Файл: Чесноков, А. С. Сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах.pdf

жденные Министерством путей сообщения и Министерством транспортного строительства.

С освоением соединений на высокопрочных болтах, а также приобретением опыта по их выполнению и эксплуатации техни­ ческие условия 1961 г. были переработаны и заменены «Указа­ ниями по применению высокопрочных болтов в стальных конст­

ВСН 144-68

рукциях мостов

МПС СССР '

\Минтрансстроя СССР./

Внастоящее время высокопрочные болты с успехом применя­

ются не только на строительстве новых пролетных строений, но также при замене ослабевших заклепок действующих мостов. Замена ослабевших заклепок новыми не всегда приводит к же­ лаемым результатам, так как и вновь поставленные заклепки нередко в короткий срок выходят из строя. Постановка болтов может производиться рабочими невысокой квалификации руч­ ными тарированными ключами, исключающими громоздкое обо­ рудование. Стоимость клапки резко возрастает при смене сла­ бых заклепок, ибо объем работ в этом случае незначителен, а для производства клепки требуются громоздкое оборудование и квалифицированные рабочие.

Исследованиями сдвигоустойчивых соединений на высоко­ прочных болтах, помимо Научно-исследовательского института мостов, занимаются ЦНИИпроектстальконструкция, ВНИИмонтажспецстрой, ЛИИЖТ и другие организации.

Если работы Научно-исследовательского института мостов положилиначало применению у нас сдвигоустойчивых.соедине­ ний на высокопрочных болтах в мостостроении, то в строитель­ ных стальных конструкциях сдвигоустойчивые соединения стали применяться после работ ДНИИнроектсталвконетрукцш-і Гос­ строя СССР.

В ЦНИ'Иіпp-оектстальконструщии проведены крупные работы по изысканию прогрессивных марок стали для высокопрочных болтов, уточнению значений коэффициентов трения и условий работы и по изучению факторов, влияющих на прочность сдвиго­ устойчивого соединения.

На основании исследований в главы СНйП ІІ-В.3-72* «'Сталь­ ные конструкции. Нормы'проектирования» и СНиП ІІІ-В.5-62* «Металлические конструкции. Правила изготовления, монтажа и приемки» были внесены пункты, касающиеся расчета и выпол­ нения сд.вигоустойчивых соединений на высокопрочных болтах. Кроме того, в 1964 г. в развитие главы СНиП ІІІ-іВ.5-62* были составлены и утверждены «Временные указания по применению высокопрочных болтов при изготовлении и монтаже строитель­ ных стальных конструкций (СН 299-64)».

По мере накопления опыта применения сдвигоустойчивых со­ единений на высокопрочных болтах в СНиП вносились коррек­ тивы и уточнения, а СН 299-64 как устаревшие подверглись су-

9

шественной переработке, в итоге которой в 1973 г. утвержден но­ вый производственный нормативный документ «Руководство по выполнению сдвнгоустойчивых соединений на высокопрочных болтах в строительных стальных конструкциях».

За годы, прошедшие со времени монтажа (1959 г.) пролетно­ го строения моста через р. Теза, в котором впервые в СССР бы­ ли применены сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах, у нас построено много крупных и весьма ответственных сооружений.

Фермы .пролетного строения моста через Тезу пролетом 48 м

имеют параллельные пояса н треугольную решетку е дополни­ тельными стоками и подвесками. Пролетное строение рассчита­ но под нагрузку Н8. Масса пролетного строения 159 г.

В 1963 г. построен мост через канал Фархадской ГЭС. Свар­ ное пролетное строение этого моста имело пролет ПО м с ездой

понизу, рассчитанное на железнодорожную нагрузку Н8. Пролет­ ное строение имеет массу 457 т, оно изготовлено из стали мар­

ки 10Г2СД. Все монтажные, соединения осуществлены сдвигоустойчивыми на высокопрочных болтах М22 из стали марки 40Х„ Всего на монтаже пролетного строения поставлено около'

18 400 шт. высокопрочных болтов.

На Украине высокопрочные болты были впервые применены ів 196:1 г. на монтаже .рудно-грейферного крана-перегружателя Коммунарского металлургического завода. Особенность этих болтов заключалась в том, что они изготовлены из стали Ст5диаметром 22 мм (на кране их около 600 шт.).

В 1961— 1962 гг. смонтирована подкраново-подстропильная ферма главного корпуса мартеновского цеха Ждановского ме­ таллургического завода имени Ильича.

Подкрановая балка среднего ряда запроектирована в виде- подкраново-подстропильной фермы высотой 15,2 м н пролетом 48 м. Элементы фермы изготовлены из низколегированной стали марки 10ХСНД с пределом текучести 40 кгс/мм2. Все элементы:

и заводские стыки фермы — сварные; масса подкраново-подстро­ пильной фермы — 250 т.

Монтажные соединения подкраново-подстропильных ферм выполнены сдвиігоустойчивыіми на высокопрочных болтах М24 из. стали марки 35. Всего поставлено около 47 000 болтов. Перед постановкой болтов соприкасающиеся поверхности сопрягаемых элементов были обработаны опескоструиванием (чистым горным кварцевым песком без примеси глины). Очистка, как правило,, производилась до монтажа. В тех случаях, когда очищенные по­ верхности (из-за задержки с монтажом) темнели и на них появ­ лялись признаки коррозии, повторная обработка поверхностей опескоструиванием производилась наверху.

Почти все здания конверторных цехов, строящихся в СССР,, имеют сдвигоустойчивые соединения на высокопрочных болтах. Так, ,в главных зданиях конверторных цехов Челябинского (рис.

1?

высокопрочных болтах М22 из стали 40Х. На 21 пролетном стро­ ении поставлено около 42 500 высокопрочных болтов.

В 1969 г. завершено строительство пролетного строения сов­ мещенного моста с соединениями на высокопрочных болтах, со­ стоящего из четырех стальных пролетных строений пролетом по 55 м, двух пролетных строений по ПО м и одного неразрезного пролетного строения 3X132 м. На монтаже поставлено 217 000

высокопрочных болтов М22, изготовленных из стали марки 40Х. Масса металлических конструкций всех пролетных строений моста равна 3774 т.

Судя по журнальным сообщениям, а также по докладам спе­ циалистов, побывавших в США, монтажные соединения на вы­ сокопрочных болтах стали основными в конструкциях зданий и мостов, почти полностью вытеснив соединения на заклепках и сварке. Только в листовых конструкциях, где необходима особая плотность швов, монтажные соединения сварные. Крупным пот­ ребителем высокопрочных болтов в США являются мостострои­ тели.

В конце 1964 г. в США построен очень крупный висячий мост через пролив Нерроуз, соединяющий Нью-Йоркскую гавань с

бетонной арматуры и канатной проволоки. Стальные пилоны и фермы жесткости вместе с конструкциями проезжей части смонтированы на высокопрочных болтах. Каждый пилон моста высотой 210 м воспринимает вертикальную нагрузку в 95000 гс,

передаваемую на него кабелями.

С применением в монтажных соединениях высокопрочных болтов в США был построен обелиск «Космическая Игла» вы­ сотой 150 м с вращающимся рестораном наверху. Обелиск уста­

новлен на территории Международной выставки 1961 г. в Сиэт­ ле (штат Виргиния). Для монтажа 3500 г стальных конструкций обелиска было израсходовано 30000 высокопрочных болтов.

На строительство спортивного стадиона на 56 000 мест на территории Международной выставки 1964 г. ів Нью-Йорке для монтажа 8000 т стальных конструкций было израсходовано

250 000 высокопрочных болтов.

На іпостройіке трех заводских зданий атомного центра в шта­ те Огайо масса металлоконструкций которых составляла 79 000 т, в монтажные соединения поставлено около 1500000

высокопрочных іболтов.

Интересно отметить, что на этом же сооружении было произ­ ведено сравнение трудоемкости клепки и постановки высоко­ прочных болтов. Бригада клепальщиков из четырех человек за одну смену ставила в среднем 175 заклепок, а двое рабочих за

12

смену ставили в среднем 350 высокопрочных болтов. Таким об­ разом, потребность в рабочих при применении высокопрочных болтов сокращается примерно в четыре раза.

В Нью-Йорке на Парк-авеню возведено 38-ѳтажное здание со стальным каркасом массой 13 000 т. При монтаже этого здания

было поставлено 190000 высокопрочных болтов.

ВНью-Йорке построен 60-этажный небоскреб высотой 250 м. MaQca стального каркаса небоскреба 50000 т. Все монтажные

соединения этого здания выполнены на высокопрочных болтах.

ВФРГ построено довольно много железнодорожных пролет­ ных строений, в которых широко применяется сварка при изго­ товлении на заводе и высокопрочные болты в сдвигоустойчиівых монтажных соединениях. Такое сочетание заводской сварки с высокопрочными болтами на монтаже позволяет удачно решить проблему монтажа, трудно решаемую в цельносварных пролет­

ных строениях.

В Англии достаточно много сварных пролетных строе­ ний смонтировано на высокопрочных болтах. К таким сооружениям относится путепровод у Дан и Грейч с двумя не­ разрезными пролетными строениями со сплошными 30-м балка­

ми. Каждое пролетное строение состоит из трех главных балок с ездой посредине.

Монтажные стыки главных балок и прикрепления попереч­ ных балок к главным фермам выполнены на высокопрочных болтах, затянутых до осевого усилия 19 тс. В качестве сбороч­

ных болтов использованы также высокопрочные болты. Сдвигоустойчивое соединение на высокопрочных болтах, ко­

торое с каждым годом находит все более широкое применение в. строительных металлических конструкциях, является прогрессив­ ным монтажным соединением.

Внашей технической литературе сдвигоустойчивое соедине­ ние на высокопрочных болтах освещено слабо, поэтому нередки случаи, когда на производстве соединения на высокопрочных болтах выполняются без знания основ их работы, что может от­ рицательно сказаться на работе всего сооружения.

Вкниге приведены необходимые сведения о работе сдвиго­ устойчивого соединения, его прочностных свойствах, а также тре­ бования к качественному его выполнению.

Главы I, II, III, IV, V написаны канд. техн. наук Чесноковым А. С., глава VI —- инж. Княжевым А. Ф.

II.ПРОЧНОСТЬ СДВИГОУСТОЙЧИВЫХ СОЕДИНЕНИИ

Предположим, что две уложенные внахлестку детали 1 и 2 (рис. 6) сжимаются силами Р, направленными нормально к по­ верхности соприкосновения деталей. Чтобы сдвинуть деталь 1 по детали 2 внешними силами N, для каждой конкретной пары пластин и каждого конкретного значения нормального давления Р

13