32, Болтовые и заклепочные соединения, область применения. Виды болтов.

Для соединения элементов металлоконструкций, кроме сварки, применяются болты и заклепки. Болтовые соединения используют чаще всего при монтаже металлических конструкций. Болтовые монтажные соединения отличаются простотой исполнения, так как не требуют специального оборудования и горячих процессов. В связи с широким применением сварки и значительными ее преимуществами применение заклепок в металлических конструкциях в настоящее время сильно сократилось. Заклепки используют тяжелых конструкциях с динамическими и вибрационными нагрузками. В строительных конструкциях применяют болты грубой и нормальной точности, высокопрочные и анкерные. Диаметр отверстий соединяемых элементах для болтов грубой и нормальной точности и высокопрочных должен быть на 2... 3 мм больше диаметра ртов, а для болтов повышенной точности — принимается равным диаметру болтов с допуском +0,3 мм. Затем путем горячей или холодной клепки заклепки осаживается и утолщается, плотно заполняя отверствие, и из выступающей части стержня формируется замыкающая головка. В зависимости от вида напряженного состояния, вида болтов и заклепок и качества отверстий установлены расчетные сопротивления заклепочных и болтовых соединений, значения которых водятся в нормах проектирования стальных конструкций.

Заклепочные соединения. Заклепочные соединения, являющиеся в прошлом основным видом соединений металлических конструкций, из-за неудобств технологи­ческого процесса клепки (необходимость нагрева заклепок до температуры 800 °С) и перерасхода металла на соединение в настоящее время почти полностью вытеснены0,6rf

с варкой и высокопрочными болтами при монтаже. Они со­хранили весьма ограниченное применение только в тяжелых конструкциях, подверженных воздействию динамических и вибрационных нагрузок, а также при использовании трудно-свариваемых материалов. Заклепки изготовляют из специаль­ной углеродистой или низколегированной стали, обладающей повышенными пластическими свойствами (рис. 5.2, а). Отвер­стия в соединяемых элементах образуют так же, как в болто­вых соединениях. В отверстия вставляют стержень заклепки, ударами пневматического молотка или давлением клепальной скобы его осаживают, увеличивая в диаметре, плотно запол­няя отверстие с одновременным образованием замыкающей головки (рис. 5.2, б).

Рис. 5.2. Заклепочные соединения:

а — заклепка с полукруглой головкой; 6 — постановка заклепки в соединение; 1 — замыкающая головка; 2 — закладная головка

Клепку ведут горячим и холодным способами. При использовании горячего способа разогретую до ярко-красного каления (Г = 800 °С) заклепку вставляют в отверстие и клепкой образуют замыкающую головку. Поставленная заклепка, остывая, стягивает соединяемые элементы, что существенно улучшает работу соединения на сдвигающие силы благодаря возникающим между слоями силам трения.

При холодной клепке, выполняемой только на заводе, металл заклепки пластичес­ки деформируется клепальной скобой, образуя замыкающую головку. Сила стягивания заклепкой соединяемых элементов при этом получается значительно меньшей, однако сам процесс клепки более прост. Такой способ клепки часто используется при изготов­лении конструкций из алюминиевых сплавов.

Работа заклепочных соединений на сдвиг носит промежуточный характер между работой обычных и высокопрочных (сдвигоустойчивых) болтов, так как силы стягива­ния пакета значительны, но недостаточны для восприятия сил сдвига только трением. Поэтому расчет их аналогичен расчету обычных болтов, а наличие сил трения учитыва­ется повышением расчетных сопротивлений. Однако действующий СНиП не дает рас­четных указаний о заклепочных соединениях и при усилении существующих клепаных конструкций надо пользоваться нормативными указаниями прошлых лет.

Болтовые соединения. Различают несколько видов болтовых соединений. По числу поставленных болтов они подразделяются на одноболтовые и многоболтовые, а по характеру передачи усилия в соединении от одного элемента к другому — на несдви-гоустойчивые и сдвигоустойчивые (фрикционные). В несдвигоустойчивых соединениях сила затяжки гайкой не контролируется и считается, что усилие не передается через трение поверхностей соединяемых элементов. В соединениях же сдвигоустойчивых сдвига­ющие силы передаются трением между соединяемыми элементами и учитываются при проектировании соединений. В соединениях без контролируемого натяжения могут ис­пользоваться болты различных классов прочности, в том числе и высокопрочные. В рас­четах таких соединений учитываются сопротивления растяжению, смятию и срезу без \~чета сил трения.

Болтовые соединения на высокопрочных болтах с контролируемым натяжением могут быть как фрикционными, так и фрикционно-срезными (часть усилия передается через трение поверхностей соединяемых элементов, а часть — через смятие, как при некон­тролируемом натяжении)¹.

Результаты исследований показывают, что наиболее экономичным является фрик-ционно-срезное соединение. Однако в практике строительства такие соединения при­меняются весьма редко, во-первых, из-за сложности точного учета распределения уси­лия между частью, передаваемой путем трения, и частью, передаваемой при работе на смятие соединяемых элементов, и, во-вторых, из-за возможной неупругой деформа­ции соединения, недопустимой для большинства сооружений, особенно статически неопределимых.