сила равна расчетному усилию высокопрочного болта на растяжение:
Р – осевое усилие натяжения;
Rbh– расчетное сопротивление растяжению материала высокопрочного болта;
Аbn– площадь поперечного сечения болта нетто.