Особенности монтажа и крепления прокатных элементов на болтовых соединениях

30.04.2025

При соединении стальных конструкций с использованием болтов требуется точный расчёт размеров отверстий и подбор крепёжных деталей с учётом допустимых зазоров. Диаметр сверления зависит от типа прокатного элемента и вида соединения.

Для высокопрочных болтов классов прочности 8.8 и 10.9 стандарт допускает отверстия с увеличением диаметра на 1,5 мм от номинального размера. Это исключает закусывание резьбы при установке и компенсирует погрешности при разметке. Распространённое значение зазора между болтом и стенкой отверстия — 1,0–1,2 мм.

При работе с швеллерами, уголками или таврами из углеродистой стали важна ориентация нагрузки. Если она направлена вдоль оси болта, допускается использование одного крепёжного ряда.

При поперечном воздействии обязательно размещение в шахматном порядке, что исключает продольный сдвиг. При монтаже на фланцевые узлы шаг между осями креплений по длине не превышает 12 диаметров используемых болтов, поперечный — не более 4 диаметров.

Для резьбовых соединений с контролируемым усилием предварительной затяжки применяются динамометрические ключи с диапазоном регулировки 100–500 Н·м. Допуск на момент затяжки составляет ±10 %. При соединении элементов из низколегированных сталей типа 09Г2С и С345 предварительная подготовка контактных поверхностей выполняется зачисткой до чистого металла, без остатков прокатной окалины. При этом шероховатость не превышает Rz 80 мкм.

При креплении двутавров к плитам или закладным элементам жёсткость узла усиливается через установку подкладных пластин. Их толщина зависит от типа соединения, но в большинстве случаев находится в пределах 6–10 мм.

Установка возможна при минимальном перекрытии кромки опорной поверхности не менее чем на 20 мм от края прокатного элемента. В случае с длинными соединениями обязательно чередование болтов с шайбами ГОСТ 11371–78 и без них, чтобы избежать перекоса при температурных деформациях.

Прокат, применяемый в несущих частях, подлежит обязательному контролю на соответствие марке. Так, двутавры 25Ш из стали С255 допускаются к монтажу в пролетах длиной до 9 м при шаге крепления не менее 1000 мм.

В более жёстких конструкциях применяются изделия класса С390, где минимальное расстояние между точками фиксации уменьшается до 600 мм. Поверхности в местах стыковки не допускают волнистости выше 0,5 мм на длину 100 мм, чтобы исключить перекос.

При вертикальном соединении элементов с помощью болтов особое внимание уделяется сварке закладных деталей, если она применяется. В таких случаях контактная плоскость должна быть полностью очищена от остатков флюса, а сварной шов не должен иметь подрезов. В противном случае возможны перегибы при натяжении, что вызывает перераспределение усилий в соединении. Контроль перпендикулярности выполняется с допуском ±1,5° при длине 1 метр.

Крепление фланцев в колонных соединениях допускает использование болтов диаметром от 16 до 30 мм, в зависимости от массы прилегающих элементов. Расчётное усилие на срез для одного болта принимается по формуле F = (0,5 × π × d² × R) / 4, где d — диаметр стержня, R — расчётное сопротивление стали на срез.

Для креплений из стали класса прочности 10.9 это значение составляет 410 МПа. При использовании оцинкованных болтов необходимо удалять цинковую плёнку на длине посадки, чтобы избежать ослабления усилия за счёт пластичности покрытия.

Монтаж в условиях низких температур требует предварительного подогрева элементов до +5…+10 °C, особенно если применяется высокопрочный крепёж.

В противном случае возможны хрупкие изломы резьбы. При температуре воздуха ниже –10 °C монтаж следует вести с использованием стальных шайб, компенсирующих термическое расширение. Такие шайбы изготавливаются из стали 20, толщиной не менее 3 мм, без фасок.

Для прокатных профилей из легированных марок сталей с содержанием хрома и никеля крепление болтами сопровождается применением втулок или дистанционных элементов. Это позволяет избежать гальванической коррозии при контакте с оцинкованной поверхностью крепежа. Толщина защитного зазора между прокатом и корпусом болта принимается равной 0,2 мм. В конструкции втулок предусмотрено наличие смазочных каналов, если применяется болт с последующей затяжкой под нагрузкой.

В случае соединения неравнополочных уголков важно соблюдение осевой симметрии. Смещение оси крепления допускается не более чем на 1,5 мм. При превышении этого значения возникают усилия, действующие вне узла соединения. Это приводит к изгибу, не предусмотренному проектной нагрузкой.

В таких условиях необходимо использовать фасонные прокладки, компенсирующие угол отклонения между сопрягаемыми поверхностями. Такие прокладки вырезаются из листа толщиной 4–6 мм и крепятся через отдельный ряд резьбовых элементов.

Применение высокоточных разметочных инструментов — координатных циркулей, лазерных указателей — позволяет выдержать точность расположения центров креплений в пределах ±0,3 мм. Это особенно актуально при установке в анкерные плиты, где допуск на смещение закладных шпилек минимален.

При работе в замкнутых условиях применяются укороченные шестигранные головки болтов с гранями под ключ 22, 27, 32 мм. Угловой зазор для доступа ключа должен составлять не менее 15°.

Если крепление осуществляется в вибрационно-нагруженных условиях, болтовое соединение дополняется гроверами или самоконтрящимися гайками. При длине крепления свыше 200 мм применяются проставки из неметаллических материалов, исключающие виброразгрузку резьбы. При установке болтов в труднодоступных зонах возможно применение торцевых пневмогайковёртов с моментом до 800 Н·м и частотой вращения не более 250 об/мин.

На предприятиях, где применяется горячий монтаж, болты перед установкой прогреваются до 80–100 °C. Это способствует плотной посадке и компенсации усадки в процессе охлаждения. При этом гайка затягивается после остывания, чтобы исключить предварительное снижение усилия. Такая технология используется при соединении прокатных балок в местах повышенного теплового расширения.

В условиях повышенной влажности болтовые соединения дополнительно герметизируются пастами на основе силиконов, а шайбы применяются с резиновыми прокладками. Такие решения применяются при установке конструкций вблизи водосливов, в технических тоннелях и цехах с постоянным парообразованием. Глубина резьбы в гайке принимается не менее 1,5 диаметра болта, чтобы исключить самопроизвольное выкручивание.

Рассказать друзьям:

Комментарии

Пока нет комментариев