9.Заклепочные, болтовые и фрикционные соединения в металлических пролетных строениях. Особенности работы, достоинства и недостатки.

1. Заклепочные соединения.

С момента появления стальных конструкций и до начала 70- годов ХХ века заклепки в мостостроении применялись очень широко, оставаясь до изобретения сварки единственным способом соединения конструктивных элементов мостов. Заклепки делятся по назначению на рабочие и связующие. Рабочие заклепки рассчитываются на действующие в соединениях усилия, а связующие устанавливаются конструктивно.

Из подобных элементов формировались достаточно сложные конструкции клепаных пролетных строений.

Несущая способность заклепки определяется ее сопротивлением срезу и смятию. Таким образом, в зависимости от требуемой площади среза/смятия назначаются диаметры применяемых заклепок, а также их количество в соединении.

Наработанные за длительное время существования заклепок виды соединений и методики их расчета успешно применяются до сих пор, в несколько модифицированном виде как для соединений на обычных болтах, так и для фрикционных соединений.

2. Болтовые соединения.

Распространены широко в соединениях элементов мостового полотна (перила, смотровые приспособления, ограждение проезжей части, шумозащитные экраны и т.п.). Для соединения основных конструкций применяются редко – только во временных мостах и мостах военного назначения. Методы расчета и принципы работы аналогичны заклепочным соединениям.

« + »:

- Высокий темп сборки в любых погодных условиях

- Неповреждаемость на монтаже заводских металлизационных покрытий

- Эстетичный внешний вид

- Низкая стоимость

« - »:

- Требуется высокая точность сверловки отверстий из-за малой разности диаметров между отверстием и болтом 0,5…1,0 мм.

- Возможность развинчивания соединений от вибрации

- Малая несущая способность соединений, что требует увеличения размеров фасонок

3. Фрикционные соединения (соединения на высокопрочных болтах).

Фрикционными называют соединения, в которых усилия между частями соединения передаются силами трения. Работа таких соединений обеспечивается за счет создания постоянного обжатия пакета листов высокопрочными болтами. Высокопрочные болты во фрикционных соединениях работают только на растяжение, срез и смятие отсутствуют. Высокопрочные болты во фрикционных соединениях не рассчитываются на выносливость, поскольку усилия в них не меняются.

Фрикционное соединение в расчете рассматривается как неподвижное. Под предельным состоянием фрикционного соединения понимается начало подвижки по контактным поверхностям соединения.

Наибольшее распространение получили болты диаметром 22 мм.

Высокопрочный болт в соединении должен быть растянут на усилие, контролируемое при закручивании. Если усилие закручивания окажется чрезмерным, существует опасность разрыва болта и разрушения соединения. Если усилие будет недостаточным, то и несущая способность фрикционного соединения будет ниже расчетной. Поэтому контролю усилия натяжения высокопрочных болтов уделяется очень большое внимание.

Вторым, определяющим несущую способность фрикционных соединений, фактором является способ обработки контактных поверхностей соединения. От способа обработки контактных поверхностей зависит шероховатость поверхности, или коэффициент трения.

На практике пользуются следующими значениями расчетных усилий на болтоконтакт при диаметре болта 22 мм и пескоструйной обработке контактных поверхностей:

Для установки высокопрочных болтов отверстия под них рассверливают как минимум на 3 мм больше диаметра болта. Это необходимо для обеспечения собираемости конструкций на монтаже при возможном отклонении геометрической длины элемента или угла примыкания элемента. В некоторых случаях целесообразно рассверливать отверстия под высокопрочные болты на 6 мм больше (например при большом количестве отверстий в фасонках, или при большой длине элементов).

При работе высокопрочного болта во фланцевом соединении, в процессе эксплуатации в нем могут возникать дополнительные растягивающие напряжения, что приводит к снижению первоначального усилия натяжения за счет смятия в резьбе и под шайбой. Такие болты следует рассчитывать на выносливость. Поэтому применение фланцевых стыков в мостах нежелательно

« + »:

- Возможность сборки в любых погодных условиях

- Высокий темп монтажа

- Меньшая точности сверловки отверстий

- Высокая вибрационная стойкость

- Возможность применения при усилении конструкций

- Не требуется высокая квалификация персонала

« - »:

- Высокая стоимость метизов

- Тщательность контроля за подготовкой поверхности и усилием натяжения

- Герметизация соединений

- Экологические нарушения при пескоструйной очистке