
- •Введение
- •1.1. Общие сведения об инженерных конструкциях
- •1.2. Историческая справка. Вклад отечественных инженеров и ученых в теорию и практику инженерных конструкций
- •2. Материалы, применяемые для изготовления инженерных конструкций
- •2.1. Строительные стали и алюминиевые сплавы, их классификация
- •2.2. Механические свойства металлов
- •2.3. Сортамент металла
- •Контрольные вопросы
- •3. Основные положения расчета инженерных конструкций
- •3.1. Суть метода расчета по предельным состояниям
- •3.2. Нагрузки и воздействия
- •Сочетания нагрузок
- •3.3. Нормативные и расчетные сопротивления материалов
- •Контрольные вопросы
- •4. Расчет элементов металлических конструкций
- •4.1. Основные положения расчета
- •4.2. Расчет центрально-растянутых элементов
- •4.3. Расчет центрально-сжатых элементов
- •4.4.Расчет изгибаемых элементов
- •4.5. Расчет внецентренно - сжатых элементов
- •Контрольные вопросы
- •5. Соединения в металлических конструкциях
- •5.1.Сварные соединения
- •5.1.1. Сварка в строительстве
- •5.1.2. Виды сварки
- •5.1.3. Виды сварных швов и соединений
- •5.1.4. Расчет стыковых и угловых швов
- •5.2. Заклепочные и болтовые соединения
- •5.2.1. Общие сведения о заклепочных и болтовых соединениях
- •5.2.2. Расчет и конструирование болтовых и заклепочных соединений
- •Контрольные вопросы
- •6. Основы проектирования балок и балочных клеток
- •6.1.Назначение балок, их типы и область применения
- •6.2. Основы проектирования балочных клеток
- •6.3. Основные положения расчета балок
- •6.4. Расчет балок
- •Расчет поясных соединений
- •7. Колонны и стойки
- •7.1. Типы колонн и стоек
- •7.2. Расчет колонн
- •7.3. Типы и конструкции оголовков и баз колонн
- •Контрольные вопросы.
- •8. Проектирование ферм гражданских и общественных зданий
- •8.1. Назначение и основные группы ферм
- •8.2. Стропильные фермы и их типы
- •8.3. Определение генеральных размеров ферм
- •8.4. Элементы кровельного покрытия по металлическим фермам
- •8.5. Основы расчета стропильных ферм
- •8.6. Общие принципы конструирования ферм
- •Контрольные вопросы
- •9. Стальные каркасы зданий средней и малой этажности
- •9.1. Область применения стальных каркасов
- •9.2. Каркасы производственных зданий
- •9.3. Легкие металлические конструкции зданий
- •Контрольные вопросы
- •10. Стальные каркасы высотных зданий
- •10.1. Назначение и системы стальных каркасов
- •10.2. Рамная, связевая и рамно-связевая системы
- •10.3. Каркасно - ствольная и коробчато-ствольная системы
- •10.4. Стальные каркасы сверхвысотных зданий
- •10.5. Основы компоновки, конструирования и расчета стальных каркасов
- •10.6. Противопожарная защита стальных каркасов
- •Контрольные вопросы
- •11. Конструкции большепролетных покрытий
- •11.1. Область применения и классификация большепролетных покрытий
- •11.2. Балочные конструкции покрытия
- •11.3. Рамные конструкции
- •11.4. Арочные покрытия
- •11.5. Купола
- •11.6. Структурные и перекрестно-балочные системы покрытий
- •Контрольные вопросы
- •12. Висячие покрытия
- •12.1. Общая характеристика висячих покрытий
- •12.2. Конструктивные элементы висячих покрытий
- •12.3. Основы расчета висячих покрытий и способы уменьшения их деформативности
- •12.4. Конструктивные решения висячих покрытий
- •12.4.1. Конструктивные решения однопоясных покрытий
- •12.4.2. Конструктивные решения двухпоясных покрытий
- •12.4.3. Конструктивные решения седловидных шатровых покрытий
- •12.4.4. Конструктивные решения вантовых и висячих комбинированных покрытий
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
5.2. Заклепочные и болтовые соединения
5.2.1. Общие сведения о заклепочных и болтовых соединениях
Заклепочные соединения начали применять в 30-е годы 20-ого века. Особенно широкое распространение они получили при появлении сортамента. Были созданы совершенны конструкции, которые эксплуатируются и до нашего времени.
В строительстве наиболее ходовые заклепки диаметром 16, 18, 20, 22, 24, 27 и 30 мм. Диаметр отверстия под заклепку на 1...1,5 мм больше диаметра заклепки. Отверстия под заклепку выполняют продавливанием или просверливанием. Продавливание осуществляется пуансоном на дыропробивных станках. При этом способе точность изготовления отверстий невелика (появляется "чернота", т.е. несовпадение отверстий). Кроме перечисленных способов существует смешанный способ: сначала отверстие продавливают, а затем просверливают по кондуктору.
Заклепки ставят двумя способами: горячим и холодным. При горячем способе заклепку, нагретую до температуры 800... 10000 С (до светло-красного цвета), вставляют в отверстие и сжимают, при этом заполняется зазор между заклепкой н листами, образуется оловка и металл нагревается. Клепку заканчивают при температуре заклепки 7000С. Медленное остывание и проковка благоприятно сказываются на повышении механических характеристик металла заклепки. После клепки металл остывает и стягивает детали. Напряжение в заклепках может достигать 140... 160 МПа. Клепку выполняют пневмомолотками или скобой с гидравлическим приводом. При холодной клепке заклепка устанавливается в холодном состоянии. Напряжение в заклепке составляет 30...50 МПа.
Заклепка в соединении работает на срез, если сила трения по контактной поверхности меньше нагрузки, то соединение работет упруго. При повышении внешней нагрузки происходит сдвиг, в результате которого заклепка срезается либо происходит отрыв головки. Кроме этого, заклепочное соединение работает на смятие. Несущая способность зависит от числа срезов и толщины сминаемого металла. Чем больше срезов, тем прочнее соединении. В заклепочном соединении заклепки отдают неравномерно, а в экстремальных условиях работают крайние заклепки.
Болтовые соединения стали применять раньше заклепочных (в чугунных конструкциях), однако, заклепочные соединения вытеснили болтовые. Начиная с 20х годов прошлого столетия, заклепочные соединения были вытеснены сваркой. В последние годы получили распространение "Фрикционные соединения" - соединения, работающие за счет прения, это соединения на высокопрочных болтах. Впервые высокопрочные болты стали применяться для ремонта мостов при замене неисправных заклепок.
В строительстве применяются болты грубой, нормальной и повышенной точности, высокопрочные болты диаметром 10...30 мм и анкерные болты диаметром до 90 мм.
Болты
грубой и нормальной точности изготавливаются
из малоуглеродистой стали
=380 МПа,
=230...240
МПа), отверстия под них на 1,5...3 мм
больше диаметра болта.
В большинстве случаев болты работают аналогично заклепкам и рассчитывают их как и заклепочные соединения (расчет на срез, смятие, отрыв головки). При больших нагрузках, когда применять сварку нецелесообразно (из-за больших остаточных деформаций) и особенно при вибрационных нагрузках переходят к соединениям на высокопрочных болтах.
Соединения на высокопрочных болтах отличаются от соединений на обычных болтах тем, что высокопрочные болты работают только на растяжение. Наиболее ходовые диаметры болтов 18, 20, 22, 24 мм, но применяются также и болты диаметром 27 и 30 мм. Отверстия под болты на 2...3 мм больше диаметра болта. Болты изготавливают из Ст.5, Ст.40, Ст.40Х (сталь легированная и подвергнутая термической обработке). Предел временного сопротивления =1200...1600 МПа.
Несущая способность соединения на высокопрочных болтах обеспечивается за счет сил трения, нормы расчета не допускают сдвига. Болты изготовляют из круглой стали с нарезкой резьбы или штампуют и закаливают. Чем выше предел сопротивления стали болта, тем меньше пластичность, т.е. возможно хрупкое разрушении. Необходимо стремиться к высокой прочности и достаточной прочности стали болтов.
В настоящее время высокопрочные болты применяют для монтажных соединений при строительстве ответственных и тяжелонагруженных конструкций и сооружений (мосты, каркасы сталеплавильных цехов, каркасы высотных зданий, спецсооружения и др.)