Výpočet a návrh skrutkových spojov. Spojenia kovových konštrukcií Návrh a výpočet skrutkových spojov

Strižná práca je hlavným typom práce pre skrutkové spoje. V tomto prípade bežné skrutky (hrubé, normálna a vysoká presnosť) pracujú na strih a steny otvorov v spojených prvkoch - na drvenie (obrázky nižšie).

Skrutky 1. a 2. skupiny pri spájaní pracujú na strih a strih. Rozloženie pozdĺžnej sily N prechádzajúcej ťažiskom spoja medzi čapmi sa považuje za rovnomerné. Konštrukčná sila, ktorú môže absorbovať jedna skrutka z podmienky pevnosti v šmyku, je stanovená vzorcom

N b = R bs A b n s γ b;

konštrukčná sila, ktorá môže byť absorbovaná jednou skrutkou na drvenie:

N = R bp γ b d∑t;

pôsobením vonkajšej sily smerujúcej rovnobežne s pozdĺžnou osou skrutiek dochádza k ich práci v ťahu (obrázok nižšie). Odhadovaná sila, ktorú môže absorbovať jedna skrutka pri práci v napätí:

Schéma práce bežných skrutiek

a - pripojenie odnosrcnos; 6 - dvojité pripojenie; c - v napätí; 1 - rovina rezu; 2 - drvenie stien otvorov

V nižšie uvedených vzorcoch Rbs, Rbp, Rbt sú návrhové šmykové, šmykové a ťahové pevnosti skrutkových spojov (uvedené v tabuľke); d je vonkajší priemer skrutky; A = πd 2/4 - vypočítaná plocha prierezu tyče skrutky; A bn - plocha prierezu skrutky siete (podľa závitu), tabuľka nižšie; ∑t je najmenšia celková hrúbka prvkov pokrčených v jednom smere; n s je počet vypočítaných rezov jednej skrutky; γ b je koeficient pracovných podmienok spojov, prevzatý podľa tabuľky SNiP, pre skrutky hrubej a normálnej presnosti vo viaczávitovom spojení γ b = 0,9, pre skrutky so zvýšenou presnosťou γ b = 1,0.

Návrh strižnej a ťahovej pevnosti skrutiek

Odolnosť skrutkových konštrukčných prvkov proti kolapsu

Oblasti sekcie skrutiek

* Skrutky uvedených priemerov sa neodporúčajú

Požadovaný počet n skrutiek v spoji pôsobením pozdĺžnej sily by mal byť určený vzorcom:

n ≥ N / γ c N bmin

kde N bmin je nižšia z hodnôt konštrukčných síl pre jeden čap, vypočítaných na stlačenie, strihanie a naťahovanie podľa nižšie uvedených vzorcov; γ c - koeficient pracovných podmienok.

Napínacia sila skrutky a kvalita trecích plôch majú rozhodujúci význam pri prevádzke spoja na vysokopevnostných skrutkách.

Konštrukčná sila, ktorú môže vnímať každý trecí povrch spojených prvkov utiahnutých jednou skrutkou s vysokou pevnosťou (obrázok nižšie), je určená vzorcom

Q bn = R bn γ b A bn μ / γ h

kde R bh = 0,7R drdol je vypočítaná pevnosť v ťahu vysokopevnostnej skrutky (R drdol je najmenšia medzná pevnosť v ťahu materiálu skrutky, tabuľka nižšie); γ b - koeficient pracovných podmienok spoja v závislosti od počtu skrutiek potrebných na vnímanie konštrukčnej sily a rovná sa: 0,8 pri 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.

Schéma pripojenia skrutky s vysokou pevnosťou

Počet vysokopevných skrutiek v spoji pôsobením pozdĺžnej sily je určený vzorcom:

n ≥ N / Q bh γ c k

kde k je počet trecích plôch spojených prvkov.

Napnutie skrutiek s vysokou pevnosťou sa vykonáva axiálnou silou P = R bh A bn (obrázok nižšie).

Počet skrutiek na jednej strane spoja v pracovnom prvku konštrukcie sa spravidla považuje za najmenej dva. V spojoch a uzloch pripevnenia (aby sa ušetrilo prekrytie materiálu) by mala byť vzdialenosť medzi skrutkami minimálna. V slabo pracujúcich (spojovacích, konštrukčných) spojoch by mala byť vzdialenosť čo najväčšia, aby sa znížil počet skrutiek.

Mechanické vlastnosti vysokopevnostných skrutiek

Koeficienty trenia a spoľahlivosti pre vysokopevnostné skrutkové spoje

Poznámka. M - kontrola napätia krútiacim momentom; a - to isté, podľa uhla natočenia matice.

Umiestnenie skrutiek do plechov a valcovaných profilov môže byť pravidelné a odstupňované. Riadky prechádzajúce stredmi otvorov sa nazývajú riziká. Vzdialenosť medzi rizikami pozdĺž úsilia sa nazýva krok a cez úsilie - cesta (obrázok nižšie).

Umiestnenie otvoru

a - v listovom materiáli; b - vo valcovaných profiloch; 1 - riziká; l - krok; e - dráha

Minimálne vzdialenosti medzi stredmi skrutiek v oceľových konštrukciách sú určené podmienkou pevnosti základného kovu, maximálne vzdialenosti sú určené podmienkami stability spojených prvkov v medzere medzi skrutkami alebo nitmi pod tlakom.

12,1 *. Pri navrhovaní oceľových konštrukcií je potrebné:

Poskytnite spojenia, ktoré zaistia stabilitu a priestorovú nemennosť konštrukcie ako celku a jej prvkov počas inštalácie a prevádzky, pričom ich priradíte v závislosti od hlavných parametrov konštrukcie a režimu jej prevádzky (schéma návrhu, rozpätia, typy žeriavov a režimy ich činnosť, teplotné efekty atď.) NS.);

Zvážte výrobné kapacity a kapacita technologického a žeriavového vybavenia podnikov - výrobcov oceľových konštrukcií, ako aj manipulačného a iného vybavenia inštalačných organizácií;

Štruktúry sa rozdeľujú na prvky prepravy s prihliadnutím na druh dopravy a rozmery Vozidlo, racionálna a ekonomická doprava konštrukcií pre výstavbu a výkon maximálneho množstva práce u výrobcu;

Využite možnosť frézovania koncov pre silné stlačené a excentricky stlačené prvky (pri absencii výrazných ťahových napätí hrán), ak je u výrobcu k dispozícii vhodné zariadenie;

Zabezpečte montáž upevňovacích prvkov prvkov (montáž montážnych stolov atď.);

V skrutkových montážnych spojoch by sa mali použiť skrutky triedy presnosti B a C, ako aj skrutky s vysokou pevnosťou, zatiaľ čo v spojoch, ktoré vnímajú výrazné zvislé sily (upevnenie priehradových nosníkov, nosníkov, rámov atď.), By mali byť k dispozícii tabuľky. ; ak sú v kĺboch ​​ohybové momenty, mali by sa použiť skrutky triedy presnosti B a C, pracujúce v ťahu.

12.2. Pri navrhovaní zváraných oceľových konštrukcií je potrebné vylúčiť možnosť škodlivého účinku zvyškových deformácií a napätí vrátane zvárania, ako aj koncentrácie napätia, poskytovať vhodné konštrukčné riešenia (s najrovnomernejším rozložením napätí v prvkoch a častiach, bez vchádzanie do rohov, prudké zmeny v namáhaní úseku a iných koncentrátorov) a technologické opatrenia (postup montáže a zvárania, predbežné ohýbanie, mechanické spracovanie hobľovaním, frézovaním, čistením brúsnych kotúčov atď.).

12.3. V zváraných spojoch oceľových konštrukcií je potrebné vylúčiť možnosť krehkého lomu štruktúr počas ich inštalácie a prevádzky v dôsledku nepriaznivej kombinácie nasledujúcich faktorov:

vysoké lokálne napätia spôsobené účinkom koncentrovaných zaťažení alebo deformácií spojovacích častí, ako aj zvyškové napätia;

ostré koncentrátory napätia v oblastiach s vysokým lokálnym napätím a priečne orientovaným ťahovým napätím;

znížená teplota, pri ktorej daná trieda ocele závisí od jej chemické zloženie, štruktúra a hrúbka valcovanej ocele prechádza do krehkého stavu.

Pri navrhovaní zváraných štruktúr je potrebné mať na pamäti, že konštrukcie s pevnou stenou majú menej koncentrátorov napätia a sú menej citlivé na výstrednosti ako mriežkové konštrukcie.

12.4*. Oceľové konštrukcie by mali byť chránené proti korózii v súlade s SNiP na ochranu stavebných konštrukcií pred koróziou.

Ochrana štruktúr určených na prevádzku v tropickom podnebí sa musí vykonávať v súlade s GOST 15150-69 *.

12.5. Konštrukcie, ktoré môžu byť vystavené roztavenému kovu (vo forme striekancov pri odlievaní kovov, keď sa kov vylamuje z pecí alebo naberačiek), by mali byť chránené obkladom alebo ohradnými stenami zo žiaruvzdorných tehál alebo žiaruvzdorného betónu, chránené pred mechanickým poškodením.

Konštrukcie, ktoré sú počas nehôd vykurovacích telies vystavené dlhodobému pôsobeniu sálavého alebo konvekčného tepla alebo krátkodobému požiaru, by mali byť chránené zavesenými kovovými mrežami alebo obložením z tehál alebo žiaruvzdorného betónu.

Zvárané spoje

12.6. V konštrukciách so zváranými spojmi:

Zabezpečte používanie vysokého výkonu mechanizované metódy zváranie;

Poskytnite voľný prístup na miesta, kde sa vyrábajú zvárané spoje, berúc do úvahy zvolený spôsob a technológiu zvárania.

12.7. Hrany na zváranie by sa mali odoberať v súlade s GOST 8713-79 *, GOST 11533-75, GOST 14771-76 *, GOST 23518-79, GOST 5264-80 a GOST 11534-75.

12.8. Rozmery a tvar kútových zvarov by sa mali brať za nasledujúcich podmienok:

a) nohy kútových zvarov kf by nemali byť väčšie ako 1,2 t, kde t je najmenšia hrúbka prvkov, ktoré sa majú spojiť;

b) nohy kútových zvarov kf by sa mali brať podľa výpočtu, ale nie menej ako sú uvedené v tabuľke. 38 *;

c) vypočítaná dĺžka kútového zvaru musí byť najmenej 4 kf a najmenej 40 mm;

d) odhadovaná dĺžka bočného švu by nemala byť väčšia ako 85? fkf (? f je koeficient prevzatý podľa tabuľky 34 *), s výnimkou švov, v ktorých sila pôsobí na celý šev;

e) veľkosť prekrytia musí byť najmenej 5 hrúbok najtenších zo zváraných prvkov;

f) pomer veľkostí nôh kútových zvarov by sa mal brať spravidla 1: 1. Pri rôznych hrúbkach zváraných prvkov je dovolené akceptovať švy s nerovnými nohami, zatiaľ čo noha susediaca s tenším prvkom musí spĺňať požiadavky bodu 12.8, a a susediace s hrubším prvkom - požiadavky článku 12.8, b;

g) v štruktúrach, ktoré vnímajú dynamické a vibračné zaťaženie, ako aj v budovách postavených v klimatických oblastiach I1, I2, II2 a II3, by sa mali zaoblené zvary vykonávať s plynulým prechodom na základný kov, ak je to odôvodnené výpočtom odolnosti alebo pevnosti, pričom do úvahy krehký lom.

12,9 *. Na pripevnenie výstuh, membrán a akordov zváraných I-nosníkov podľa PP. 7.2 *, 7.3, 13.12 *, 13.26 a štruktúry skupiny 4 je dovolené používať jednostranné zaoblené zvary, ktorých nohy kf - by sa mali brať výpočtom, ale nie menej ako sú uvedené v tabuľke. 38 *.

Použitie týchto jednostranných kútových zvarov nie je povolené v štruktúrach:

* prevádzkované v stredne agresívnom a vysoko agresívnom prostredí (klasifikácia podľa SNiP na ochranu stavebných konštrukcií pred koróziou);

* postavené v klimatických oblastiach I1, I2, II2 a II3.

12.10. Pri konštrukčných a konštrukčných zvaroch musí projekt označovať typ zvárania, elektródy alebo zvárací drôt, polohu zvaru počas zvárania.

12.11. Zvárané tupé spoje plechových dielov by mali byť spravidla rovné s úplným prienikom a s použitím výstupných pásov.

V podmienkach inštalácie je povolené jednostranné zváranie s koreňovým zváraním a zváranie zostávajúceho oceľového podkladu.

12.12. Použitie kombinovaných kĺbov, v ktorých je vnímaná časť sily zvárané švy a časť pomocou skrutiek nie je povolená.

12.13. Použitie prerušovaných švov, ako aj elektrických nitov, vykonávaných ručným zváraním s predbežným vŕtaním otvorov, je povolené iba v štruktúrach skupiny 4.

Skrutkové a vysokopevnostné skrutkové spoje

12,14. Otvory v detailoch oceľových konštrukcií by mali byť vyrobené v súlade s požiadavkami SNiP podľa pravidiel pre výrobu a prijatie práce pre kovové konštrukcie.

12,15 *. Skrutky triedy presnosti A by sa mali použiť na spoje, v ktorých sú v zostavených prvkoch vyvŕtané otvory na konštrukčný priemer alebo do jednotlivých prvkov a dielov sú vodiče, v oddelených častiach sú vŕtané alebo zatláčané na menší priemer, po ktorých nasleduje vystružovanie na konštrukčný priemer v zostavené prvky.

Skrutky triedy presnosti B a C vo viacskrutkových spojoch by sa mali používať pre konštrukcie vyrobené z ocele s medzou klzu až 380 MPa (3900 kgf / cm2).

12.16. Prvky v zostave je možné upevniť jednou skrutkou.

12.17. Skrutky, ktoré majú úseky s rôznym priemerom pozdĺž dĺžky závitovej časti, nie je dovolené používať v spojoch, v ktorých tieto skrutky pracujú na strih.

12,18 *. Okrúhle podložky by mali byť inštalované pod matice skrutiek v súlade s GOST 11371-78 *, pod matice a hlavy vysokopevných skrutiek by mali byť podložky inštalované v súlade s GOST 22355-77 *. Pre skrutky s vysokou pevnosťou v súlade s GOST 22353-77 * so zväčšenými veľkosťami hláv a matíc as rozdielom v menovitých priemeroch otvoru a skrutky nepresahujúcim 3 mm a pre konštrukcie vyrobené z ocele s medznou pevnosťou do najmenej 440 MPa (4500 kgf / cm2), nepresahujúc 4 mm, pod maticu je dovolené nainštalovať jednu podložku.

Závit skrutky, ktorý vníma strižnú silu, by nemal byť v hĺbke viac ako polovice hrúbky prvku susediaceho s maticou alebo viac ako 5 mm, s výnimkou konštrukčných štruktúr, podpier elektrického vedenia a otvorených rozvádzačov a vedení kontaktné siete dopravy, kde by vlákno malo byť mimo obalu spojených prvkov.

Spojovacie skrutky by mali byť spravidla umiestnené v maximálnych vzdialenostiach; v kĺboch ​​a uzloch by mali byť skrutky umiestnené v minimálnych vzdialenostiach.

Keď sú skrutky rozložené, vzdialenosť medzi ich stredmi pozdĺž sily by mala byť najmenej + 1,5 d, kde a je vzdialenosť medzi radmi naprieč silou, d je priemer otvoru pre skrutku. Pri tomto usporiadaní je úsek prvku Аn určený s prihliadnutím na jeho oslabenie otvormi umiestnenými iba v jednom úseku naprieč silou (nie pozdĺž „cikcaku“).

Pri pripevňovaní rohu jednou policou by mal byť otvor najvzdialenejší od jeho konca umiestnený v riziku najbližšom k podložke.

12,20 *. V spojoch so skrutkami tried presnosti A, B a C (okrem upevnenia sekundárnych štruktúr a spojov na vysokopevnostných skrutkách) je potrebné vykonať opatrenia, ktoré zabránia uvoľneniu matíc (inštalácia pružinových podložiek alebo poistných matíc).

ZAO TsNIIPSK im. Melnikov "
JSC NIPI „Promstalkonstruktsiya“
ORGANIZAČNÝ ŠTANDARD

Oceľové stavebné konštrukcie

SPOJENIE ŠROUBU

Návrh a výpočet

STO 0041-2004

(02494680, 01408401)

Moskva 2004

C.posadnutosť

Predslov

1 VYVINUTÉ Ústredným rádom Červeného praporu práce CJSC a projektový ústav stavať z nich kovové konštrukcie. Melnikov (ZAO TsNIIPSK pomenovaný po Melnikovovi)

Výskumný a projektový ústav JSC „Promstalkonstruktsiya“

2 UVEDENÉ organizáciami-vývojármi štandardu

3 PRIJATÉ na Vedecko -technickej rade TsNIIPSK pomenovanej po Melnikov z 25. novembra 2004 za účasti zástupcov organizácie-vývojára štandardu

4 UVEDENÉ prvýkrát

5 REVIDOVANÉ z novembra 2005

6 Vývoj, koordináciu, schválenie, publikovanie (replikáciu), aktualizáciu (zmenu alebo revíziu) a zrušenie tohto štandardu vykonávajú vývojové organizácie.

Úvod

Táto norma bola vyvinutá v súlade s Federálne právo"O technickom predpise" Č. 184-FZ a je určený na použitie všetkými divíziami ZAO TsNIIPSK im. Melnikov “a OJSC NIPI„ Promstalkonstruktsiya “, špecializujúca sa na vývoj projektov KM a KMD, diagnostiku, opravy a rekonštrukcie priemyselných budov a štruktúr na rôzne účely.

Normu môžu uplatňovať aj iné organizácie, ak tieto organizácie majú osvedčenia o zhode vydané certifikačnými orgánmi v dobrovoľnom certifikačnom systéme vytvorenom vývojármi noriem.

Vývojári nepreberajú žiadnu zodpovednosť za používanie tohto štandardu necertifikovanými organizáciami.

Potreba vypracovať normu je daná skutočnosťou, že skúsenosti nahromadené organizáciami-vývojármi normy, ako aj domácimi podnikmi a organizáciami pri navrhovaní, výrobe a implementácii oceľových konštrukcií so skrutkovými montážnymi spojmi, sú obsiahnuté v rôznych regulačných predpisoch. dokumenty, odporúčania, rezortné pravidlá a ďalšie, čiastočne zastarané a nepokrývajúce celý problém bezpečnej prevádzky priemyselných budov a štruktúr na rôzne účely.

Hlavným cieľom vývoja štandardu je vytvoriť moderný regulačný rámec na návrh a analýzu skrutkových oceľových konštrukcií.

ORGANIZAČNÝ ŠTANDARD

Schválené a uvedené do platnosti:

Dátum zavedenia 2005-01-01

1 oblasť použitia

1.1 Táto norma sa vzťahuje na navrhovanie a výpočet oceľových konštrukcií so skrutkovými montážnymi spojmi, vrátane vysokopevných, určených na podopretie a uzavretie konštrukcií budov a štruktúr na rôzne účely pri trvalom, dočasnom a špeciálnom zaťažení v klimatických oblastiach s návrhovými teplotami do do -65 ° S a seizmicita až do 9 bodov, prevádzkované v mierne agresívnom aj stredne agresívnom a agresívnom prostredí s použitím ochranných kovových povlakov.

1.2 Norma stanovuje základné ustanovenia pre návrh a výpočet skrutkových šmykových a ťahových spojov a uvádza oblasti racionálneho použitia skrutiek rôznych priemerov a tried pevnosti.

2 Normatívne odkazy

Táto norma používa odkazy na nasledujúce normatívne dokumenty:

Federálny zákon „Dňa technický predpis„Z 27. decembra 2002 č. 184-FZ

na drvenie s prihliadnutím na trenie

N bp- návrhová kolapsová sila určená vzorcom

Q bh- návrhová sila vnímaná trecími silami, určená vzorcom;

TOu- koeficient zohľadňujúci zníženie predpätia skrutiek po celkovom šmyku v spoji, brané ako:

0,9 - pomer menovitých priemerov otvorov a skrutiek δ ≤ 0,3 mm;

0,85 - pri δ = 1,0 mm;

0,80 - pri 5 = 2,0 mm;

0,75 - pri 5 = 3,0 mm;

n f- počet trecích plôch spojených prvkov.

7,5 množstvo nskrutky v spojení pôsobením pozdĺžnej sily N. by mal byť určený vzorcom

N min- menšie z dizajnového úsiliaN bs a N bhPre jeden svorník vypočítaný podľa vzorcov a.

7.6 Pevnosť prvkov uvoľnených pre skrutky by sa mala skontrolovať s prihliadnutím na úplné oslabenie častí otvorov pre skrutky.

7.7 Pri jednoosových spojoch by sa mal počet skrutiek oproti výpočtu zvýšiť o 10%.

7.8 Analýza únavy trecích šmykových spojov by sa mala vykonať v súlade s požiadavkami článku 9.2 SNiP. II-23-81 *, vzťahujúce sa na spoje s oceľovými prvkami s medznou pevnosťou v ťahu viac ako 420 MPa do 2. skupiny štruktúr, menej ako 420 MPa do 3. skupiny.

8 Prírubové spoje

8.1 Pri navrhovaní, výrobe a inštalácii prírubových spojov otvorených profilových prvkov (nosníky I, nosníky T, kanály atď.) Oceľových konštrukcií priemyselných budov, ktoré sú vystavené napätiu, ťahu a ohybu, by sa mali dodržiavať odporúčania tohto oddielu s jednoznačným diagramom ťahových napätí σ min/ σ kontrola≥ 0,5), ako aj vplyv miestnych priečnych síl.

Odporúčania sa nevzťahujú na prírubové spoje: vnímanie striedavých zaťažení, ako aj opakovane pôsobiacich pohyblivých, vibračných alebo iných typov zaťažení s počtom cyklov nad 10 5 s koeficientom asymetrie napätia v spojených prvkoch R.= σ min/ σ kontrola ≤ 0,8;

prevádzkované vo vysoko agresívnom prostredí.

8.2 Prírubové spojenia by sa mali vykonávať iba s predpätými vysokopevnostnými skrutkami. Predpätie skrutky B 0 pre výpočty by sa mali brať rovno

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

kde V str- odhadovaná ťažná sila skrutky;

Rbh = 0.7 Rbun- návrhová pevnosť skrutiek v ťahu;

Rbun- štandardná odolnosť oceľových skrutiek;

A bn - plocha prierezu skrutky siete.

8.3 Na prírubové spoje použite vysokopevnostné skrutky M20, M24 a M27 vyrobené z 40X „výberovej“ ocele, verzia HL so štandardnou pevnosťou v medziachR drdolnie viac ako 1080 MPa (110 kgf / mm 2), ako aj vysokopevnostné matice a podložky pre ne naGOST 22353-77- GOST 22356-77.

8.4 Na príruby by sa mal používať oceľový plech v súlade s GOST 19903-74 * triedy 09G2S-15 v súlade s GOST 19281-89 a 14G2AF-15 v súlade s TU 14-105-465-82 so zaručenými mechanickými vlastnosťami v smere hrúbky valcovaného materiálu.

8.5 Príruby môžu byť vyrobené z iných tried nízkolegovaných ocelí podľa GOST 19281-89, určených na stavbu oceľových konštrukcií, pričom:

oceľ musí byť najmenej 12. kategória;

pevnosť v ťahu a relatívna kontrakcia ocele v smere hrúbky valcovaného výrobku by mala byťσ bz≥ 0,8 σ b, ψ z ≥ 20% (kde σ b- normatívna hodnota medznej pevnosti v ťahu pre základný kov stanovená podľa noriem alebo špecifikácií).

a- od značiek so širokými policami; b- zo spárovaných rovnakých rohov

8.10 Pri výpočte pevnosti skrutiek a prírub súvisiacich s vonkajšia zóna, vyberte časti príruby, ktoré sa považujú za prírubové spojenia v tvare T so šírkouw(cm.).

,(14)

kde Nj- dizajnérske úsiliej-th skrutka vonkajšej zóny, rovná sa

;(15)

tu N bj- úsilie o dizajn naj-th skrutka, určená zo stavu pevnosti spojenia skrutkami

,(16)

a, β - koeficienty prijaté podľa tabuľky. osem;

x j- parameter tuhosti skrutky určený vzorcom

;(17)

b j- vzdialenosť od osij-th skrutka k okraju zvaru;

Oceľové konštrukcie na stavbe sú takmer vždy spojené skrutkovým spojom a oproti mnohým iným spôsobom spojenia a predovšetkým zváranému spojeniu má mnoho výhod - to je jednoduchá inštalácia a kontrola kvality spoja.

Medzi nedostatky je možné poznamenať vysokú spotrebu kovu v porovnaní so zváraným spojom, pretože vo väčšine prípadov sú potrebné prekrytia. Otvor pre skrutku navyše oslabuje prierez.

Existuje veľké množstvo typov skrutkových spojov, ale v tomto článku sa budeme zaoberať klasickým spojením používaným v stavebných konštrukciách.

SNiP II-23-81 Oceľové konštrukcie

SP 16.13330.2011 Oceľové konštrukcie (Aktualizované vydanie SNiP II-23-81)

SNiP 3.03.01-87 Nosné a uzatváracie konštrukcie

SP 70.13330.2011 Ložiskové a uzatváracie konštrukcie (Aktualizované vydanie SNiP 3.03.01-87)

STO 0031-2004 Skrutkované spoje. Rozsah a oblasti použitia

STO 0041-2004 Skrutkované spoje. Návrh a výpočet

STO 0051-2006 Skrutkované spoje. Výroba a inštalácia

Druhy skrutkových spojov

Podľa počtu skrutiek: jednoskrutkové a viacskrutkové. Nepotrebujem vysvetľovať význam.

Podľa povahy prenosu úsilia z jedného prvku na druhý:

Odolné voči šmyku a šmyku (trecie). Aby ste pochopili význam tejto klasifikácie, zvážte, ako skrutkové spojenie spravidla funguje pri práci v strihu.

Ako vidíte, skrutka stláča 2. platne a časť sily je absorbovaná trecími silami. Ak skrutky nestlačia platne dostatočne tesne, potom sa dosky skĺznu a sila Q je absorbovaná skrutkou.

Výpočet nešmykových spojov znamená, že uťahovacia sila skrutiek nie je kontrolovaná a celé zaťaženie je prenášané iba skrutkou bez toho, aby sa zohľadnili vznikajúce trecie sily. Takéto spojenie sa nazýva spojenie bez kontrolovaného napätia skrutiek.

V šmykových alebo trecích spojoch sa používajú skrutky s vysokou pevnosťou, ktoré doťahujú platne takou silou, že zaťaženie Q sa prenáša trecími silami medzi týmito dvoma doskami. Takéto spojenie môže byť trecie alebo trecie-šmykové, v prvom prípade sa pri výpočte berú do úvahy iba trecie sily, v druhom prípade sa berú do úvahy trecie sily a šmyková sila skrutky. Napriek tomu, že spojenie trením a šmykom je ekonomickejšie, je veľmi ťažké ho v praxi implementovať do spojenia s viacerými skrutkami-neexistuje žiadna istota, že všetky skrutky budú súčasne schopné prenášať šmykové zaťaženie, preto je lepšie vypočítať trecie spojenie bez zohľadnenia šmyku.

Pri vysokých šmykových zaťaženiach je výhodnejšie trecie spojenie, pretože spotreba kovu tejto zlúčeniny je menšia.

Typy skrutiek podľa triedy presnosti a ich použitie

Skrutky triedy presnosti A - tieto skrutky sú inštalované do otvorov vyvŕtaných do konštrukčného priemeru (t. J. Skrutka zapadá do otvoru bez vôle). Na začiatku sú otvory vyrobené s menším priemerom a postupne sa vystružujú na požadovaný priemer. Priemer otvoru v takýchto spojoch by nemal presiahnuť priemer skrutky o viac ako 0,3 mm. Vytvorenie takéhoto spojenia je mimoriadne ťažké, preto sa prakticky nepoužívajú v stavebných konštrukciách.

Skrutky triedy presnosti B (normálna presnosť) a C (hrubá presnosť) sú inštalované v otvoroch o 2 až 3 mm väčších ako priemery skrutiek. Rozdiel medzi týmito skrutkami je chyba priemeru skrutky. V prípade skrutiek triedy presnosti B sa skutočný priemer môže líšiť maximálne o 0,52 mm, v prípade skrutiek triedy presnosti C až o 1 mm (v prípade skrutiek s priemerom do 30 mm).

Na stavebné konštrukcie sa spravidla používajú skrutky triedy presnosti B, pretože v realite inštalácie na stavenisku je takmer nemožné dosiahnuť vysokú presnosť.

Druhy skrutiek podľa pevnosti a ich použitie

V prípade uhlíkových ocelí je trieda pevnosti označená dvoma číslami oddelenými bodkou.

Existujú nasledujúce triedy pevnosti skrutiek: 3,6; 3,8; 4,6; 4,8; 5,6; 5,8; 6,6; 8,8; 9,8; 10,9; 12.9.

Prvé číslo v klasifikácii pevnosti v ťahu skrutiek označuje pevnosť v ťahu skrutky - jedna jednotka označuje pevnosť v ťahu 100 MPa, t.j. konečná pevnosť skrutky pevnostnej triedy 9.8 je 9x100 = 900 MPa (90 kg / mm²).

Druhá číslica v klasifikácii pevnostných tried udáva pomer medze klzu k pevnosti v ťahu v desiatkach percent - pri skrutke s triedou pevnosti 9,8 je medza klzu 80% medznej pevnosti, t.j. bod výťažku je 900 x 0,8 = 720 MPa.

Čo tieto čísla znamenajú? Pozrime sa na nasledujúci diagram:

Tu je všeobecný prípad ťahových skúšok ocele. Vodorovná os indikuje zmenu dĺžky skúšobnej vzorky a zvislá os ukazuje aplikovanú silu. Ako vidíte na diagrame, pri zvyšovaní sily sa dĺžka skrutky lineárne mení iba v úseku od 0 do bodu A, napätie v tomto bode je medza klzu, potom pri malom zvýšení zaťaženia skrutka roztiahne sa silnejšie, v bode D sa skrutka zlomí - to je konečná sila ... V stavebných konštrukciách je potrebné zaistiť, aby skrutkové spojenie fungovalo v medziach kluzu.

Trieda pevnosti skrutky musí byť uvedená na tvári alebo bočnom povrchu hlavy skrutky.

Ak na skrutkách nie je žiadne označenie, pravdepodobne ide o skrutky triedy pevnosti pod 4,6 (ich označenie sa podľa GOST nevyžaduje). Používanie skrutiek a matíc bez označenia je zakázané v súlade s SNiP 3.03.01.

Skrutky s vysokou pevnosťou sú navyše označené symbolom taveniny.

Pre použité skrutky je potrebné použiť matice zodpovedajúce ich triede pevnosti: pre skrutky 4,6, 4,8 sa používajú matice pevnostnej triedy 4, pre skrutky 5,6, 5,8 matice pevnostnej triedy 5 atď. Matice rovnakej pevnostnej triedy môžete nahradiť vyššími (napríklad ak je pre predmet vhodnejšie vyplniť matice rovnakej pevnostnej triedy).

Keď sa skrutky používajú iba na strih, je dovolené použiť triedu pevnosti matíc s triedou pevnosti skrutiek: 4 - pri 5,6 a 5,8; 5 - o 8,8; 8 - o 10,9; 10 - o 12.9.

Skrutky z nehrdzavejúcej ocele sú tiež označené na hlave skrutiek. Trieda ocele - A2 alebo A4 a konečná pevnosť v kg / mm² - 50, 70, 80. Napríklad A4-80: trieda ocele A4, pevnosť 80 kg / mm² = 800 MPa.

Trieda pevnosti skrutiek v stavebných konštrukciách by mala byť stanovená podľa tabuľky D.3 SP 16.13330.2011

Výber triedy skrutkovej ocele

Trieda ocele v skrutkách by mala byť priradená podľa tabuľky D.4 SP 16.13330.2011

Voľba priemeru skrutky pre stavbustavby

Na pripojenie kovových konštrukcií budov používajte šesťhranné skrutky s normálnou presnosťou podľa GOST 7798 alebo so zvýšenou presnosťou podľa GOST 7805 s veľkým rozstupom závitov s priemerom od 12 do 48 mm, pevnostnými triedami 5,6, 5,8, 8,8 a 10,9 podľa s GOST 1759.4, šesťhranné matice s normálnou presnosťou podľa GOST 5915 alebo so zvýšenou presnosťou podľa pevnostných tried GOST 5927 5, 8 a 10 v súlade s GOST 1759.5, okrúhle podložky pre ne v súlade s GOST 11371, verzia 1 triedy presnosti A, ako aj vysokopevnostné skrutky, matice a podložky podľa GOST 22353 - GOST 22356 s priemerom 16, 20, 22, 24, 27, 30, 36, 42 a 48 mm.

Priemer a počet skrutiek sú zvolené tak, aby poskytovali požadovanú pevnosť zostavy.

Ak nie je cez spojenie prenášané značné zaťaženie, je možné použiť skrutky M12. Na pripojenie zaťažených prvkov sa odporúča použiť skrutky z M16, pre základy z M20.

pre skrutky М12 - 40 mm;

pre skrutky М16 - 50 mm;

pre skrutky M20 - 60 mm;

pre skrutky М24 - 100 mm;

pre skrutky М27 - 140 mm.

Priemer otvoru pre skrutku

V prípade skrutiek triedy presnosti A sú otvory vyrobené bez medzery, ale neodporúča sa používať takéto spojenie kvôli veľkej zložitosti jeho výroby. V stavebných konštrukciách sa spravidla používajú skrutky triedy presnosti B.

Pri skrutkách triedy presnosti B možno priemer otvoru určiť z nasledujúcej tabuľky:

Vzdialenosti umiestnenia skrutiek

Vzdialenosti pri umiestňovaní skrutiek by sa mali brať podľa tabuľky 40 SP 16.13330.2011

Na spojoch a uzloch musia byť skrutky umiestnené bližšie k sebe a konštrukčné spojovacie skrutky (slúžia na spojenie dielov bez prenosu značného zaťaženia) na maximálne vzdialenosti.

Je dovolené upevniť diely jednou skrutkou.

Výber dĺžky skrutky

Dĺžku skrutky určíme nasledovne: pripočítajte hrúbky spájaných prvkov, hrúbky podložiek a matíc a pripočítajte 0,3d (30% priemeru skrutky) a potom sa pozrite na sortiment a vyberte najbližší dĺžka (zaokrúhlená nahor). Stavebný predpis vyžaduje, aby skrutka vyčnievala z matice najmenej o jednu otáčku. Skrutku, ktorá je príliš dlhá, nemožno použiť. závit je iba na konci skrutky.

Na uľahčenie môžete použiť nasledujúcu tabuľku (zo sovietskej referenčnej knihy)

V skrutkových spojoch pracujúcich v šmyku, s hrúbkou vonkajšieho prvku až 8 mm, musí byť závit mimo obalu spojovaných prvkov; v ostatných prípadoch by závit skrutky nemal vstupovať do hĺbky otvoru o viac ako polovicu hrúbky extrémneho prvku zo strany matice alebo o viac ako 5 mm. Ak zvolená dĺžka skrutky nespĺňa túto požiadavku, je potrebné predĺžiť dĺžku skrutky tak, aby bola táto požiadavka splnená.

Uveďme príklad:

Skrutka funguje na strih, hrúbka upevnených prvkov je 2x12 mm, podľa výpočtu je akceptovaná skrutka s priemerom 20 mm, hrúbka podložky je 3 mm, hrúbka pružinovej podložky je 5 mm , hrúbka matice je 16 mm.

Minimálna dĺžka skrutky je: 2x12 + 3 + 5 + 16 + 0,3x20 = 54 mm, podľa GOST 7798-70 volíme skrutku M20x55. Dĺžka závitovej časti skrutky je 46 mm, t.j. podmienka nie je splnená, pretože závit by mal vstupovať do hĺbky otvoru nie viac ako 5 mm, preto predĺžime dĺžku skrutky na 2x12 + 46-5 = 65 mm. Podľa noriem môžete prijať skrutku M20x65, ale je lepšie použiť skrutku M20x70, potom bude celý závit mimo otvoru. Pružnú podložku je možné nahradiť bežnou a pridať ďalšiu maticu (veľmi často sa to robí, pretože používanie pružných podložiek je obmedzené).

Opatrenia na zabránenie uvoľnenia skrutiek

Aby sa upevnenie časom neuvoľnilo, je potrebné použiť 2. maticu alebo poistné podložky, aby sa zabránilo uvoľneniu skrutiek a matíc. Ak je skrutka napnutá, musí sa použiť druhá skrutka.

Existujú aj špeciálne matice s poistným krúžkom alebo prírubou.

Na oválne otvory nepoužívajte pružinové podložky.

Inštalácia podložiek

Pod maticu nesmie byť nainštalovaná viac ako jedna podložka. Je tiež možné nainštalovať jednu podložku pod hlavu skrutky.

Analýza pevnosti skrutkového spojenia

Skrutkové spojenie možno rozdeliť do nasledujúcich kategórií:

1) ťahový spoj;

2) šmykové spojenie;

3) šmykový a ťahový spoj;

4) trecie spojenie (šmykové, ale so silným napätím skrutiek)

Výpočet skrutkového spojenia v ťahu

V prvom prípade sa pevnosť skrutky kontroluje podľa vzorca 188 SP 16.13330.2011

kde Nbt je únosnosť jedného skrutky v ťahu;

Rbt je konštrukčná pevnosť v ťahu skrutky;

Výpočet skrutkového šmykového spojenia

Ak pripojenie funguje na prerezanie, je potrebné skontrolovať 2 podmienky:

výpočet pre rez podľa vzorca 186 SP 16.13330.2011

kde Nbs je únosnosť jednej skrutky na strih;

Rbs je konštrukčná odolnosť skrutky proti šmyku;

Ab je celková plocha prierezu skrutky (prevzatá podľa tabuľky D.9 SP 16.13330.2011);

ns - počet rezov jednej skrutky (ak skrutka spája 2 platne, potom je počet rezov rovný jednej, ak 3, potom 2 atď.);

γb je koeficient pracovného stavu skrutkového spojenia prevzatý podľa tabuľky 41 SP 16.13330.2011 (ale nie viac ako 1,0);

γc - koeficient pracovných podmienok prijatý podľa tabuľky 1 SP 16.13330.2011.

a výpočet na drvenie podľa vzorca 187 SP 16.13330.2011

kde Nbp je únosnosť jednej skrutky na drvenie;

Rbp je konštrukčná odolnosť skrutky proti kolapsu;

db je vonkajší priemer tyče skrutky;

∑t je najmenšia celková hrúbka spojených prvkov, pokrčených v jednom smere (ak skrutka spája 2 dosky, potom sa berie hrúbka jednej najtenšej dosky, ak skrutka spája 3 dosky, potom súčet hrúbok dosiek ktoré prenášajú zaťaženie v jednom smere a porovnávajú sa s hrúbkou dosky, ktorá prenáša zaťaženie v druhom smere, a berie sa najmenšia hodnota);

γb je koeficient pracovného stavu skrutkového spojenia, prevzatý podľa tabuľky 41 SP 16.13330.2011 (ale nie viac ako 1,0)

γc - koeficient pracovných podmienok prijatý podľa tabuľky 1 SP 16.13330.2011.

Konštrukčné odpory skrutiek je možné určiť podľa tabuľky D.5 SP 16.13330.2011

Konštrukčný odpor Rbp je možné určiť podľa tabuľky D.6 SP 16.13330.2011

Vypočítané plochy prierezu skrutiek je možné určiť podľa tabuľky D.9 SP 16.13330.2011

Výpočet šmykového a ťahového spoja

Pri súčasnom pôsobení na skrutkové spojenie síl, ktoré spôsobujú šmyk a napätie skrutiek, by sa mala najviac namáhaná skrutka spolu s kontrolou podľa vzorca (188) skontrolovať podľa vzorca 190 SP 16.13330.2011

kde Ns, Nt - sily pôsobiace na čap, strih a ťah;

Nbs, Nbt - návrhové sily určené vzorcom 186 a 188 SP 16.13330.2011

Výpočet trecieho spojenia

Mali by sa použiť trecie spoje, v ktorých sú sily prenášané trením vznikajúcim pozdĺž kontaktných plôch spojených prvkov v dôsledku napätia vysokopevných skrutiek: v oceľových konštrukciách s medzou klzu viac ako 375 N / mm² a s priamym vnímaním pohyblivých , vibrácie a iné dynamické zaťaženia; vo viacskrutkových spojoch, na ktoré sa kladú zvýšené požiadavky z hľadiska obmedzenia deformovateľnosti.

Konštrukčná sila, ktorú možno vnímať každou trecou rovinou prvkov utiahnutých jednou skrutkou s vysokou pevnosťou, by mala byť stanovená podľa vzorca 191 SP 16.13330.2011

kde Rbh je konštrukčná pevnosť v ťahu vysokopevnostnej skrutky, stanovená v súlade s požiadavkami 6.7 SP 16.13330.2011;

Abn - čistá plocha prierezu (prevzatá podľa tabuľky D.9 SP 16.13330.2011);

μ je koeficient trenia medzi povrchmi dielov, ktoré sa majú spojiť (prijaté podľa tabuľky 42 SP 16.13330.2011);

γh - koeficient prevzatý podľa tabuľky 42 SP 16.13330.2011

Počet skrutiek potrebných pre trecie spojenie možno určiť podľa vzorca 192 SP 16.13330.2011

kde n je požadovaný počet skrutiek;

Qbh je konštrukčná sila, ktorú vníma jeden čap (vypočítaná podľa vzorca 191 SP 16.13330.2011, popísaného vyššie);

k - počet trecích rovín prvkov, ktoré sa majú pripojiť (zvyčajne sú 2 prvky spojené cez 2 prepojovacie dosky umiestnené na rôznych stranách, v tomto prípade k = 2);

γc - koeficient pracovných podmienok prijatý podľa tabuľky 1 SP 16.13330.2011;

γb - koeficient pracovných podmienok odobratý v závislosti od počtu skrutiek potrebných na absorbovanie sily a rovnajúci sa:

0,8 pri n< 5;

0,9 pri 5 ≤ n< 10;

1,0 pre n ≤ 10.

Označenie skrutkového spoja na výkresoch