Proračun i projektiranje vijčanih spojeva. Spojevi metalnih konstrukcija Projektiranje i proračun vijčanih spojeva

Posmični rad je glavna vrsta rada vijčanih spojeva. U ovom slučaju, obični vijci (grubi, normalni i visoke preciznosti) rade za smicanje, a zidovi rupa u spojenim elementima - za drobljenje (slike ispod).

Vijci 1. i 2. skupine, kada su zavareni zajedno, djeluju na smicanje i gnječenje. Pretpostavlja se da je raspodjela uzdužne sile N koja prolazi kroz težište spoja između vijaka jednolika. Računska sila koju može primiti jedan vijak iz uvjeta posmične čvrstoće određena je formulom

N b = R bs A b n s γ b ;

proračunska sila koju može apsorbirati jedan vijak u kolapsu:

N = R bp γ b d∑t;

pod djelovanjem vanjske sile usmjerene paralelno s uzdužnom osi vijaka, njihov rad se odvija u napetosti (slika dolje). Računska sila koju može apsorbirati jedan vijak pri radu u napetosti:

Dijagram rada konvencionalnih vijaka

a - veza jedan na jedan; 6 - dvostruka veza; c - vlačna; 1—presječna ravnina; 2 - kolaps zidova rupa

U formulama ispod, R bs , R bp , R bt su izračunate otpornosti vijčanih spojeva na smicanje, gnječenje i napetost (prikazano u tablici); d— vanjski promjer vijka; A = πd 2 / 4 - izračunata površina poprečnog presjeka šipke vijka; A bn je površina neto presjeka vijka (duž navoja), tablica ispod; ∑t najmanja ukupna debljina elemenata smrvljenih u jednom smjeru; n s — broj izračunatih rezova jednog vijka; γ b je koeficijent radnih uvjeta za spojeve, usvojen prema tablici SNiP, za vijke grube i normalne točnosti u spoju s više vijaka γ b = 0,9, za vijke povećane točnosti γ b = 1,0.

Proračunska posmična i vlačna čvrstoća vijaka

Izračunati otpor nosivosti elemenata spojenih vijcima

Površina poprečnog presjeka vijka

* Vijci navedenih promjera se ne preporučuju

Potreban broj n vijaka u spoju pod djelovanjem aksijalne sile treba odrediti po formuli:

n ≥ N / γ c N bmin

gdje je N bmin manja od vrijednosti proračunskih sila za jedan vijak, izračunatih za gnječenje, smicanje i napetost prema dolje navedenim formulama; γ c je koeficijent radnih uvjeta.

Zatezna sila vijka i kvaliteta tarnih površina od presudnog su značaja u radu spojeva na vijcima visoke čvrstoće.

Računska sila koju može apsorbirati svaka tarna površina spojenih elemenata, zategnuta jednim vijkom visoke čvrstoće (slika dolje), određena je formulom

Q bn = R bn γ b A bn μ / γ h

gdje je R bh = 0,7R bun izračunata vlačna čvrstoća vijka visoke čvrstoće (R bun je najniža vlačna čvrstoća materijala vijka, tablica u nastavku); γ b - koeficijent radnih uvjeta spoja, ovisno o broju vijaka potrebnih za percipiranje projektirane sile, a uzeto jednako: 0,8 na n< 5; 0,9 при 5 ≤ n < 10; 1,0 при n ≥ 10; А bn —площадь сечения болта нетто по таблице ниже; μ — коэффициент трения, зависящий от характера обра-ботки поверхностей соединяемых элементов, принимаемый по таблице ниже; γ h — коэффициент надежности, зависящий от вида нагрузки (статическая или динамическая), способа регулирования натяжения болтов и разности номинальных диаметров отверстий и болтов, при-нимаемый по таблице ниже.

Shema rada spoja s vijcima visoke čvrstoće

Broj vijaka visoke čvrstoće u spoju pod djelovanjem uzdužne sile određuje se formulom:

n ≥ N / Q bh γ c k

gdje je k broj tarnih površina spojenih elemenata.

Napetost vijaka visoke čvrstoće provodi se aksijalnom silom P = R bh A bn (slika ispod).

Broj vijaka na jednoj strani spoja u radnom konstrukcijskom elementu u pravilu se uzima najmanje dva. Na spojevima i točkama pričvršćenja (radi uštede materijala za oblaganje), razmak između vijaka trebao bi biti minimalan. Kod slabo funkcionirajućih (spojnih, konstrukcijskih) spojeva razmak treba biti maksimalan kako bi se smanjio broj vijaka.

Mehanička svojstva vijaka visoke čvrstoće

Koeficijenti trenja i pouzdanosti spojeva vijcima visoke čvrstoće

Bilješka. M—kontrola napetosti na temelju zakretnog momenta; a - isto, prema kutu rotacije matice.

Postavljanje vijaka u limove i valjane profile može biti u nizu ili u šahovnici. Linije koje prolaze kroz središta rupa nazivaju se oznakama. Udaljenost između oznaka duž sile naziva se korak, a preko sile - staza (slika ispod).

Postavljanje rupa

a - u lisnom materijalu; b - u valjanim profilima; 1 - rizici; l—korak; e—staza

Najmanji razmaci između središta vijaka u čeličnim konstrukcijama određeni su stanjem čvrstoće osnovnog metala, a najveći razmaci uvjetima stabilnosti spojenih elemenata u prostoru između vijaka ili zakovica pod pritiskom.

12.1*. Pri projektiranju čeličnih konstrukcija potrebno je:

Osigurati spojeve koji tijekom montaže i rada osiguravaju stabilnost i prostornu nepromjenjivost konstrukcije kao cjeline i njezinih elemenata, dodjeljujući ih ovisno o glavnim parametrima konstrukcije i načinu rada (konstrukcijski dizajn, rasponi, vrste dizalica i njihov načini rada, temperaturni učinci itd.).

Smatrati proizvodne mogućnosti te kapacitet tehnološke i kranske opreme poduzeća koja proizvode čelične konstrukcije, kao i dizno-transportne i druge opreme montažnih organizacija;

Strukture raščlaniti na otpremne elemente, uzimajući u obzir vrstu prijevoza i dimenzije Vozilo, racionalan i ekonomičan transport konstrukcija za izgradnju i izvođenje maksimalne količine rada u proizvodnom pogonu;

Iskoristiti mogućnost glodanja krajeva za snažne stlačene i ekscentrično stlačene elemente (u nedostatku značajnih rubnih vlačnih naprezanja) ako je odgovarajuća oprema dostupna kod proizvođača;

Osigurati montažne pričvrsnice za elemente (raspored montažnih stolova i sl.);

U vijčanim instalacijskim spojevima koristiti vijke klase točnosti B i C, kao i one visoke čvrstoće, dok u spojevima koji preuzimaju značajne vertikalne sile (pričvršćivanje rešetki, prečki, okvira i sl.) treba predvidjeti stolove; Ako u spojevima postoje momenti savijanja, treba koristiti vijke klase točnosti B i C, koji rade na napetost.

12.2. Pri projektiranju čeličnih zavarenih konstrukcija potrebno je isključiti mogućnost štetnog utjecaja zaostalih deformacija i naprezanja, uključujući zavarivanje, kao i koncentracije naprezanja, osiguravajući odgovarajuća projektna rješenja (s što ravnomjernijom raspodjelom naprezanja u elementima i dijelovima, bez udubljenih kutova, naglih promjena presjeka i drugih koncentratora naprezanja) i tehnoloških mjera (redoslijed montaže i zavarivanja, prethodno savijanje, mehanička obrada relevantna područja blanjanjem, glodanjem, čišćenjem abrazivnim kotačem itd.).

12.3. U zavarenim spojevima čeličnih konstrukcija treba isključiti mogućnost krhkog sloma konstrukcija tijekom njihove ugradnje i rada kao rezultat nepovoljne kombinacije sljedećih čimbenika:

visoka lokalna naprezanja uzrokovana koncentriranim opterećenjima ili deformacijama spojnih dijelova, kao i zaostala naprezanja;

oštri koncentratori naprezanja u područjima s visokim lokalnim naprezanjima i usmjereni poprečno na smjer djelovanja vlačnih naprezanja;

niska temperatura na kojoj je dani stupanj čelika, ovisno o njegovoj kemijski sastav, struktura i debljina valjanog proizvoda prelazi u krto stanje.

Pri projektiranju zavarenih konstrukcija treba uzeti u obzir da konstrukcije s punom stijenkom imaju manje povisivača naprezanja i manje su osjetljive na ekscentričnosti u odnosu na rešetkaste konstrukcije.

12.4*. Čelične konstrukcije treba zaštititi od korozije u skladu s SNiP za zaštitu građevinskih konstrukcija od korozije.

Zaštita konstrukcija namijenjenih za rad u tropskim klimatskim uvjetima mora se provesti u skladu s GOST 15150-69*.

12.5. Konstrukcije koje mogu biti izložene rastaljenom metalu (u obliku prskanja pri lijevanju metala, prilikom izbijanja metala iz peći ili lonca) treba zaštititi oblaganjem ili oblaganjem zidova od vatrostalne opeke ili vatrostalnog betona, zaštićenih od mehaničkih oštećenja.

Konstrukcije izložene dugotrajnoj izloženosti zračenju ili konvektivnoj toplini ili kratkotrajnoj izloženosti vatri tijekom nesreća toplinske jedinice trebaju biti zaštićene visećim metalnim zaslonima ili oblogama od opeke ili vatrostalnog betona.

Zavareni spojevi

12.6. U konstrukcijama sa zavarenim spojevima:

Osigurati korištenje visokih performansi mehanizirane metode zavarivanje;

Omogućite slobodan pristup mjestima gdje se izrađuju zavareni spojevi, uzimajući u obzir odabranu metodu i tehnologiju zavarivanja.

12.7. Rezanje rubova za zavarivanje treba poduzeti u skladu s GOST 8713-79*, GOST 11533-75, GOST 14771-76*, GOST 23518-79, GOST 5264-80 i GOST 11534-75.

12.8. Dimenzije i oblik kutnih zavara treba uzeti u obzir sljedeće uvjete:

a) krakovi kutnih zavara kf ne smiju biti veći od 1,2t, gdje je t najmanja debljina elemenata koji se spajaju;

b) noge kutnog zavara kf treba uzeti prema proračunu, ali ne manje od onih navedenih u tablici. 38*;

c) procijenjena duljina kutnog zavara mora biti najmanje 4kf i najmanje 40 mm;

d) projektirana duljina bočnog šava ne smije biti veća od 85?fkf (?f je koeficijent usvojen prema tablici 34*), s izuzetkom spojeva u kojima sila djeluje kroz cijelu duljinu šava;

e) veličina preklapanja mora biti najmanje 5 puta veća od debljine najtanjeg elementa koji se zavaruje;

f) omjer veličina krakova kutnog zavara treba uzeti u pravilu 1:1. Uz različite debljine elemenata koji se zavaruju, dopušteno je prihvatiti šavove s nejednakim kracima, dok krak uz tanji element mora ispunjavati zahtjeve klauzule 12.8, a, a krak uz deblji element - zahtjevima klauzule 12.8, b;

g) u konstrukcijama koje podnose dinamička i vibracijska opterećenja, kao i onima koje su podignute u klimatskim područjima I1, I2, II2 i II3, kutne zavare treba izvesti s glatkim prijelazom na osnovni metal kada je to opravdano proračunima izdržljivosti ili čvrstoće, uzimajući u obzir krti lom.

12,9*. Za pričvršćivanje ukruta, dijafragmi i pojaseva zavarenih I-greda prema paragrafima. 7.2*, 7.3, 13.12*, 13.26 i strukture skupine 4, dopušteno je koristiti jednostrane kutne zavare, čije noge kf - treba uzeti prema proračunu, ali ne manje od onih navedenih u tablici. 38*.

Korištenje ovih jednostranih kutnih spojeva nije dopušteno u konstrukcijama:

* radi u umjereno agresivnim i visoko agresivnim okruženjima (klasifikacija prema SNiP-u za zaštitu građevinskih konstrukcija od korozije);

* građena u klimatskim područjima I1, I2, II2 i II3.

12.10. Za proračunske i konstrukcijske kutne zavare, projekt mora naznačiti vrstu zavarivanja, elektrode ili žice za zavarivanje i položaj šava tijekom zavarivanja.

12.11. Zavarene sučeone spojeve limenih dijelova treba u pravilu izvoditi ravnim punim probojem i olovnim trakama.

U uvjetima ugradnje dopušteno je jednostrano zavarivanje sa stražnjim zavarivanjem korijena zavara i zavarivanjem na preostalu čeličnu podlogu.

12.12. Korištenje kombiniranih veza u kojima se percipira dio sile zavareni šavovi, a dio - s vijcima, nije dopušteno.

12.13. Korištenje isprekidanih šavova, kao i električnih zakovica izvedenih ručnim zavarivanjem s prethodnim bušenjem rupa, dopušteno je samo u strukturama skupine 4.

Vijčani spojevi i spojevi s vijcima visoke čvrstoće

12.14. Rupe u dijelovima čeličnih konstrukcija trebaju biti izrađene u skladu sa zahtjevima SNiP-a prema pravilima proizvodnje i prihvaćanja rada za metalne konstrukcije.

12.15*. Vijke razreda točnosti A treba koristiti za spojeve u kojima se u sastavljenim elementima ili duž šablona u pojedinačnim elementima i dijelovima buše rupe do projektnog promjera, buše ili utiskuju na manji promjer u pojedinim dijelovima, a zatim buše do projektnog promjera u sastavljeni elementi.

Vijci razreda točnosti B i C u spojevima s više vijaka trebaju se koristiti za konstrukcije izrađene od čelika s granicom tečenja do 380 MPa (3900 kgf/cm2).

12.16. Elementi u sklopu mogu se učvrstiti jednim vijkom.

12.17. Vijci koji imaju presjeke različitih promjera duž duljine dijela bez navoja nije dopušteno koristiti u spojevima u kojima su ti vijci posrezani.

12.18*. Okrugle podloške treba postaviti ispod matica vijaka u skladu s GOST 11371-78*, podloške treba postaviti ispod matica i glava vijaka visoke čvrstoće u skladu s GOST 22355-77*. Za vijke visoke čvrstoće u skladu s GOST 22353-77* s povećanim veličinama glava i matica i s razlikom u nominalnim promjerima otvora i vijka ne većim od 3 mm, te u konstrukcijama od čelika s vlačnom čvrstoćom od pri najmanje 440 MPa (4500 kgf / cm2), ne više od 4 mm, dopušteno je ugraditi jednu podlošku ispod matice.

Navoj vijka koji apsorbira silu smicanja ne smije biti na dubini većoj od polovice debljine elementa uz maticu, ili više od 5 mm, osim za konstrukcijske strukture, nosače dalekovoda i otvorene sklopne uređaje i transportne kontaktne vodove , pri čemu navoj treba biti izvan paketa povezanih elemenata.

Spojne vijke u pravilu treba postaviti na maksimalnim udaljenostima; Na spojevima i čvorovima vijke treba postaviti na minimalnim udaljenostima.

Prilikom postavljanja vijaka u šahovskom rasporedu, udaljenost između njihovih središta duž sile treba uzeti najmanje a + 1,5d, gdje je a udaljenost između redova preko sile, d je promjer rupe za vijak. S ovim postavljanjem, poprečni presjek elementa An određuje se uzimajući u obzir njegovo slabljenje rupama koje se nalaze samo u jednom dijelu preko sile (ne u "cik-cak").

Prilikom pričvršćivanja kuta s jednom policom, rupu koja je najudaljenija od njegovog kraja treba postaviti na usjek najbliži stražnjici.

12.20*. U spojevima s vijcima razreda točnosti A, B i C (s izuzetkom pričvršćivanja sekundarnih konstrukcija i spojeva na vijcima visoke čvrstoće) moraju se poduzeti mjere za sprječavanje popuštanja matica (ugradnja opružnih podložaka ili sigurnosnih matica).

CJSC TsNIIPSK im. Melnikov"
JSC NIPI "Promstalkonstruktsiya"
STANDARD ORGANIZACIJE

Čelične građevinske konstrukcije

VIJAČNI SPOJEVI

Projektiranje i proračun

STO 0041-2004

(02494680, 01408401)

Moskva 2004

Cposjed

Predgovor

1 RAZVIO CJSC Središnji red Crvene zastave za istraživanje i razvoj rada Zavod za dizajn građenje metalnih konstrukcija nazvano po. Melnikov (JSC "TsNIIPSK im. Melnikov")

OJSC Institut za znanstveno istraživanje i dizajn "Promstalkonstruktsiya"

2 UVELE organizacije koje razvijaju Standard

3 USVOJENO od strane Znanstvenog i tehničkog vijeća TsNIIPSK nazvanog. Melnikov od 25. studenog 2004. uz sudjelovanje predstavnika organizacije koja razvija Standard

4 PRVI PUT PREDSTAVLJENO

5 REPUBLIKA studeni 2005

6 Razvoj, odobrenje, odobrenje, objavljivanje (replikacija), ažuriranje (promjena ili revizija) i poništenje ove norme provode organizacije koje razvijaju

Uvod

Ova je norma razvijena u skladu s Savezni zakon"O tehničkoj regulativi" broj 184-FZ i namijenjen je za korištenje od strane svih odjela ZAO TsNIIPSK im. Melnikov" i JSC NIPI "Promstalkonstruktsiya", specijalizirani za razvoj CM i KMD projekata, dijagnostiku, popravak i rekonstrukciju industrijskih zgrada i građevina za različite namjene.

Normu mogu primijeniti i druge organizacije ako te organizacije imaju certifikate o sukladnosti izdane od strane Certifikacijskih tijela u sustavu dobrovoljnog certificiranja koji su izradile organizacije koje razvijaju normu.

Organizacije koje razvijaju ne snose nikakvu odgovornost za korištenje ove norme od strane organizacija koje nemaju certifikate o sukladnosti.

Potreba za razvojem norme diktira činjenica da je iskustvo koje su prikupile organizacije koje razvijaju normu, kao i domaća poduzeća i organizacije u području projektiranja, proizvodnje i izvedbe čeličnih konstrukcija s vijčanim spojevima za ugradnju sadržano je u raznim regulatornim dokumenti, preporuke, pravila odjela i drugi, djelomično zastarjeli i ne pokrivaju cjelokupni problem sigurnog rada industrijskih zgrada i građevina za različite namjene.

Glavni cilj razvoja standarda je stvaranje modernog regulatorni okvir o projektiranju i proračunu čeličnih konstrukcija s vijčanim vezama.

STANDARD ORGANIZACIJE

Odobreno i stavljeno na snagu:

Datum uvođenja 2005-01-01

1 područje upotrebe

1.1 Ova se norma odnosi na projektiranje i proračun čeličnih konstrukcija s vijčanim montažnim spojevima, uključujući i one visoke čvrstoće, namijenjene za nosive i zaštitne konstrukcije zgrada i konstrukcija za različite namjene, koje nose stalna, privremena i posebna opterećenja u klimatskim područjima s projektirana temperatura do -65° S i seizmičnost do 9 bodova, radi u blago agresivnim i umjereno agresivnim i agresivnim okruženjima uz upotrebu zaštitnih metalnih premaza.

1.2 Norma utvrđuje osnovne odredbe za projektiranje i proračun vijčanih spojeva koji rade na posmik i napetost, te daje područja za racionalnu upotrebu vijaka različitih promjera i klasa čvrstoće.

2 Normativne reference

Ovaj standard koristi reference na sljedeće normativne dokumente:

Savezni zakon „O tehnički propis» od 27. prosinca 2002. broj 184-FZ

za drobljenje uzimajući u obzir trenje

Nbp- projektirana sila drobljenja, određena formulom

Q bh- izračunata sila percipirana silama trenja, određena formulom;

DOu- koeficijent koji uzima u obzir smanjenje prednapetosti vijaka nakon općeg smicanja u spoju, uzet jednak:

0,9 - razlike u nazivnim promjerima rupa i vijaka δ ≤ 0,3 mm;

0,85 - pri δ = 1,0 mm;

0,80 - pri δ = 2,0 mm;

0,75 - na δ = 3,0 mm;

n f- broj tarnih površina spojenih elemenata.

7.5 Količina nvijci u spoju pod djelovanjem aksijalne sile N treba odrediti formulom

Nmin- manja od izračunatih silaNbs I N bhZa jedan vijak, izračunato pomoću formula i .

7.6 Čvrstoću elemenata oslabljenih vijcima treba provjeriti uzimajući u obzir potpuno slabljenje sekcija rupama za vijke.

7.7 Kod spojeva s jednim posmikom, broj vijaka treba povećati za 10% u odnosu na proračun.

7.8 Izračun izdržljivosti tarnih posmičnih spojeva treba provesti u skladu sa zahtjevima klauzule 9.2 SNiP-a II-23-81*, razvrstavanje spojeva s čeličnim elementima s vlačnom čvrstoćom većom od 420 MPa u 2. skupinu konstrukcija, manje od 420 MPa - u 3. skupinu.

8 Prirubnički spojevi

8.1 Preporuke ovog odjeljka treba slijediti pri projektiranju, proizvodnji i montaži prirubničkih spojeva elemenata otvorenog profila (I-grede, T-grede, kanali itd.) Čeličnih konstrukcija industrijskih zgrada izloženih napetosti, napetosti sa savijanjem s jednoznačan dijagram vlačnih naprezanja σ min/σ provjeriti≥ 0,5), kao i djelovanje lokalnih bočnih sila.

Preporuke se ne odnose na prirubnički priključci: prihvaćanje izmjeničnih opterećenja, kao i opetovano djelujućih pokretnih, vibracijskih ili drugih vrsta opterećenja s brojem ciklusa većim od 10 5 s koeficijentom asimetrije naprezanja u povezanim elementima R= σ min/σ provjeriti ≤ 0,8;

radio u vrlo agresivnim okruženjima.

8.2 Prirubničke spojeve treba izvoditi samo s prednapregnutim vijcima visoke čvrstoće. Vrijednost prednapetosti vijka B 0 za izračune treba uzeti jednako

V 0 =0,9B p = 0,9R bhA bn,(11)

Gdje U str- proračunska vlačna sila vijka;

Rbh = 0.7 Rbun- proračunska vlačna čvrstoća vijaka;

Rbun- standardna čelična otpornost vijaka;

A bn - neto površina poprečnog presjeka vijka.

8.3 Za prirubničke spojeve treba koristiti vijke visoke čvrstoće M20, M24 i M27 od 40X "select" čelika, verzija HL, standardne vlačne čvrstoćeR punđane više od 1080 MPa (110 kgf / mm 2), kao i matice i podloške visoke čvrstoće za njihGOST 22353-77- GOST 22356-77.

8.4 Za prirubnice treba koristiti čelični lim u skladu s GOST 19903-74* razreda 09G2S-15 u skladu s GOST 19281-89 i 14G2AF-15 u skladu s TU 14-105-465-82 sa zajamčenim mehaničkim svojstvima u smjeru valjane debljine.

8.5 Prirubnice mogu biti izrađene od drugih vrsta niskolegiranog čelika prema GOST 19281-89, namijenjenih za izgradnju čeličnih konstrukcija, u ovom slučaju:

čelik mora biti najmanje kategorije 12;

privremeni otpor i relativna kontrakcija čelika u smjeru debljine valjanog proizvoda moraju bitiσ bz≥ 0,8 σ b, ψ z ≥ 20% (gdje σ b- standardna vrijednost vlačne čvrstoće za osnovni metal, prihvaćena prema standardima ili specifikacijama).

A- od robnih marki široke prirubnice; b- iz uparenih jednakih kutova

8.10 Pri proračunu čvrstoće vijaka i prirubnica koje se odnose na vanjski prostor, odaberite dijelove prirubnice koji se smatraju prirubničkim priključcima u obliku slova T sa širinomw(cm.).

,(14)

Gdje Nj- snaga dizajnajth vijak vanjske zone, jednak

;(15)

Ovdje Nbj- dizajn sila najth vijak, koji se određuje iz uvjeta čvrstoće vijčanog spoja

,(16)

a, β - koeficijenti prihvaćeni prema tablici. 8;

x j- parametar krutosti vijka, određen formulom

;(17)

b j- udaljenost od osijth vijak do ruba zavara;

Čelične konstrukcije na Gradilište Gotovo uvijek se spajaju vijčanim spojem koji ima brojne prednosti u odnosu na druge načine spajanja, a prije svega zavarene spojeve - jednostavnost montaže i kontrolu kvalitete spoja.

Među nedostacima može se primijetiti veća potrošnja metala u usporedbi sa zavarenim spojem jer u većini slučajeva potrebna su preklapanja. Osim toga, rupa za vijak slabi dio.

Postoji mnogo vrsta vijčanih veza, ali u ovom ćemo članku razmotriti klasičnu vezu koja se koristi u građevinskim konstrukcijama.

SNiP II-23-81 Čelične konstrukcije

SP 16.13330.2011 Čelične konstrukcije (Ažurirano izdanje SNiP II-23-81)

SNiP 3.03.01-87 Nosive i zatvorene konstrukcije

SP 70.13330.2011 Nosive i zaporne konstrukcije (Ažurirano izdanje SNiP 3.03.01-87)

STO 0031-2004 Vijčani spojevi. Raspon i područja primjene

STO 0041-2004 Vijčani spojevi. Projektiranje i proračun

STO 0051-2006 Vijčani spojevi. Izrada i montaža

Vrste vijčanih spojeva

Po broju vijaka: jednostruki i višestruki. Mislim da nema potrebe objašnjavati značenje.

Prema prirodi prijenosa sile s jednog elementa na drugi:

Nije otporan na smicanje i otporan na smicanje (trenje). Da bismo razumjeli značenje ove klasifikacije, razmotrimo kako vijčani spoj općenito funkcionira kada se radi u posmičnom položaju.

Kao što vidite, vijak komprimira 2 ploče i dio sile doživljavaju sile trenja. Ako vijci ne stisnu ploče dovoljno jako, tada ploče skliznu i vijak osjeti silu Q.

Proračun spojeva koji nisu otporni na smicanje podrazumijeva da se sila zatezanja vijaka ne kontrolira i cjelokupno opterećenje se prenosi samo kroz vijak bez uzimanja u obzir sila trenja koje nastaju. Ova vrsta veze naziva se veza bez kontrolirane napetosti vijka.

Spojevi otporni na smicanje ili tarni spojevi koriste vijke visoke čvrstoće koji zatežu ploče takvom silom da se opterećenje Q prenosi kroz sile trenja između 2 ploče. Takva veza može biti frikcijska ili smična; u prvom slučaju u obzir se uzimaju samo sile trenja, u drugom se uzimaju u obzir sile trenja i čvrstoća na smicanje. Iako je spoj trenjem i posmikom ekonomičniji, vrlo ga je teško praktično implementirati u viševijčani spoj - nema sigurnosti da će svi vijci istovremeno moći podnijeti posmično opterećenje, pa je bolje izračunati tarni spoj bez uzimanja u obzir smicanja.

Za velika posmična opterećenja poželjniji je tarni spoj jer Potrošnja metala ovog spoja je manja.

Vrste vijaka prema razredu točnosti i njihova primjena

Vijci klase točnosti A - ovi vijci se postavljaju u rupe izbušene prema projektiranom promjeru (tj. vijak ulazi u rupu bez zazora). U početku se rupe izrađuju manjeg promjera i postupno se buše do željenog promjera. Promjer rupe u takvim spojevima ne smije biti više od 0,3 mm veći od promjera vijka. Izuzetno je teško napraviti takvu vezu, pa se praktički ne koriste u građevinskim konstrukcijama.

Vijci klase točnosti B (normalna točnost) i C (gruba točnost) ugrađuju se u rupe 2-3 mm veće od promjera vijaka. Razlika između ovih vijaka je pogreška promjera vijaka. Za vijke klase točnosti B stvarni promjer može odstupati najviše 0,52 mm, za vijke klase točnosti C do 1 mm (za vijke promjera do 30 mm).

Za građevinske konstrukcije obično se koriste vijci klase točnosti B jer u stvarnosti instalacije na gradilištu, postizanje visoke točnosti gotovo je nemoguće.

Vrste vijaka prema čvrstoći i njihova primjena

Za ugljične čelike klasa čvrstoće označena je s dva broja odvojena točkom.

Postoje sljedeće klase čvrstoće vijaka: 3,6; 3,8; 4,6; 4,8; 5,6; 5,8; 6,6; 8,8; 9,8; 10.9; 12.9.

Prvi broj u klasifikaciji čvrstoće vijka označava vlačnu čvrstoću vijka - jedna jedinica označava vlačnu čvrstoću od 100 MPa, tj. vlačna čvrstoća vijka klase čvrstoće 9.8 je 9x100=900 MPa (90 kg/mm²).

Druga znamenka u klasifikaciji klase čvrstoće označava omjer granice tečenja i krajnje čvrstoće u desecima postotaka - za vijak klase čvrstoće 9,8, granica tečenja jednaka je 80% krajnje čvrstoće, tj. granica razvlačenja je 900 x 0,8 = 720 MPa.

Što znače ove brojke? Pogledajmo sljedeći dijagram:

Ovdje je opći slučaj ispitivanja čelika na vlačnost. Na vodoravnoj osi prikazana je promjena duljine ispitnog uzorka, a na okomitoj osi primijenjena sila. Kao što vidimo iz dijagrama, s povećanjem sile, duljina vijka se linearno mijenja samo u području od 0 do točke A, naprezanje u ovoj točki je granica tečenja, zatim se s blagim povećanjem opterećenja vijak više rasteže. jako, u točki D vijak puca - to je granica čvrstoće . U građevinskim konstrukcijama potrebno je osigurati da vijčani spoj radi unutar granice razvlačenja.

Klasa čvrstoće vijka mora biti naznačena na čeonoj ili bočnoj površini glave vijka

Ako na vijcima nema oznaka, najvjerojatnije su to vijci klase čvrstoće niže od 4,6 (njihove oznake nisu potrebne prema GOST-u). Zabranjena je uporaba vijaka i matica bez oznaka u skladu sa SNiP 3.03.01.

Na vijcima visoke čvrstoće to je dodatno naznačeno simbol kupaće gaće

Za vijke koji se koriste potrebno je koristiti matice koje odgovaraju njihovoj klasi čvrstoće: za vijke 4.6, 4.8 koriste se matice klase čvrstoće 4, za vijke 5.6, 5.8, matice klase čvrstoće 5 itd. Matice iste klase čvrstoće možete zamijeniti višima (na primjer, ako je prikladnije sastaviti matice iste klase čvrstoće za neki predmet).

Kada se vijci koriste samo za rezanje, dopušteno je koristiti klasu čvrstoće matica s klasom čvrstoće vijka: 4 - na 5,6 i 5,8; 5 – na 8,8; 8 – na 10,9; 10 – u 12.9.

Za vijke od nehrđajućeg čelika oznake se također stavljaju na glavu vijka. Klasa čelika - A2 ili A4 i vlačna čvrstoća u kg/mm² - 50, 70, 80. Na primjer A4-80: klasa čelika A4, čvrstoća 80 kg/mm² = 800 MPa.

Klasu čvrstoće vijaka u građevinskim konstrukcijama treba odrediti prema tablici D.3 SP 16.13330.2011

Odabir vrste čelika za vijak

Klasu čelika vijaka treba dodijeliti prema tablici D.4 SP 16.13330.2011

Izbor promjera vijka za konstrukcijudizajne

Za spojeve građevinskih metalnih konstrukcija treba koristiti vijke s šesterokutnom glavom normalne točnosti prema GOST 7798 ili povećane točnosti prema GOST 7805 s velikim korakom navoja promjera od 12 do 48 mm klasa čvrstoće 5.6, 5.8, 8.8 i 10.9 u skladu s GOST 1759.4, šesterokutne matice normalne točnosti u skladu s GOST 5915 ili povećane točnosti prema GOST 5927 klase čvrstoće 5, 8 i 10 prema GOST 1759.5, okrugle podloške za njih prema GOST 11371 verzija 1 klasa točnosti A, kao i vijci, matice i podloške visoke čvrstoće prema GOST 22353 - GOST 22356 promjera 16, 20, 22, 24, 27, 30, 36, 42 i 48 mm.

Promjer i broj vijaka odabiru se kako bi se osigurala potrebna čvrstoća sklopa.

Ako se preko veze ne prenose značajna opterećenja, tada se mogu koristiti vijci M12. Za spajanje opterećenih elemenata preporuča se koristiti vijke od M16, za temelje od M20.

za vijke M12 - 40 mm;

za vijke M16 - 50 mm;

za vijke M20 - 60 mm;

za vijke M24 - 100 mm;

za vijke M27 - 140 mm.

Promjer rupe za vijak

Za vijke klase točnosti A, rupe se izrađuju bez zazora, ali se ne preporučuje korištenje takvog spoja zbog velike složenosti njegove izrade. U građevinskim konstrukcijama u pravilu se koriste vijci klase točnosti B.

Za vijke klase točnosti B, promjer rupe može se odrediti pomoću sljedeće tablice:

Razmak vijaka

Udaljenosti pri postavljanju vijaka trebaju se uzeti prema tablici 40 SP 16.13330.2011

Na spojevima i sklopovima vijci moraju biti postavljeni bliže jedni drugima, a konstrukcijski spojni vijci (koji služe za spajanje dijelova bez prijenosa značajnih opterećenja) na maksimalnoj udaljenosti.

Dopušteno je pričvrstiti dijelove jednim vijkom.

Odabir duljine vijka

Duljinu vijka određujemo na sljedeći način: zbrojimo debljine elemenata koji se spajaju, debljine podložaka i matica te dodamo 0,3d (30% promjera vijka) te pogledamo asortiman i izaberemo najbliža duljina (zaokruženo). Prema građevinskim propisima, vijak mora viriti iz matice za najmanje jedan okret. Neće biti moguće koristiti vijak koji je predug jer... Navoj je samo na kraju vijka.

Radi praktičnosti, možete koristiti sljedeću tablicu (iz sovjetske referentne knjige)

Kod vijčanih posmičnih spojeva, s debljinom vanjskog elementa do 8 mm, navoj se mora nalaziti izvan paketa elemenata koji se spajaju; u drugim slučajevima, navoj vijka ne smije ulaziti dublje u rupu za više od polovice debljine vanjskog elementa na strani matice ili više od 5 mm. Ako odabrana duljina vijka ne zadovoljava ovaj zahtjev, tada se duljina vijka mora povećati tako da ovaj zahtjev bude ispunjen.

Evo primjera:

Vijak radi na smicanje, debljina pričvršćenih elemenata je 2x12 mm, prema proračunu vijak promjera 20 mm, podloška debljine 3 mm, opružna podloška debljine 5 mm, matica debljine 3 mm. Pretpostavlja se 16 mm.

Minimalna duljina vijka je: 2x12+3+5+16+0,3x20=54 mm, prema GOST 7798-70 odabiremo vijak M20x55. Duljina navojnog dijela vijka je 46 mm, tj. uvjet nije zadovoljen jer navoj ne smije ulaziti više od 5 mm u rupu, pa duljinu vijka povećavamo na 2x12+46-5=65 mm. Prema standardima, možete prihvatiti vijak M20x65, ali bolje je koristiti vijak M20x70, tada će svi navoji biti izvan rupe. Opružna podloška se može zamijeniti običnom i dodati još jedna matica (to se vrlo često radi jer je upotreba opružnih podloški ograničena).

Mjere za sprječavanje otpuštanja vijaka

Kako se pričvršćivanje ne bi olabavilo tijekom vremena, potrebno je upotrijebiti drugu maticu ili sigurnosne podloške kako biste spriječili odvrtanje vijaka i matica. Ako je vijak zategnut, tada se mora koristiti drugi vijak.

Postoje i posebne matice sa sigurnosnim prstenom ili prirubnicom.

Zabranjeno je koristiti opružne podloške za ovalne rupe.

Ugradnja podloški

Ispod matice ne smije se postaviti više od jedne podloške. Također je dopušteno postaviti jednu podlošku ispod glave vijka.

Proračun čvrstoće vijčanog spoja

Vijčani spoj može se podijeliti u sljedeće kategorije:

1) vlačna veza;

2) posmični spoj;

3) spoj koji radi na smicanje i zatezanje;

4) tarni spoj (radi na smicanje, ali uz jaku napetost na vijcima)

Proračun vijčane veze u napetosti

U prvom slučaju, čvrstoća vijka se provjerava pomoću formule 188 SP 16.13330.2011

gdje je Nbt vlačna nosivost jednog vijka;

Rbt je projektirana vlačna čvrstoća vijka;

Proračun vijčane posmične veze

Ako spoj radi na smicanje, tada je potrebno provjeriti 2 uvjeta:

proračun za smicanje prema formuli 186 SP 16.13330.2011

gdje je Nbs posmična nosivost jednog vijka;

Rbs—proračunska otpornost na smicanje vijka;

Ab je površina bruto poprečnog presjeka vijka (prihvaćena prema tablici G.9 SP 16.13330.2011);

ns je broj rezova jednog vijka (ako vijak povezuje 2 ploče, tada je broj rezova jednak jedan, ako su 3, onda 2, itd.);

γb je koeficijent radnih uvjeta vijčane veze, usvojen u skladu s tablicom 41 SP 16.13330.2011 (ali ne više od 1,0);

γc je koeficijent radnih uvjeta usvojen u skladu s tablicom 1 SP 16.13330.2011.

i proračun za drobljenje prema formuli 187 SP 16.13330.2011.

gdje je Nbp nosivost jednog vijka pri gnječenju;

Rbp je proračunski otpor vijka pri gnječenju;

db je vanjski promjer osovine vijka;

∑t - najmanja ukupna debljina spojenih elemenata, zdrobljenih u jednom smjeru (ako vijak spaja 2 ploče, uzima se debljina jedne najtanje ploče, ako vijak spaja 3 ploče, tada se zbroj debljina za ploče koje prenose opterećenje u jednom smjeru i uspoređuje se s debljinom ploče koja prenosi opterećenje u drugom smjeru i uzima se najmanja vrijednost);

γb - koeficijent radnih uvjeta vijčane veze, prihvaćen prema tablici 41 SP 16.13330.2011 (ali ne više od 1,0)

γc je koeficijent radnih uvjeta usvojen u skladu s tablicom 1 SP 16.13330.2011.

Projektirana otpornost vijaka može se odrediti iz tablice D.5 SP 16.13330.2011

Izračunati otpor Rbp može se odrediti iz tablice D.6 SP 16.13330.2011

Izračunate površine poprečnog presjeka vijaka mogu se odrediti iz tablice D.9 SP 16.13330.2011

Proračun posmičnih i vlačnih spojeva

Kada se sile istovremeno primjenjuju na vijčani spoj, uzrokujući smicanje i napetost vijaka, najopterećeniji vijak, uz provjeru pomoću formule (188), treba provjeriti pomoću formule 190 SP 16.13330.2011

gdje su Ns, Nt sile koje djeluju na vijak, respektivno posmične i vlačne sile;

Nbs, Nbt - proračunske sile određene formulama 186 i 188 SP 16.13330.2011.

Proračun tarnog spoja

Frikcijske spojeve, kod kojih se sile prenose trenjem koje nastaje duž dodirnih površina spojenih elemenata zbog napetosti visokočvrstih vijaka, treba koristiti: u konstrukcijama od čelika s granicom tečenja preko 375 N/mm² i izravno podnošenje pokretnih, vibracijskih i drugih dinamičkih opterećenja; u spojevima s više vijaka, koji podliježu povećanim zahtjevima u pogledu ograničenja deformabilnosti.

Računsku silu koju može apsorbirati svaka ravnina trenja elemenata pričvršćenih jednim vijkom visoke čvrstoće treba odrediti pomoću formule 191 SP 16.13330.2011.

gdje je Rbh izračunata vlačna čvrstoća vijka visoke čvrstoće, određena u skladu sa zahtjevima 6.7 SP 16.13330.2011;

Abn je neto površina poprečnog presjeka (usvojena prema tablici D.9 SP 16.13330.2011);

μ je koeficijent trenja između površina dijelova koji se spajaju (prihvaćen prema tablici 42 SP 16.13330.2011);

γh - koeficijent usvojen prema tablici 42 SP 16.13330.2011

Broj vijaka potrebnih za tarni spoj može se odrediti pomoću formule 192 SP 16.13330.2011

gdje je n potreban broj vijaka;

Qbh je proračunska sila koju apsorbira jedan vijak (izračunato pomoću formule 191 SP 16.13330.2011, opisane gore);

k - broj ravnina trenja povezanih elemenata (obično su 2 elementa povezana preko 2 nadzemne ploče smještene na različitim stranama, u ovom slučaju k = 2);

γc je koeficijent radnog stanja usvojen u skladu s tablicom 1 SP 16.13330.2011;

γb je koeficijent radnih uvjeta, uzet ovisno o broju vijaka potrebnih za apsorbiranje sile i uzet jednak:

0,8 na n< 5;

0,9 pri 5 ≤ n< 10;

1,0 za n ≤ 10.

Označavanje vijčanih spojeva na crtežima