Особенности работы и расчет фрикционных соединений на высокопрочных болтах.
Для соединения металлических конструкций помимо сварки применяют болты и заклепки. Болтовые соединения конструкций появились раньше сварных. Простота соединения и надежность в работе способствовали их широкому распространению в строительстве при монтаже металлических конструкций. Однако болтовые соединения более металлоемки, чем сварные, так как имеют стыковые накладки и ослабляют сечения элементов отверстиями для болтов. В строительных конструкциях применяют болты грубой, нормальной и повышенной точности, высокопрочные, самонарезающие и фундаментные (анкерные). Болты грубой и нормальной точности различаются допусками на отклонения диаметра болта от номинала. Для болтов грубой и нормальной точности отклонения диаметра могут достигать соответственно 1 мм и 0,52 мм. Изготовляют болты из углеродистой стали горячей или холодной высадкой, иногда с последующей термообработкой. В зависимости от процесса изготовления различают несколько классов прочности болтов от—4,6 до 8.8. Класс прочности болтов обозначен числами. Первое число, умноженное на 10, обозначает временное сопротивление, а произведение первого числа на второе — предел текучести материала. Самонарезающие болты отличаются от обычных наличием резьбы полного специального профиля на всей длине стержня для нарезания резьбы и завинчивания в ранее образованные отверстия соединяемых деталей. Фундаментные (анкерные) болты служат для передачи растягивающих усилий с колонн на фундамент.
Фрикционные соединения на высокопрочных болтах по характеру передачи усилий принципиально отличаются от других типов разъемных и неразъемных соединений. Усилия в них передаются только силами трения, возникающими на контактных поверхностях вследствие большого предварительного натяжения болтов. В исходном состоянии (без нагрузки) поверхности соединяемых деталей находятся в контакте. После приложения внешней рабочей нагрузки на соединение, в том числе и предварительного натяжения высокопрочных болтов, на отдельных участках контактных поверхностей происходит частичный сдвиг деталей. Кроме того, местами возможен отрыв соединяемых элементов друг от друга, т. е. выход из контакта. Работа таких соединений под нагрузкой характеризуется изменением предварительного натяжения высокопрочных болтов. В зависимости от напряженно-деформированного состояния натяжение болтов может либо увеличиваться, либо уменьшаться. Это происходит за счет поперечных деформаций пакета (эффекта Пуассона). При сжатии имеет место обратное явление.Qbh=γbRbhAbhμ/γh количество болтов n=N/ QbhKγC где γb-к.т. условия работы, Abh-площадь поперечного сечения болта, μ-к.т. трения, Rbh-расчётное сопротивление растяжению Rbh=0,7Rbun и Qbh-несущая способность одной поверхности трения.
|
|
Центрально сжатые металлические колонны: типы сечений сплошных стержней.
Стержень сплошной колонны образуется из одного или нескольких прокатных профилей или листов, соединяемых при помощи сварки или заклепок. Типы сечений сплошных колонн показаны на фигуре. Наиболее рациональным с точки зрения работы материала является трубчатое сечение, которое, однако, мало применяется на практике. Основным сечением сплошных центрально сжатых колонн является сварное двутавровое сечение, составленное из трех листов, хотя в нем и не соблюдается полностью условие равноустойчивости. Одиночный прокатный двутавр редко применяется в качестве сжатого элемента вследствие значительной разницы в моментах инерции Jx и Jу. Он может применяться как самостоятельное сечение только в колоннах, раскрепленных по высоте перпендикулярно оси у. В противном случае он требует усиления листами.Сварные двутавровые сечения из трех элементов могут изготовляться с широким применением автоматической сварки; доступность всех поверхностей стержня упрощает конструкцию сопряжений с примыкающими элементами и, следовательно, ускоряет и удешевляет изготовление и монтаж. В отдельных случаях применяются сечения, состоящие из трех прокатных профилей. Однако такие селения тяжелее обычных. Сплошные клепаные колонны состоят из листов и уголков.
|
|
Схемы армирования внецентренно - сжатых элементов.
Внецентренно-сжатые элементы целесообразно выполнять с развитыми поперечными сечениями в плоскости действия момента.Для сжатых элементов применяют бетон классов по прочности на сжатие В15 ÷ В30, арматуру классов А300, A400. Диаметр продольной стрежневой арматуры для монолитных конструкций 12…40 мм. В качестве поперечной используют арматуру классовA240, Вр-I.Продольную и поперечную арматуру объединяют в плоские и пространственные каркасы: сварные или вязаные, с жесткой или с гибкой арматурой (рис.1).
а) б) в) г)Рис.1. Примеры армирования сжатых элементов:
|
|
а – сварной каркас; б – сварной каркас с промежуточными стержнями;в – вязаный каркас; г – каркас с жесткой арматурой.Армирование для сжатых элементов может быть симметричным и несимметричным. Симметричное армирование применяется в случае действия случайного эксцентриситета, т.к. неизвестно, с какой стороны действующая сила будет расположена от линии центра тяжести. Также симметричное армирование применяется в случае действия изгибающих моментов разных знаков, близких по величине. Насыщение поперечного сечения продольной арматурой оценивают коэффициентом армирования μ по формуле:.Минимальная площадь сечения сжатой и растянутой продольной арматуры во внецентренно-сжатых элементах допускается равной, %: 0,05................ при 
;. 0,1................. при 
;0,2................. при 
; 0,25................ при 
Рис.2. Схема армирования сжатых элементов:
1 – рабочая арматура; 2 – поперечная арматура.
Толщина защитного слоя для рабочих стержней а должна быть не менее диаметра стрежней и не менее 20 мм.Колонны сечением до 400×400 мм можно армировать четырьмя продольными стрежнями (2, а), при расстояниях между рабочими стрежнями более 400 мм, следует предусматривать промежуточные стержни (2, б).Поперечные стрежни предотвращают боковое выпучивание рабочих стержней. Расстояние между ними sдолжно быть при сварных каркасах не более 20d, при вязаных – 15d, но не более 500 мм (d– наименьший диаметр продольных сжатых стержней). Расстояниеsокругляют до 50 мм.Применять очень гибкие сжатые элементы