Виды монтажных соединений
Монтажные соединения — это взаимные примыкания конструктивных элементов, выполняемые при их монтаже.
Монтажные соединения подразделяют на стыки, узлы и швы.
Под стыком понимают места соединения между собой одних и тех же конструктивных элементов: колонн, панелей, ригелей, подкрановых балок. Разновидностью стыка является шов, представляющий собой горизонтальное или вертикальное соединение, длина которого значительно превышает его поперечное сечение (например, шов между стеновыми панелями или плитами перекрытий). В отличие от стыков и узлов швы в основном не воспринимают расчетные усилия. Однако, есть пример конструктивных решений (пространственные решения, диски покрытий и перекрытий, в которых швы воспринимают расчетные усилия.
Монтажные узлы металлоконструкций — это соединение между собой конструктивных элементов, например, колонн с фундаментами, ригеля с колонной, стропильных ферм с колоннами. Монтажные узлы и стыки делятся на несущие и ненесущие. Несущие стыки воспринимают и передают нагрузки и должны обеспечивать необходимую прочность соединения. К таким стыкам относятся соединения колонн с фундаментами, двух колонн между собой, подкрановых балок с колоннами, ферм с колоннами.
Несущие стыки в зависимости от передаваемых ими нагрузок подразделяют на шарнирные и жесткие. Шарнирные передают только продольные и поперечные силы, жесткие, кроме того, могут передавать и изгибающие моменты. Несущие стыки рассчитывают на восприятие монтажных и эксплуатационных нагрузок. Марку бетона или раствора для таких стыков устанавливают расчетным путем. Для этого применяют бетон, приготовленный на быстротвердеющих цементах или портландцементе, марки не ниже 400.
Ненесущие стыки в отличие от несущих не воспринимают нагрузок. Примерами таких стыков являются соединения перегородок и стен, панелей ограждения между собой, плит перекрытий и покрытий.
В зависимости от способа выполнения монтажные соединения подразделяют на «сухие», замоноличенные и смешанные.
«Сухие» соединения выполняют на сварке, болтах, заклепках, а также с применением высокопрочных дюбелей, самонарезающих винтов и комбинированных заклепок, т. е. без замоноличивания зазоров между соединяемыми элементами.
Замоноличенные соединения представляют собой заделку между соединяемыми деталями бетонными смесями или раствором. Примером такого соединения являются соединения железобетонных колонн с фундаментами, колонн с ригелями и др. Замоноличенные соединения более трудоемки по сравнению со сварными или болтовыми, так как для их выполнения требуются дополнительные затраты на укладку бетонной смеси и время на твердение бетона или раствора.
При работе зимой принимают дополнительные меры, чтобы обеспечить набор прочности бетона в стыке несущих конструкций не менее 70 проц. от проектной.
В смешанных соединениях конструкции сначала крепят болтами или сваркой, а затем замоноличивают бетонной смесью или раствором. К смешанным соединениям относятся стыки колонн по их высоте, примыкания плит к ригелям перекрытия и к фермам покрытия и др.. Смешанные соединения наиболее трудоемки и сложны по исполнению.
Монтажные соединения должны быть прочными, жесткими и долговечными, а также технологичными при монтаже и заделке. Кроме того они должны обеспечивать неизменяемость взаимного положения стыкуемых элементов.
С учетом функционального назначения возводимых зданий и сооружений к стыкам, узлам и швам предъявляют дополнительные требования по герметичности, тепло- и звукопроводности.
К заделке стыков разрешается приступить только после выверки установленных элементов, приемки по акту сварных швов и антикоррозионной защиты металлических элементов. Бетонные и растворные смеси для заделки несущих стыков приготовляют на быстротвердеющих цементах или портландцементе марки не ниже 400. Стыки, не воспринимающие расчетных усилий, допускается заделывать растворами марки не ниже 50.
Источник
Монтажные узлы это например колонн с фундаментами
Виды монтажных соединений
Монтажные соединения подразделяют на стыки, узлы и швы.
Под стыком понимают места соединения между собой одних и тех же конструктивных элементов: колонн, панелей, ригелей, подкрановых балок. Разновидностью стыка является шов, представляющий собой горизонтальное или вертикальное соединение, длина которого значительно превышает его поперечное сечение (например, шов между стеновыми панелями или плитами перекрытий). В отличие от стыков и узлов швы в основном не воспринимают расчетные усилия. Однако, есть пример конструктивных решений (пространственные решения, диски покрытий и перекрытий, в которых швы воспринимают расчетные усилия.
Монтажные узлы — это соединение между собой конструктивных элементов, например, колонн с фундаментами, ригеля с колонной, стропильных ферм с колоннами. Монтажные узлы и стыки делятся на несущие и ненесущие. Несущие стыки воспринимают и передают нагрузки и должны обеспечивать необходимую прочность соединения. К таким стыкам относятся соединения колонн с фундаментами, двух колонн между собой, подкрановых балок с колоннами, ферм с колоннами.
Несущие стыки в зависимости от передаваемых ими нагрузок подразделяют на шарнирные и жесткие. Шарнирные передают только продольные и поперечные силы, жесткие, кроме того, могут передавать и изгибающие моменты. Несущие стыки рассчитывают на восприятие монтажных и эксплуатационных нагрузок. Марку бетона или раствора для таких стыков устанавливают расчетным путем. Для этого применяют бетон, приготовленный на быстротвердеющих цементах или портландцементе, марки не ниже 400.
Ненесущие стыки в отличие от несущих не воспринимают нагрузок. Примерами таких стыков являются соединения перегородок и стен, панелей ограждения между собой, плит перекрытий и покрытий.
В зависимости от способа выполнения монтажные соединения подразделяют на «сухие», замоноличенные и смешанные.
«Сухие» соединения выполняют на сварке, болтах, заклепках, а также с применением высокопрочных дюбелей, самонарезающих винтов и комбинированных заклепок, т. е. без замоноличивания зазоров между соединяемыми элементами.
Замоноличенные соединения представляют собой заделку между соединяемыми деталями бетонными смесями или раствором. Примером такого соединения являются соединения железобетонных колонн с фундаментами, колонн с ригелями и др. Замоноличенные соединения более трудоемки по сравнению со сварными или болтовыми, так как для их выполнения требуются дополнительные затраты на укладку бетонной смеси и время на твердение бетона или раствора.
При работе зимой принимают дополнительные меры, чтобы обеспечить набор прочности бетона в стыке несущих конструкций не менее 70 проц. от проектной.
В смешанных соединениях конструкции сначала крепят болтами или сваркой, а затем замоноличивают бетонной смесью или раствором. К смешанным соединениям относятся стыки колонн по их высоте, примыкания плит к ригелям перекрытия и к фермам покрытия и др.. Смешанные соединения наиболее трудоемки и сложны по исполнению.
Монтажные соединения должны быть прочными, жесткими и долговечными, а также технологичными при монтаже и заделке. Кроме того они должны обеспечивать неизменяемость взаимного положения стыкуемых элементов.
С учетом функционального назначения возводимых зданий и сооружений к стыкам, узлам и швам предъявляют дополнительные требования по герметичности, тепло- и звукопроводности.
К заделке стыков разрешается приступить только после выверки установленных элементов, приемки по акту сварных швов и антикоррозионной защиты металлических элементов. Бетонные и растворные смеси для заделки несущих стыков приготовляют на быстротвердеющих цементах или портландцементе марки не ниже 400. Стыки, не воспринимающие расчетных усилий, допускается заделывать растворами марки не ниже 50.
Болтовые соединения
Болты грубой точности штампуют из круглой углеродистой стали диаметром не более 20 мм. Их ставят в отверстия с зазором 2-3 мм. Такие болты имеют повышенную деформативность и в многоболтовых соединениях плохо работают на срез, поэтому не допускается применение их в соединениях со знакопеременными усилиями. Болты грубой точности применяют, как правило, в узлах с опиранием одного элемента на другой, с передачей через опорный столик, а также в соединениях, где они не работают или работают только на растяжение.
Болты повышенной точности обрабатывают обточкой на токарном станке с допуском + 0,1 мм. Такие болты изготовляют диаметром 10-48 мм и длиной до 300 мм.
Высокопрочные болты (иначе их называют фрикционными) предназначены для передачи усилий, действующих на соединение, посредством трения. Такие болты изготовляют из высокопрочных сталей и термически обрабатывают в готовом виде. Болты ставят в отверстия, на 2-3 мм превышающие диаметр болта, но гайки затягивают тарировочным ключом. Такие соединения просты, но достаточно надежны и применяются в ответственных сооружениях.
Диаметры для болтов повышенной точности назначают равными номинальным диаметрам болтов. Отверстия для таких болтов имеют только плюсовые отклонения, что обеспечивает установку болта без затруднений. В отличие от болтов нормальной и грубой точности рабочая часть стержня болта повышенной точности не имеет нарезки, что обеспечивает достаточно полное заполнение отверстия и хорошую работу на срез. Чтобы отличить высокопрочные болты от других, на их головку наносят выпуклую маркировку.
Сборка соединений. Сборка болтовых соединений включает в себя следующие операции: подготовка стыкуемых поверхностей, совмещение отверстий под болты, предварительное стягивание соединяемых деталей стыка, рассверливание отверстий (при необходимости) до проектного размера, установка болтов и окончательная сборка.
Подготовка стыкуемых поверхностей заключается в очистке сопрягаемых элементов от ржавчины, грязи, масла и пыли. Кроме того, выправляют неровности, вмятины, погнутости, а также удаляют напильником или зубилом заусенцы на кромках деталей и отверстий. Особенно тщательно эти операции выполняют при соединении деталей на высокопрочных болтах, где плотное примыкание всех стыкуемых элементов является одним из основных условий надежности работы болтового соединения.
Соединяемые поверхности очищают сухим кварцевым или металлическим песком с помощью пескоструйной установки; обжигом газовыми горелками, стальными щетками, химической обработкой.
Пескоструйная очистка эффективнее других способов, так как обеспечивает высокий коэффициент трения стыкуемых поверхностей, однако этот способ наиболее трудоемок.
Наиболее часто применяют огневой способ обработки с использованием универсальных горелок, которые работают как на природном газе, так и на кислородно-ацетиленовой смеси, и создают температуру 1600-1800 °С, что обеспечивает сжигание жировых пятен и отслаивание окалины и ржавчины.
Один из способов очистки болтов, гаек и шайб заключается в том, что их погружают в бак с кипящей водой, а затем в емкость, заполненную неэтилированным бензином с 10-15% минерального масла. После испарения бензина на поверхности метизов остается тонкая сплошная пленка смазки.
Точность совмещения отверстий монтажных деталей достигается с помощью проходных оправок, представляющих собой стержень с цилиндрическими частями. Диаметр оправок должен быть на 0,2-0,5 мм меньше диаметра отверстия.
Для фиксации взаимного расположения монтируемых элементов и предупреждения их сдвига 1/10 общего числа отверстий заполняют пробками, диаметром равным диаметру отверстий. Длина пробок должна превышать суммарную толщину соединяемых элементов. После постановки пробок оправки выбивают. Пакеты соединяемых элементов стягивают постоянными или временными болтами, которые ставят через каждое третье отверстие, но не реже чем через 500 мм.
Отверстия сверлят ручными пневматическими и электрическими машинами.
Пневматические машины бывают прямые, применяемые для работы в местах, где нет ограничений по габаритам, и угловые, приспособленные для работы в стесненных местах. Пневматическими установками рассверливают отверстия диаметром до 20 мм.
Электрические машины работают от сети переменного тока напряжением 220 В. На открытом воздухе такие машины применяют в комплекте с защитно-отключающим устройством, а в закрытых сухих помещениях — заземляют, монтажник работает электрическими инструментами в перчатках и стоя на резиновом коврике. Наиболее безопасны машины — с двойной изоляцией; их можно применять без дополнительных мер защиты и при работе на открытом воздухе.
После рассверливания отверстий, свободных от сборочных болтов, болты вывинчивают, а на их место ставят постоянные болты.
Гайки всех болтов (постоянных и временных) закручивают ручными ключами (обычными или трещоточными). При этом один рабочий удерживает головку болта от вращения, а второй затягивает гайку. На болтах нормальной и повышенной точности устанавливают шайбы — одну под головку болта и не более двух — под гайку. При большом числе болтов в одном соединении применяют электрические гайковерты. Болты устанавливают от середины стыка к краям. Со стороны гайки должно оставаться не меньше одной нитки резьбы с полным профилем. Качество затяжки проверяют, постукивая болты молотком массой 0,3-0,4 кг. При этом болты не должны смещаться и дрожать.
От самоотвинчивания гайки предохраняют контргайками или пружинными шайбами. Однако при динамических и вибрационных нагрузках этих мер недостаточно, поэтому в процессе эксплуатации следует систематически контролировать состояние монтажных соединений и подтягивать гайки на ослабевших болтах.
Соединения на высокопрочных болтах бывают сдвигоустойчивые и с несущими болтами. В сдвигоустойчивых соединениях болты непосредственно не участвуют в передаче усилий: все усилия, приложенные к сопрягаемым элементам, воспринимаются только за счет сил трения, возникающих между плоскостями сдвига. В соединении с несущими болтами наряду с силами трения между плоскостями сдвига в передаче усилий участвуют и сами болты, что позволяет повысить несущую способность одного болта в 1,5-2 раза по сравнению с болтом в сдвигоустойчивых соединениях.
Поверхности соединяемых элементов в этих случаях обрабатывают, как под обычные болтовые соединения. Перед постановкой болтов, шайб и гаек удаляют консервирующую смазку. Для этого их в решетчатой таре опускают в кипящую воду, а затем в емкость со смесью 15% минерального масла и 85% неэтилированного бензина.
При этом особое внимание уделяют натяжению соединяемых элементов. Существует несколько способов определения усилий натяжения болтов. На строительной площадке часто применяют метод косвенной оценки усилий натяжения через крутящий момент, которых необходимо приложить к гайке.
Крутящий момент М определяют из выражения: М = КР·а, где Р — Усилие натяжения болта, Н; d — номинальный диаметр болта, мм; К — коэффициент закручивания болта.
Натяжение болтов контролируют выборочно: при числе болтов в соединении до 5 — все болты, при 6-20 — не менее 5 болтов и при большем числе — не менее 25 % болтов в соединении. Если при контроле обнаруживается, что хотя бы один болт не удовлетворяет установленным требованиям, то проверяют все болты. Головки проверенных болтов окрашивают, а все соединения зашпаклевывают по контуру.
Заклепочные соединения
По назначению заклепочные соединения подразделяются на прочные, плотные и прочноплотные. Прочные соединения применяют при сборке и монтаже колонн, ферм, балок; плотные — цистерн, резервуаров; прочноплотные — для изготовления емкостей, находящихся под давлением.
Заклепочные соединения применяют при изготовлении тяжелых подкрановых балок, мостов, элементов пролетных и других конструкций, для которых необходимо обеспечить высокую вибрационную прочность. Чаще всего используют заклепки диаметром 12-30 мм, которые ставят в отверстия, диаметр которых на 1-1,5 мм больше диаметра заклепки.
За расчетный диаметр заклепки принимают диаметр отверстия, так как при образовании замыкающей головки стержень головки осаживается и утолщается.
Длину заклепки выбирают с учетом толщины соединяемого пакета и длины стержня, идущей на образование замыкающей головки и заполнение зазора между отверстием и стержнем.
В самих заклепках и в заклепочных соединениях возникают срезывающие, сжимающие и изгибающие напряжения; наиболее опасны из них срезывающие и сжимающие.
Клепку выполняют горячим и холодным способами. Горячую клепку производят, как правило, в заводских условиях. Для этого применяют электрические или пневматические клепальные скобы. Заклепку, нагретую до 900-1100°С (оранжевый цвет), вставляют в отверстие соединяемых элементов. При остывании заклепка укорачивается и плотно стягивает склепанный пакет. В условиях монтажной площадки клепку ведут холодным способом с применением пневматических клепальных молотков. Операции выполняют в такой последовательности: изготовление деталей с отверстиями; установка в часть отверстий временных болтов (не менее 1/3 от числа всех заклепок); рассверливание (при необходимости) отверстий в сборных деталях; непосредственно клепка. При установке заклепок их удерживают ручными поддержками.
Заклепки располагают в один или несколько рядов. Расстояние между осями продольного ряда заклепок, т.е. установленных вдоль прилагаемого усилия, называют шагом, а в поперечном ряду — дорожкой. В зависимости от числа заклепок в соединении и их расположения монтажную клепку подразделяют на узловую и рядовую. Узловой считают клепку, если в узле не более 15 заклепок, рядовой — клепку при числе заклепок в узле более 15.
Для рассверливания отверстий применяют пневматические сверлильные машины.
Качество поставленных заклепок проверяют внешним осмотром, замерами и остукиванием. При внешнем осмотре удостоверяются, что нет перекосов, а при остукивании, что отверстие целиком заполнено стержнем. Для этого применяют контрольный молоток массой 0,3-0,4 кг. Удары наносят по боковой поверхности головок в направлении, перпендикулярном ее оси.
Слабые заклепки заменяют. Чтобы извлечь заклепку, одну из ее головок срубают зубилом или срезают кислородным резаком, после этого выбивают стержень заклепки пневматическим молотком и выколоткой. Чтобы заклепка легче выходила из отверстия, его со стороны срубленной головни заливают керосином.
Заклепки в конструкциях из алюминиевых сплавов изготовляют из сплавов тех же марок, что и соединяемые элементы, и ставят только в холодном состоянии. Контакт алюминиевых сплавов с другими металлами недопустим, так как в местах соприкосновения возникает электрохимическая коррозия.
Источник