Болтовые соединения на высокопрочных болтах. Конструкции строительные стальные. монтажные соединения на высокопрочных болтах. типовой технологический процесс. Технология восстановления соединений

Орлена Трудового Красного Знамени Центральный научно-исследовательский н проектный институт строительных металлоконструкций (ЦНИИ11роектстальконструкцня)

Госстроя СССР

Руководство

и нормативы по технологии постановки высокопрочных болтов

в монтажных

соединениях

металлоконструкций

Москва Стройиздат 1982

Руководство и нормативы по технологии постановки высокопрочных болтов в монтажных соединениях металлоконструкций/ЦНИИПроектстальконст-рукция Госстроя СССР. - М.: Стройиэдат, 1982. - 92 с.

Разработаны к главе СНиП Ш-18-75 "Металлические ко-струкции. Правила производства и приемки работ".

Рассмотрены вопросы, связанные с особенностями технологии сборки соединений, постановки и натяжения высокопрочных болтов при монтаже стальных строительных конструкций. Помимо традиционных сдаигоустойчивых соединений рассмотрены соединения с несущими высокопрочными болтами, болтоклеевые, клеефрикциоиные, болтозаклепочные и болтосварные соединения. Предложенье наиболее технологичные методы подготовки поверхностей конструкции, способы регулировки натяжения болтов пневматическими и электрическими гайковертами.

Для инженерно-технических работников и рабочих-монтажников, выполняющих соединения на высокопрочных болтах.

Табл. 21, ил. 20.

Ииструкт.-иормат., П выл. - 109-81

я J2Q№(№1~JU2-

©Стройнадат, 1982

ПРЕДИСЛОВИЕ

Руководство разработано ЦНИИПроектсталькон-струкцией Госстроя СССР с участием Днепропроект-стальконструкция, ВНИПИлромстальконструкция и МАДИ к главе СНиП Ш-18-75 "Металлические конструкции. Правила производства и приемки работ" взамен "Руководства по выполнению сдвигоустойчивых соединений на высокопрочных болтах в строительных стальных конструкциях" (М., Стройиздат,

В разработке Руководства принимали участие: инженеры В.М.Бабушкин, В.П.Велихов, канд. техн. наук 8.В.Волков, д-р техн. наук, проф. Н.Н.Стрелецкий, инж. С.0.Чижов (цнИИПроектстальконструк-ция), канд. техн. наук И. И. Вишневский ^непро-проектстальконструкция), кандидаты техн. наук В.В.Каленов, А.Ф.Княжев (внИИпромстальконструк-иия), канд. техн. наук, доцент Б.М.Вейнблат (МАДИ).

При разработке Руководства учтены результаты научно-исследовательских работ КиевНИЛ ЦНИИС по технологии выполнения клеефрикционных соединений.

По всем вопросам обращаться по адресу: 117393, Москва, Новые Черемушки, квартал 28, корп. 2, ЦНИИПроектстальконструкция, тел. 128-57~7б.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Руководство разработано в развитие главы СНиП 111-18-75 "Металлические конструкции. Правила производства и приемки работ" в части технологии выполнения монтажных соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях зданий и сооружений различного назначения, изготовленных из углеродистой и низколегированной стали классов С38/23 СбО/^5» возводимых и эксплуатируемых в районах с расчетной температурой выше минус ^0° и до минус 65°С включительно.

1.2. Руководство распространяется на выполнение следующих видов монтажных соединений на высокопрочных болтах:

фрикционных, в которых сдвигающие усилия передаются через трение, возникающее по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов*

с несущими высокопрочными болтами, в которых сдвигающие усилия передаются как через трение, так и за счет работы болтов на срез и смятие,* болтозаклепочных, применяемых при ремонте клепаных стальных строительных конструкций, в которых снижение несущей способности компенсируется силой трения, действующей по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов при замене дефектных заклепок высокопрочными болтами;

болтосварных, применяемых при усилении смонтированных стальных конструкций с фрикционными соединениями за счет приварки деталей валиковыми швами, в которых сдвигающие усилия передаются как через трение, так и за счет работы сварных швов на срез;

болтоклеевых, в которых сдвигающие усилия передаются посредством сил сцепления от склеивания и трения^

фланцевых, в которых высокопрочные болты работают только на растяжение при жестких фланцах или на растяжение и изгиб при податливых фланцах.

1.3 - Фрикционные соединения на высокопрочных болтах должны быть запроектированы в соответст-ствии со СНиП II-B. 3”72 "Стальные конструкции. Нормы проектирования" и дополняющими его нормативными документами.

Другие виды соединений стальных конструкций на высокопрочных болтах, перечисленные в п.1.2, должны быть запроектированы в соответствии со специальными техническими условиями.

1 .*♦. В чертежах конструкций металлических (Км) с соединениями на высокопрочных болтах должны быть указаны: вид соединения;

номинальные диаметры и способ выполнения отверстий;

стандарты на изготовление и поставку высокопрочных болтов, гаек и шайб;

марка стали болтов, гаек и шайб; временное сопротивление разрыву стали болтов,* осевое усилие натяжения болтов; способ натяжения болтов;

способ обработки соприкасающихся поверхностей;

принятый в расчете коэффициент трения; материалы для приготовления клеев и покрытий соприкасающихся поверхностей;

детали и зоны, не подлежащие грунтовке; спецификация болтов, гаек и шайб; инструктивные документы по технологии выполнения соединений.

2. МАТЕРИАЛЫ. ИЗДЕЛИЯ И УСЛОВИЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

2.1. Для соединений элементов стальных строительных конструкций следует применять высокопрочные болты, гайки и шайбы, изготовленные в соответствии с требованиями ГОСТ 22353 - 77 ~ 22356 - 77.

Механические свой

Механические

Номинальный диаметр резьбы, мм	временное сопротивление (наименьшее) d b , МПа (кгс/мм 7)		твердость по Бринеллю, ед. НВ, наибольшая

Применяется АОХ "Селект

сталь с суженными пределами со и АОХФА "Селект",от 0,35 до

ства болтов

Таблица 1

свойства

относительное сужение р, %, не менее		относительное удлинение & , %, не менее	вязкость
			МДж/м 2 , (КГС -м/см^
				40Х "Селект" 1
				38ХС "Селект" 40ХФА"Селект"
				40Х "Селект"
				40Х "Селект"
				40Х "Селект"
				40Х "Селект"

держания углевода: от 0,37 до 0,42 для стали Ma-О. - для стали марки 38ХС "Селект".

Таблица 2 Механические свойства гаек

до 27 1100 241 341

(по)

	**0Х 750 (75) 229
	Тб 38ХС 1350
	16 ЗОЗМФ 1550		388 ЗОХЗМФ
	30ХЗМФ1200 35ХЗАФ0 20)
	ЗОХЗМФЮОО

Таблица 3

Механические свойства шайб

2.2. Высокопрочные болты предназначены длп двух видов эксплуатации:

климатического исполнения У, категории размещения 1 в районах с расчетной температурой минус А0°С и выше;

климатического исполнения ХЛ, категории размещения 1 в районах с расчетной температурой от минус АО С до минус 65 С.

2-3. Механические свойства и материалы болтов, гаек и шайб должны отвечать требованиям табл. 1“3«

2.А. Основные размеры высокопрочных болтов, гаек и шайб должны отвечать требованиям табл. А.

2.12. В качестве материала для консервации очищенных с помощью пескоструйной или дробеструйной обработки контактных поверхностей соединений на высокопрочных болтах следует применять

Таблица 5

эпоксидную протекторную грунтовку ЭП-057 по ТУ 6-10-11171 с отвердителем IT 3 по ТУ 6-10-1091-71, с растворителем по

тали и размеры

Допустимое отклонение от проектных линейных размеров, +мм

Интервалы размеров, м

Фасонки, отправляемые на монтаж

Продолжение табл.

Детали и раз- Допустимое отклонение от проект-меры ных линейных размеров, +мм

2. Расстояние между центрами отверстий: крайних смежных

Отправочные элементы после окончательного изготовления

3. Ширина и высота

Ц. Длина 2,5

5. Расстояние между группами

отверстий 2,5

Примечания: 1. Для измерений должны применяться рулетки второго класса точности. 2. Для свободных кромок по поз. 1, 2 допускается отклонение до +5 мм.

Таблица 9

Отклонения

Направление деталей 1. Зазор между листом фасонки и стальной линейной длиной 1м 1,5 мм

Продолжение табл. 9

Отклонения	Допустимое отклонение от проектной геометрической формы отправочных элементов
2. Зазор между натянутой
струной полкой или стен-
кой отправочного элемен-
та (длина элемента L)	0,001L , но не бо
3. Перекос и грибовид-
ность полок (Д) эле-
ментов таврового и дву-
таврового сечения (шири-
на полки,Ь) :
в стыках и в местах при-
в прочих местах
в верхних поясах под
крановых балок
Винтообразность
элементов ^длина эле-
	0,001 L , но не бо
5. Выпучивание стен-
ки балок (высота стен-
без вертикальных ре-
бер жесткости
с вертикальными ре-
брами жесткости
6. Зазор между фре-
зерованной поверх-
ностью и ребром
стальной линейки
длиной 1 м

4. ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ

*4.1. Выполнение соединений на высокопрочных болтах и их приемку следует производить под руководством лица, назначенного ответственным за осуществление этого вида соединений приказом по организации, производящей эти работы.

*4.2. К выполнению соединений на высокопрочных болтах допускается персонал, прошедший соответствующую подготовку и имеющий удостоверение о допуске к указанной работе. Рекомендуемую программу обучения и форму удостоверения см. в прил. 1*4.

*4.3. Технологический процесс выполнения соединений на высокопрочных болтах включает следующие операции:

обработку соприкасающихся поверхностей элементов и деталей;

подготовку высокопрочных болтов, гаек и шайб;

сборку соединений;

натяжение высокопрочных болтов;

приемку и герметизацию соединений.

ОБРАБОТКА СОПРИКАСАЮЩИХСЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

*4. *4. От способа обработки соприкасающихся поверхностей зависит величина коэффициента трения, а следовательно,и несущая способность соединения.

Наиболее часто применяются следующие способы обработки:

пневматический - кварцевым песком или металлическим песком;

огневой - многопламенными горелками (\на ацетилене);

стальными ручными или механическими щетками. Кроме того, опробованы комбинированные слЪсо-бы, при которых накладки и прокладки обрабатываются пневматическим способом или путем нанесения клеефрикционного покрытия, а элементы конст-

рукций - стальными ручными или механическими щетками.

^.5« Сборку соединений и натяжение всех высокопрочных болтов надлежит производить в минимальные сроки, но не позднее 3 суток после обработки соприкасающихся поверхностей.

8 отдельных случаях, учитывая климатические условия и дополнительные мероприятия по защите обработанных поверхностей, вышеперечисленные сроки могут быть увеличены при согласовании с институтом ЦНИИпроектстальконструкция.

k.6. Очищенные поверхности следует предохранять от попадания на них грязи, масла и краски, а также от образования льда.

При попадании на поверхности грязи, масла, краски, образовании льда и в случае превышения срока хранения следует производить повторную обработку. Повторная обработка поверхностей выполняется способом, применявшимся при первичной обработке.

Примечания: 1. Требования повторной обра

ботки не распространяются на налет ржавчины, образующейся на соприкасающихся поверхностях после их очистки, а также на случай попадания на них атмосферных осадков в виде влаги или конденсации водяных паров.

2. Допускается повторная огневая обработка взамен пневматической.

ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

^.7* При пневматической обработке прокатная окалина и ржавчина должны быть полностью удалены до получения однородной поверхности металла светло-серого цвета.

М. Для пневматической обработки следует применять хорошо промытый и просушенный кварцевый песок с содержанием SiC^ne ниже и крупностью зерна до 2,5 мм при минимально возможном содержании глинистых фракций.

Новосибирск

Соединения на высокопрочных болтах. Особенности работы и расчета. 2

Типы колонн в строительных конструкциях. 6

Основные элементы стального каркаса промышленного здания. 8

Соединения на высокопрочных болтах.

Особенности работы и расчета.

Высокопрочные болты изготавливают из легированной стали, их ставят в отверстия большего (на 3 мм) диаметра, чем болт. 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, именно поэтому подобное соединение часто называют фрикционным. Для увеличения сил трения поверхности элементов в месте стыка очищают от грязи, масла, ржавчины и окалины металлическими щетками, дробепескоструйным аппаратом, огневой очисткой или химическими пастами и не окрашивают.

Болтовые соединения на высокопрочных болтах с контролируемым натяжением могут быть как фрикционными, так и фрикционно-срезными(часть усилий передается через трение поверхностей соединяемых элементов, а часть – через смятие, как при неконтролируемом натяжении).

Для того чтобы болты выдерживали большие усилия затяжки, их изготовляют из специальных сталей и подвергают термической обработке. Каждую партию болтов снабжают сертификатами.

Соединения на высокопрочных болтах обладают преимуществами обычных болтовых соединений и не уступают по качеству работы заклепочным соединениям. К выполнению соединений на высокопрочных болтах допускаются только монтажники, прошедшие соответствующую подготовку и имеющие допуск к этой работе. Работы ведут под руководством специально назначенного лица.

Фрикционнное соединение на высокопрочных болтах – это натяжение с контролируемым натяжением болтов. Силы трения, возникающие в соединении на 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:

Где P- осевое усилие натяжения; - расчетное сопротивление растяжению материала высокопрочного болта, , - наименьшее временное сопротивление материала болта растяжению(см. табл. 61 СНиП II-23-81*); -площадь поперечного сечения болта нетто, определяемая по стандарту.

Расчетное усилие , которое может быть воспринято каждой плоскостью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом (одним болтоконтактом) определяют по формуле:

Где -коэффициент условия работы болтового соединения, µ-коэф. трения, принимаемый по табл. 36* СНиП II-23-81*; -коэф. надежности, определяемый по той же таблице.

В нормах предусмотрен учет неравномерности работы болтов в соединении(например, неравномерность натяжения). В соотвествии с этим коэф. предлагают считать равным 0,8 при 0,9 при и 0,1 при , где n-число болтов в соединении.

Во фрикционных соединениях усилия натяжения болтов контролируются либо по углу поворота гайки а, либо по моменту закручивания гайки М (моменту силы, приложенной к рукоятке гаечного ключа относительно центра отверстия). Расчет на прочность самих соединяемых элементов высокопрочными болтами выполняют с учетом того, что сдвигающие усилия уже переданы (полностью или частично) силами трения соединяемых поверхностей, находящихся вне места ослабления сечения отверстиями.

Рабочий процесс включает в себя следующие операции: обработку соприкасающихся поверхностей элементов и деталей; подготовку болтов, гаек и шайб; сборку соединений; натяжение болтов; приемку и герметизацию соединений. Очищенные поверхности предохраняют от грязи, брызг масла и краски, образования льда. Иначе очистку приходится выполнять заново. Болты, шайбы и гайки подвергают расконсервации, очищают от грязи и ржавчины. На отбракованных болтах прогоняют резьбы, наносят смазку. Расконсервацию - очистку от заводской смазки и нанесение защитной смазки - проводят, выдерживая изделия в кипящей воде в течение 10 мин и промывая их затем в смеси неэтилированного бензина (85 %) и минерального масла типа автол. С нагретых метизов бензин быстро испаряется, масло в виде тонкой пленки остается на поверхности. Каждый болт устанавливают в соединение с двумя высокопрочными шайбами (одну ставят под головку болта, другую под гайку). Запрещается ставить более одной шайбы с каждой стороны пакета.

В момент установки болтов гайки должны свободно (от руки) наворачиваться по резьбе, в противном случае гайку или болт заменяют, а отбракованные болты и гайки отправляют на повторную подготовку. Места и стадии установки пробок и болтов, а также последовательность натяжения болтов указываются в проекте производства работ.

Соединения собирают и стягивают, соблюдая общие требования сборки болтовых соединений. Затем болты завертывают на усилие, предусмотренное проектом. Причем соединения собирают сразу на высокопрочных болтах и пробках - запрещается применять в качестве сборочных другие болты.

Окончательно высокопрочные болты затягивают на проектное усилие после проверки геометрических размеров собранных конструкций. Заданное натяжение болтов обеспечивается одним из следующих способов регулирования усилий: по углу поворота гайки; по осевому натяжению болта; по моменту закручивания ключом индикаторного типа; по числу ударов гайковерта. При этом работу выполняют в соответствии с "Руководством и нормативами по технологии постановки высокопрочных болтов в монтажных соединениях металлоконструкций".

Последовательность натяжения болтов - от середины соединения или от наиболее жесткой его части по направлению к свободным краям. Головку болта разрешается придерживать только на начальной стадии натяжения. Проворачивающиеся болты подлежат замене. Гайки или головки болтов, затянутых на проектное усилие, отмечают краской или мелом.

Качество соединений на высокопрочных болтах проверяют пооперационным контролем и при приемке работ (качество подготовки контактных поверхностей, точность натяжения болтов и плотность стянутого пакета). Плотность стяжки пакета проверяют щупом толщиной 0,3 мм - он не должен проходить вглубь между собранными деталями более чем на 20 мм.

Осевые усилия болтов контролируют в соответствии со способом их натяжения. Независимо от способа натяжения контролер прежде всего осматривает снаружи все поставленные болты и убеждается, что все болты имеют маркировку, под все гайки и головки поставлены шайбы; выступающие за пределы гайки части болтов имеют не менее одного витка резьбы над гайкой и двух под гайкой; на собранном узле есть клеймо бригады, выполнившей эти работы.

Натяжение болтов контролируют выборочно: при числе болтов в соединении до 5 - все болты, при 6 ... 20 - не менее 5 болтов и при большем числе - не менее 25 % болтов в соединении. При неудовлетворительном качестве хотя бы одного болта контролируют двойное число болтов. Если и в этом случае будет выявлен дефектный болт, проверяют все болты данного соединения и их натяжение доводят до требуемого.

Результаты контроля заносят в журнал. На каждом соединении краской должен быть нанесен трафарет работника, производившего контроль. После приемки соединения контролером все наружные поверхности стыков грунтуют.