Assma.ru

Ремонт и стройка
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сварные и болтовые соединения металлических конструкций

Сварные и болтовые соединения металлических конструкций

Развитие строительной отрасли, как известно, осуществляется стремительными темпами. Постоянно появляются новые материалы, технологии и методы, которые делают жизнь людей более комфортной и удобной.

Возведение многих сооружений осуществляется с использованием металлоконструкций, которые выступают в качестве своеобразного металлического скелета, «обрастающего» сэндвич-панелями, кирпичом и другими отделочными материалами. У подобных конструкций есть ряд бесспорных преимуществ, например, оперативность сборки, высокие эксплуатационные свойства, экономичность и прочие.

Металлоконструкции быстро собираются из-за наличия у них болтовых соединений — методу, который являет собой достойную альтернативу сварке в виде болтов, гаек и шайб.

Виды соединений

Бывают следующие виды соединения металлических конструкций.

Сварные соединения

Это самый быстрый способ соединения двух и более металлических деталей. Современное сварочное оборудование позволяет совершать эти операции практически в любом месте, где есть подача электроэнергии – на стройке, на даче, в лесу. Инверторы, разработанные в последние годы, мобильны и легки.

Болтовые соединения

Удобство этого вида соединений в том, что конструкции, которые они держат, можно демонтировать, перевезти в другое место и собрать заново. Прочность такого соединения весьма высока, как и простота работы при сборке.

Некоторое неудобство при применении таких соединений состоит в том, что при этом повышается расход металла на соединения. Опять же есть вероятность ослабления соединений и появление зазора между корпусом и болтом. Изделия, которые соединяются таким способом, содержат необходимые отверстия после того, как их изготовит завод металлоконструкций.

Заклепочные соединения

На сегодняшний день это самый малораспространенный тип соединений для металлических конструкций. Хотя по вибростойкости и противодействию знакопеременным нагрузкам, этот вид соединений очень хорош.

Требования и виды качества сварных соединений

При сварке швов используемый металл должен отвечать ряду требований. Вот главные из них:

  • величина относительного удлинения материала – от 16 % и выше;
  • ударная вязкость металла – выше 24 Дж/см 2 , это значение замеряется при среднесуточной температуре воздуха в самый холодный пятидневный период;
  • способность металла сварных соединений и швов металлических конструкций к временному сопротивлению разрыву должна быть такой же (или более высокой), как и у главного металла, из которого сделаны свариваемые изделия;
  • при сварке металлических изделий на заводе важно, чтобы коэффициент твердости металла шовного соединения был до 350 HV у металлоконструкций 1-й группы и менее 400 HV у изделий иных групп, описанных в СНиП II-23-81;
  • при сварке во время монтажа и сборки конструкций коэффициент твердости шовного металла должен быть не выше 400 HV.

Выполнение необходимых правил и осуществление контроля сварных швов металлических конструкций поможет сохранить целостность и сохранность сварных соединений, избежать ранней потери прочности и аварийного разрушения металлоизделий.

По качеству шовные соединения разделяют на три категории:

В первую категорию входят шовные соединения, имеющие самые высокие эксплуатационные характеристики (прочность, долговечность, стойкость к разрывам и т. д.). К ним относятся следующие типы швов:

  • поперечные стыковые соединения, подверженные сильным растягивающим напряжениям;
  • нахлесточные, тавровые и угловые шовные соединения, работающие на отрыв при растягивающих напряжениях;
  • швы в металлоизделиях, отнесенных согласно СНиП II-23-81 к 1-й группе (или ко 2-й группе, если температура воздуха, где возведена металлоконструкция, опускается ниже отметки -45 °С).

Во вторую категорию входят швы среднего качества. К ним относятся:

  • продольные стыковые элементы, подверженные напряжению сдвига;
  • связующие угловые швы в металлических изделиях 2-й и 3-й группы, на которые действуют растягивающие напряжения;
  • швы в углах и стыках, соединяющие фасонки со сжатыми элементами металлических изделий.

В третью категорию входят швы низкого качества, среди которых:

  • поперечные швы в стыках, на которые действуют сжимающие напряжения;
  • продольные соединения в стыках, а также связующие швы в углах, которые применяются в сжатых частях конструкций;
  • соединения в стыках и углах, использующиеся во вспомогательных деталях металлических изделий.

Методы крепления металлоконструкций

Главными способами монтажа металлоконструкций являются сварка, болтовое и заклепочное соединения.

Сварочная сборка металлоконструкций

Сварка является одним из самых распространенных способов прочно соединить металлические элементы. В результате работы сварочного аппарата получается монолитное крепление, а в месте стыка образуется аккуратный шов. Различают такие типы сварки:

  • стыковая — детали соединяют в одной плоскости, что требует особой точности и аккуратности;
  • угловая — детали соединяемых конструкций находятся под углом;
  • внахлест — один элемент частично накладывают на другой;
  • тавровая — боковую часть одной детали сваривают с плоскостью другой детали.
Читать еще:  Как крепить поликарбонат к металлу

Полученные путем сварки металлоконструкции отличаются надежностью — шов герметичен и не пропускает влагу. Этот тип соединения позволяет создавать элементы сложной формы.

Недостатком является тот факт, что полученную монолитную конструкцию нельзя разобрать. Для осуществления работы нужно специальное сварочное оборудование.

Сборка металлоконструкций на болтах

В качестве соединительных элементов используются монтажные болты различного диаметра и размера нормальной или повышенной точности. Физически осуществить данный тип крепления сложнее, чем использовать сварку. Однако болтовое соединение можно разобрать и собрать заново, чем и объясняется мобильность таких конструкций.

Недостатком метода является требование к отсутствию неровностей у соединяемых элементов, иначе добиться точного совпадения и надежного скрепления не получится.

Заклепочное соединение металлоконструкций

Этот способ простой в реализации, удобный и позволяет получить надежное соединение. Недостатком является высокий расход соединительных материалов — заклепок, а также кропотливый труд.

Метод соединения оправдывает себя при создании специальных конструкций, где невозможно использовать сварку, а также в сооружениях, которые при эксплуатации часто подвергаются вибрации.

Также существуют варианты соединения металлоконструкций методами склеивания и пайки, но они не получили широкого распространения.

Окончательная сборка.

Конечная цель процесса монтажа — передать правильно собранную раму для последующих работ. Ключевым критерием здесь является точность позиционирования каркаса, и это контролируется его монтажным положением.

Каркасная конструкция из стали представляет собой сборку, состоящую из большого количества относительно тонких и гибких компонентов. Общая точность сборки проверяют электронным отвесом по линии законченной конструкции. Кроме того, необходимо учесть, что некоторые деформации (изгиб конструкции под действием собственного веса) также влияют на фактическое положение стальной конструкции.
На завершающем этапе производят приёмочные испытания, состоящие в измерении размеров и прогибов всех элементов.

Соединение металлоконструкций сваркой

Большая часть монтажных соединений выполняется при помощи сварки, меньшая – болтами, еще реже используются заклепки. Это оказывает виляние на стоимость монтажа металлоконструкций – сварные соединения наиболее дешевые. Соединение заклепками наиболее трудоемкое, однако, в некоторых случаях необходимо использовать только его. Примером может быть здание кузнечнопрессового цеха, для создания несущей металлоконструкции которого нельзя применять болты или сварку – от постоянной вибрации, создаваемой кузнечным оборудованием, эти соединения неизбежно разрушатся.

Сварку используют, когда требуется жесткое соединение конструкций, с плотным прилеганием элементом и водо- и газонепроницаемым швом. Только таким способом соединяют листовые конструкции в кожухах доменных и термических печей, резервуарах, пылеуловителях и газгольдерах. Среди опорных конструкций сварное соединение используют для стыков колонн с подкрановыми балками и стропильными фермами. Элементы стальных конструкций можно сваривать с элементами железобетонных. В таких случаях профили привариваются к закладным деталям.

Для получения качественного шва свариваемые детали плотно прижимаются друг к другу. В основном для этого используются грубые монтажные болты. В некоторых случаях для создания соединения используются дополнительные металлические стыковочные накладки.

Колонны, высота которых превышает 18 м, для транспортировки разделяются на отправочные элементы, размеры которых зависят от средств, используемых для транспортировки. Для монтажа части колонн собираются в единое целое. Стыки колонн при возведении одноэтажных зданий промышленного назначения обычно выполняются в части над краном, выше подкрановых балок. Торцы основной и надкрановой частей колонн, обработанные фрезерованием, стыкуются и свариваются по контуру стыка. Чтобы повысить жесткость соединения, используют стыковые листовые накладки.

Для монтажа подкрановых балок их опирают на соответствующие плиты колонн и соединяют сначала болтами, а затем заваривают. Дополнительные крепление балки производится к надкрановой части колонны при помощи тормозных конструкций. Они также первоначально присоединяются болтами и привариваются протяженным швом. Соединение ферм с колоннами выполняется аналогично.

Когда выполняется монтаж зданий из металлоконструкций, то большую важность имеет качество выполняемых сварных швов. Они проверяются внешним осмотром, которым можно определить отклонения от геометрических размеров, порезы, непровар или крупные поры. Поверхность шва должна быть гладкая или в мелких чешуйках, а наплавленный материал – одинаковую плотность. Допустимые размеры отклонений и дефектов указаны в нормативных документах.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1.1. Настоящий руководящий документ (РД) предназначен для персонала, осуществляющего производство сборочных и сварочных работ при укрупнении и монтаже металлоконструкций зданий промышленных объектов.

Читать еще:  Все о крепежах для бруса

Выполнение требований настоящего РД по организации и технологии сборки и сварки металлоконструкций обеспечивает получение сварных соединений, удовлетворяющих установленным нормативами показателям качества, с минимальными затратами труда. РД является руководящим документом при разработке проектов производства работ и другой технологической документации.

1.1.2. РД распространяется на ручную дуговую сварку штучными электродами, механизированную (полуавтоматическую) сварку самозащитной порошковой проволокой и в углекислом газе, автоматическую и механизированную сварку под флюсом в условиях строительно-монтажной площадки.

1.1.3. Настоящий РД определяет технологию сборочно-сварочных работ при укрупнении и монтаже металлоконструкций, изготовленных из углеродистых и низколегированных сталей по ГОСТ 27772 :

фасонный прокат (уголки, двутавры, швеллеры) — из стали С235, С245, С255, С275, С285, С345, С345К, С375;

листовой, универсальный прокат и гнутые профили — из стали С235, С245, С255, С275, С285, С345, С345К, С375, С390, С390К, С440.

Обозначение сталей по ГОСТ 27772 (по пределу текучести) и соответствующие им марки сталей по другим действующим стандартам приведены в приложении 1.

РД действует совместно со следующими нормативно-техническими документами (НТД):

СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции;

СНиП II-23-81*. Нормы проектирования. Стальные конструкции. М., 1991.

1.1.4. В руководящем документе приведены основные положения по организации сварочных работ на строительных площадках, указания о выборе сварочных материалов и оборудования; требования, предъявляемые к сборке и сварке элементов конструкций, режимы сварки, порядок контроля и нормы оценки качества сварных соединений.

Кроме того, в настоящем РД даны рекомендации по технологии сварки отдельных типовых, наиболее часто встречающихся узлов стальных конструкций.

Болтовое соединение металлоконструкций

Болтовое соединение – один из самых лучших вариантов крепления, который упрощает сборку и сокращает продолжительность монтажных работ. Не поэтому ли 95 % приходится именно на данный тип соединения?

В зависимости от конструктивных решений и величины нагрузок соединение металлоконструкций болтами может выполняться на основе метизов грубой, нормальной и повышенной точности. Болтовые отверстия проделываются диаметром больше, чем диаметр болта на 2-3 мм. Но при такой технологии монтажа увеличивается риск деформации соединений, именно поэтому так важно обеспечить точность совпадения крепежных отверстий металлоконструкций.

Применение высокопрочных болтов для металлоконструкций с большой эффективностью заменяет заклепки и может применяться вместо болтов повышенной точности. К тому же, такое крепление сочетает в себе легкость установки, низкий процент деформации и высокий уровень несущей способности.

Подготовка к монтажу болтовым методом включает в себя несколько этапов:

  • подготовительный этап стыкуемых поверхностей;
  • состыковка отверстий под болты;
  • стяжка элементов стыка;
  • рассверловка отверстий для установки болтов.

Перед тем, как закрутить болт, осуществляется выверка конструкции. Длина и диаметр болтов рассчитывается с учетом особенностей проекта.

Виды болтовых соединений

Для монтажа металлоконструкций применяют несколько разновидностей болтов, к основным относят:

  • болты высокой точности из высокопрочной оцинкованной стали;
  • грубой точности — выполняемые диаметром до 20 мм из углеродистой стали;
  • повышенной точности – диаметр метизов до 48 мм, длина до 300 мм.

Крепление металлоконструкций болтами можно разделить по изготовлению:

  • внахлест;
  • с применением накладки.

При болтовом соединении важнейшими параметры считаются:

  • класс точности болтов;
  • тип исполнения;
  • параметры болта (шаг резьбы, материал изготовления, толщина и пр.).

Преимущества металлоконструкций на болтах

Поэлементная сборка металлоконструкций на болтах применима в том случае, когда сварка невозможна или конструктивные особенности проекта не предполагают данный метод монтажа.

К основным преимуществам болтового соединения можно отнести возможность многократной сборки и разборки без потери эксплуатационных качеств каркаса здания. Но помимо этого также выделяют:

  • низкую металлоемкость и простоту сборки;
  • упрощенную логистику, так как сборные МК проще транспортировать;
  • возможность быстрой замены отдельных конструкций, вышедших из строя.

Недостаток такого типа соединения заключается в геометрической ограниченности за счет того, что поверхности соединяемых конструкций должны совпадать отверстиями под болты.

Соединение металлов с помощью сварки является неразъёмным. К наиболее известным и широко применяемым видам относятся сварка с применением газа и электричества. Происходит соединение изделий благодаря энергии, выделяющейся при нагреве вместе их соприкосновения. Молекулы расплавленных частей металла приходят во взаимодействие. Поэтому полученные швы обладают теми же прочностными характеристиками, что и соединённые конструкции. По способу своего соединения они подразделяются:

  • швы при стыковом соединении, это соединение двух конструкций своими торцами. Относится к наиболее востребованному способу, из-за быстрого проведения сварных работ и экономии металла. Расположение шва может быть с одной стороны или с двух;
  • швы при тавровом соединении — листы расположены буквой «Т». От толщины металла зависит количество швов — один или два;
  • швы при соединении внахлёст. Рекомендуется делать сварку с двух сторон, для предотвращения проникновения внутрь влаги;
  • швы при угловом соединении. Это соединение листов металла, образующих между собой прямой угол. Нужен двухсторонний шов.
Читать еще:  Крепёж для труб: варианты фиксирующих элементов и их установка

Плюсы и минусы соединения сваркой

  • шов является герметичным соединением, которое не позволяет попасть влаге между соединёнными конструкциями;
  • возможность с помощью сварки соединять детали различной конфигурации в любых, даже труднодоступных местах;
  • сварные соединения – относительно не затратный процесс.

Их минусом является:

  • от сильного местного нагрева металл может покоробиться;
  • необходимость иметь специальное оборудование для проведения работ;
  • обеспечить работу могут только специалисты с высокими профессиональными навыками.

Общее понятие о соединении болтами

Соединение с помощью болтов является разъёмным. Применяется несколько видов болтов:

  • с грубой или нормальной точностью, их устанавливают в отверстия с большим диаметром, чем у них. При незначительном отклонении отверстий от центра они устанавливаются без особого труда, в чём является их преимущество, работая на растяжение. При сдвиге конструкций по вертикали соединение деформируется;
  • с повышенной точностью они устанавливаются в отверстия равные диаметру болтов, без всевозможных допусков. Плотно сидящий болт хорошо реагирует на сдвиг конструкций. Применяются такие болты редко из-за сложности монтажа;
  • с высокой прочностью. Для их изготовления используется сталь повышенной прочности. Они также устанавливаются в большие по диаметру отверстия. Гайка болта затягивается тарированным ключом, с помощью которого регулируется сила затяжки. Происходит плотное соединение двух частей, позволяющее противостоять силам сдвига, с помощью возникающих сил трения;
  • анкерными болтами крепятся стойки и опоры к фундаменту.
Плюсы и минусы соединений болтами

К плюсам такого соединения относят: прежде всего, их разъёмное соединение. Оно важно там, где конструкцию нужно часто разбирать и делать её замену, но соединение должно быть надёжным.

Минусом такого соединения является его ограниченность в установке. Поверхность элементов соединения должна точно совпадать.

Если правильно выполнять сварку или соединение болтами, то прочность их практически равная. Поэтому если есть необходимость в дальнейшей разборке конструкции, то лучше болтовое соединение.

Применение металлоконструкций

Разные виды металлоконструкций используют при сооружении:

  • малоэтажных и высотных зданий;
  • большепролетных построек (спортивные комплексы, крытые рынки, ангары, павильоны для демонстрации товаров и т. д.);
  • мостов;
  • эстакад;
  • мачт;
  • башен;
  • антенн связи;
  • рекламных щитов;
  • систем коммуникаций и прочее.

Из алюминия и стали делают каркас для малогабаритных построек, используют металлоконструкции в качестве обрешетки, при установке встроенных шкафов, для создания перегородок. На профили из прочных сплавов крепят стеновые панели. Используют сделанные из разных металлов элементы при возведении временных сооружений:

  • строительных лесов;
  • бытовок и т. д.

Металлические элементы устанавливаются в транспортные средства, испытывающих повышенные нагрузки. Чаще всего используют сварные и клепаные детали. Они повышают надежность машин.

Болтовое соединение

Этот метод, в отличие от предыдущего, является разъемным, поэтому используется, в основном, там, где может потребоваться демонтаж конструкции. Производится с помощью накладок. Практически аналогично болтовому – соединение на заклепках, но демонтаж части конструкции в этом случае требует разрушения крепежа.

  • Простота сборки – особой квалификации от рабочего не требуется.
  • В месте крепления отсутствуют остаточные напряжения, свойственные сварному шву.
  • Проверка качества места соединения гораздо проще, чем проверка качества сварки.
  • Устойчивость к ударным нагрузкам и вибрациям.
  • Необходимость периодической проверки болтовых соединений и их подтяжки, что в определенных случаях достаточно сложно или и вовсе невозможно.
  • Больший расход металла и трудоемкость работ.
  • Постепенный износ соединений из-за коррозии болтов.

В целом, технология соединения двутавров с помощью болтов практически полностью аналогична сварке с накладками. Дополнительно требуется лишь соблюдать:

  • Расстояния между центрами отверстий – они должны быть не менее 3 диаметров заклепок.
  • Размеры головок болтов и гаек – расстояния между ними должны быть достаточны для удобства работы инструментом.

Как уже отмечалось выше, в строительстве используются оба варианта. Выбор в сторону одного из них всегда основывается на дополнительных требованиях к надежности конструкции и условиях ее эксплуатации.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector