Требования к монтажным болтовым соединениям стальных конструкций без контролируемого натяжения приведено в следующих нормативных документах:
- СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*» (действующий и обязательный к применению).
- СП 70.13330.2012 Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87 (действующий и обязательный к применению).
Проектирование соединений стальных конструкций на болтах необходимо выполнять в строгом соответствии с разделом 14.2 СП 16.13330.2017. В данной статье будут выделены основные конструктивные требования к данным соединениям и требования к их сборке и монтажу.
Конструктивные требования к болтовым соединениям
Основные требования к болтам и их расстановке в болтовом соединении приведены в разделе 14.2 СП 16.13330.2017. Приведем данные пункты.
14.2.1 Для болтовых соединений элементов стальных конструкций следует применять болты согласно таблицам Г.3-Г.7, Г.9 (приложение Г).
Таблица Г.3 приложения Г СП 16.13330.2017
Требования к болтам при различных условиях их применения
|
Расчетная температура t, °С
|
Класс прочности болтов и требования к ним (по НД) в конструкциях, |
|||
|
не рассчитываемых на усталость |
рассчитываемых на усталость |
|||
|
при работе болтов на |
||||
|
растяжение или срез |
срез |
растяжение или срез |
срез |
|
|
≥-45
|
5.6 |
5.6 |
5.6 |
5.6 |
|
— |
5.8 |
— |
— |
|
|
8.8 |
8.8 |
8.8 |
8.8 |
|
|
10.9 |
10.9 |
10.9 |
10.9 |
|
|
— |
12.9 |
— |
12.9 |
|
|
-45>t≥-55
|
5.6 |
5.6 |
5.6 |
5.6 |
|
8.8 |
8.8 |
8.81) |
8.8 |
|
|
10.9 |
10.9 |
10.91) |
10.9 |
|
|
— |
12.9 |
— |
12.9 |
|
|
<-55
|
5.6 |
5.6 |
— |
5.6 |
|
8.81) |
8.8 |
8.81) |
8.8 |
|
|
10.91) |
10.9 |
10.91) |
10.9 |
|
|
— |
12.9 |
— |
12.9 |
|
|
1) С требованием испытания на разрыв на косой шайбе. |
||||
Таблица Г.4 приложения Г СП 16.13330.2017
Марки стали фундаментных болтов и условия их применения
|
Конструкции
|
Марки стали при расчетной температуре, t°С |
||
|
≥-45 |
-45>t≥-55 |
<-55 |
|
|
Конструкции, кроме опор воздушных линий электропередачи, распределительных устройств и контактной сети
|
Ст3пс2, |
Ст3пс4, |
— |
|
Ст3сп2 |
Ст3сп4 |
— |
|
|
20 |
— |
— |
|
|
— |
09Г2С-4 |
09Г2С-4 |
|
|
Для U-образных болтов, а также фундаментных болтов опор воздушных линий электропередачи, распределительных устройств и контактной сети
|
Ст3пс4, |
— |
— |
|
Ст3сп4 |
— |
— |
|
|
— |
09Г2С-4 |
09Г2С-6 |
|
Таблица Г.5 приложения Г СП 16.13330.2017
Нормативные сопротивления стали болтов и расчетные сопротивления одноболтовых соединений срезу и растяжению, Н/мм2
|
Класс прочности болтов |
Rbun |
Rbyn |
Rbs |
Rbt |
|
5.6 |
500 |
300 |
210 |
225 |
|
5.8 |
500 |
400 |
210 |
— |
|
8.8 |
830 |
664 |
332 |
451 |
|
10.9 |
1040 |
936 |
416 |
728 |
|
12.9 |
1220 |
1098 |
427 |
854 |
Примечание:
- Rbun — нормативное сопротивление стали болтов, принимаемое равным временному сопротивлению σB по национальным стандартам и техническим условиям на болты;
- Rbyn — нормативное сопротивление стали болтов, принимаемое равным пределу текучести σT по национальным стандартам и техническим условиям на болты;
- Rbs — расчетное сопротивление срезу одноболтового соединения;
- Rbt — расчетное сопротивление растяжению одноболтового соединения;
14.2.2 Болты следует размещать согласно требованиям таблицы 40, при этом в стыках и в узлах — на минимальных расстояниях, а соединительные конструктивные болты — на максимальных расстояниях.
При прикреплении уголка одной полкой болтами, размещаемыми в шахматном порядке, отверстие, наиболее удаленное от его конца, следует размещать на риске, ближайшей к обушку.
14.2.3 Болты класса точности А следует применять для соединений, в которых отверстия просверлены на проектный диаметр в собранных элементах, или по кондукторам в отдельных элементах и деталях, или просверлены или продавлены на меньший диаметр в отдельных деталях с последующей рассверловкой до проектного диаметра в собранных элементах.
Болты класса точности В в многоболтовых соединениях следует применять для конструкций из стали с пределом текучести до 375 Н/мм2.
В соединениях, где болты работают преимущественно на растяжение, следует применять болты класса точности В или высокопрочные.
14.2.4 Болты, имеющие по длине ненарезанной части участки с различными диаметрами, не следует применять в соединениях, в которых эти болты работают на срез.
14.2.5 Резьба болта, воспринимающего сдвигающее усилие, в элементах структурных конструкций, опор линий электропередачи и открытых распределительных устройств, а также в соединениях при толщине наружного элемента до 8 мм, должна находиться вне пакета соединяемых элементов; в остальных случаях резьба болта не должна входить вглубь отверстия более чем на половину толщины крайнего элемента со стороны гайки или свыше 5 мм.
14.2.6 Установливать шайбы на болты следует по СП 70.13330.
В расчетных соединениях с болтами классов точности А и В (за исключением крепления вспомогательных конструкций) следует предусматривать меры против самоотвинчивания гаек. Решения по постановке пружинных шайб, вторых гаек или других способов закрепления гаек от самоотвинчивания должны быть указаны в рабочих чертежах стадии КМ.
14.2.7 На скошенных поверхностях соединяемых деталей и элементов (внутренние грани полок двутавров и швеллеров) под головки болтов или гайки следует устанавливать косые шайбы.
14.2.8 Диаметр отверстия для болтов в элементах из проката должен соответствовать примечанию 1 таблицы 40.
Таблица 40 СП 16.13330.2017
|
Характеристика расстояния и предела текучести соединяемых элементов |
Расстояние при размещении болтов |
|
1 Расстояние между центрами отверстий для болтов в любом направлении: |
|
|
а) минимальное: |
|
|
при Rуп≤375 Н/мм2 |
2,5d |
|
при Rуп>375 Н/мм2 |
3d |
|
б) максимальное в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков при растяжении и сжатии |
8d или 12t |
|
в) максимальное в средних рядах, а также в крайних рядах при наличии окаймляющих уголков: |
|
|
при растяжении |
16d или 24t |
|
при сжатии |
12d или 18t |
|
2 Расстояние от центра отверстия для болта до края элемента |
|
|
а) минимальное вдоль усилия: |
|
|
при Rуп≤375 Н/мм2 |
2d |
| при Rуп>375 Н/мм2 |
2,5d |
|
б) то же, поперек усилия: |
|
|
при обрезных кромках |
1,5d |
|
при прокатных кромках |
1,2d |
|
в) максимальное |
4d или 8t |
|
г) минимальное во фрикционном соединении при любой кромке и любом направлении усилия |
1,3d |
|
3 Расстояние минимальное между центрами отверстий вдоль усилия для болтов, размещаемых в шахматном порядке |
u+1,5d |
|
Обозначения, принятые в таблице 40:
Примечания 1. Диаметр отверстий следует принимать:
где db — диаметр болта. 2. В одноболтовых соединениях элементов решетки (раскосов и распорок), кроме постоянно работающих на растяжение, при толщине элементов до 6 мм из стали с пределом текучести до 375 H/мм2 расстояние от края элемента до центра отверстия вдоль усилия принимают 1,35d (без допуска при изготовлении элементов в сторону уменьшения, о чем должно быть указано в проекте). 3. При размещении болтов в шахматном порядке на расстоянии, не менее указанного в позиции 3, сечение элемента Аn следует определять с учетом ослабления его отверстиями, расположенными в одном сечении поперек усилия (не по зигзагу). |
|
Требования к правильному устройству монтажные соединения на болтах без контролируемого натяжения
Основные требования к сборке болтовых соединений приведены в разделе 4 СП 70.13330.2012. Приведем данные пункты.
4.5.1 При сборке как расчетных, так и нерасчетных срезных соединений, а также соединений, в которых болты установлены конструктивно, отверстия в деталях конструкций должны быть совмещены, а детали зафиксированы от смещения сборочными пробками (оправками) и плотно стянуты болтами. В соединениях с двумя отверстиями сборочную пробку устанавливают в одно из них. В расчетных соединениях разность номинальных диаметров отверстий и болтов не должна превышать 3 мм.
4.5.2 В расчетных соединениях с работой болтов на срез и соединяемых элементов на смятие допускается «чернота» (несовпадение отверстий в смежных деталях собранного пакета) до 1 мм — в 50% отверстий, до 1,5 мм — 10% отверстий. В случае несоблюдения этого требования, с разрешения разработчика чертежей марок КМ или КМД, отверстия следует рассверлить на ближайший больший диаметр с установкой болта соответствующего диаметра.
В собранном пакете болты заданного в чертежах марок КМ или КМД диаметра должны пройти в 100% отверстий. Допускается прочистка 20% отверстий сверлом, диаметр которого равен диаметру отверстия, указанного в чертежах КМД.
В соединениях с работой болтов на растяжение, а также в нерасчетных соединениях, чернота не должна превышать разности номинальных диаметров отверстия и болта.
4.5.3 Запрещается применение болтов и гаек, не имеющих клейма предприятия-изготовителя и маркировки, обозначающей класс прочности.
Каждая партия болтов, гаек и шайб должна быть снабжена сертификатом качества с указанием результатов механических приемо-сдаточных испытаний.
При выполнении соединений на болтах без контролируемого натяжения болты, гайки и шайбы устанавливают в соединения без удаления заводской консервирующей смазки, а при ее отсутствии резьбу болтов и гаек смазывают минеральным маслом по ГОСТ 20799.
4.5.4 Под гайки следует устанавливать не более двух круглых шайб (ГОСТ 11371).
Допускается установка одной такой же шайбы под головки болтов. В необходимых случаях следует устанавливать косые шайбы (ГОСТ 10906).
Резьба болтов, в том числе сбег резьбы, не должны входить вглубь отверстия более чем наполовину толщины крайнего элемента пакета со стороны гайки.
4.5.5 Решения по предупреждению самоотвинчивания гаек — постановка пружинных шайб (ГОСТ 6402), контргаек или других способов закрепления гаек от самоотвинчивания — должны быть указаны в рабочих чертежах марки КМ.
Применение пружинных шайб не допускается при овальных отверстиях, при разности номинальных диаметров отверстия и болта более 3 мм, при совместной установке с круглой шайбой (ГОСТ 11371), а также в соединениях на болтах, работающих на растяжение. Запрещается стопорение гаек путем забивки резьбы болта или приварки гаек к стержню болта.
В конструкциях, воспринимающих статические нагрузки, гайки болтов, затянутых на усилие свыше 50% расчетного предела прочности стали болта, допускается дополнительно не закреплять. Фундаментные болты должны комплектоваться в соответствии с ГОСТ 24379.0.
4.5.6 Гайки и контргайки болтов диаметром 12-27 мм следует затягивать до отказа, от середины соединения к краям, с усилием 294-343 Н (30-35 кгс) монтажными ключами. Длина ключа должна составлять для болтов М12 — 150-200 мм; М16 — 250-300 мм; М20 — 350-400 мм; М22 — 400-450 мм; М24 — 500-550 мм; М27 — 550-600 мм или динамометрическими ключами по ГОСТ Р 51254.
4.5.7 Гайки и головки болтов, в том числе фундаментных, после затяжки должны плотно (без зазоров) соприкасаться с плоскостями шайб или элементов конструкций, а резьба болтов выступать из гаек не менее чем на один виток с полным профилем.
4.5.8 Контактные поверхности соединяемых элементов должны быть очищены от загрязнения, заусенцев, льда и других неровностей, препятствующих плотному их прилеганию. Плотность стяжки собранного пакета надлежит контролировать щупом толщиной 0,3 мм, который не должен проникать между собранными деталями в зону, ограниченную шайбой.
4.5.9 Качество затяжки постоянных болтов в расчетных соединениях следует проверять монтажными ключами длиной и с усилием, указанными в 4.5.6.
Качество затяжки болтов в нерасчетных соединениях, а также сборочных болтов сварных соединений следует проверять остукиванием молотком массой 0,4 кг, при этом болты не должны смещаться.