Работа и расчет соединений на высокопрочных болтах.

Высокопрочные болты (сдвигоустойчивые) изготавливают из легированой стали, готовые болты термически обрабатывают.Они являются болтами нормальной точности, их ставят в отверстия большего, чем болт диаметра,но их гайки затягивают тарировочным ключом, позволяющим создавать и контролировать силу натяжения болтов. Большая сила натяжения болта плотно стягивает соединяемые элементы и обеспечивает монолитность соединения.

При действии на такое соединение сдвигающих сил между соединяемыми элементами возникают силы трения, препятств.сдвигу этих элементов относительно друг друга. Для увеличения сил трения поверхности элементов в месте стыка очищают от грязи,масла,ржавчины и окалины металл.щетками,пескосруйным или дробеструйным аппаратом,огневой очисткой и не окрашивают. Чтобы соединение с накладными с двух сторон работало надежно, необходима строго одинаковая толщина соединяемых элементов,так как даже при небольшой разности их толщина плотного прилегания элементов добиться не удается и силы трения, а следовательно, и несущая способность болта резко уменьшается. Иногда между соединяемыми поверхностями вставляют тонкую стальную прокладку, имеющую с двух сторон покрытие полимерным клеем с корундовым порошком. Такое решение позволяет выровнять перепад плоскостей стыкуемых деталей и одновременно дает высокий коэффициент трения.

Для улучшения работы соединения иногда также применяют комбинированое клееболтовое соединение, в котором соедин. поверхн. склеивают спец. клеями, а затем стягивают высокопроч. болтами. Соединения на высокопроч. болтах обладают преимущ. обычных болтовых соедин. по простоте устройства соединения; по качеству работы они не уступают сварным соедин., но уступают по расходу металла. Примен. они в монтажных соединениях, имеющих большие сдвигающие силы, и при действии динамических и вибронагрузок.См.СНиП РК 5.04.23-2002. Соединения на высокопроч.болтах расчитывают в предположении передачи действующих в стыках и прикреплениях усилий через трение,возникающее по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов от напряжения высокопроч.болтов. При этом распределение продольной силы между болтами следует принимать равномерным.

Расчетное усилие Q_bh , воспринимаемое поверхностью трения под одним высокопроч. болтом, определ.

По форм. ,

где - расчетное сопротивление растяжению высокопроч.болта(приним.по табл.); η- коэффициент трения,по табл.; - коэфф.надежности,по табл.; -площадь сечения болта нетто(табл.); -коэфф. условий работы соединений, приним.=0,8 при n<5;0,9 при 5<n<10 и 1 при n≥10. Натяжение высокопроч.болта следует производить осевым усилием . Расчет на прочность соединяемых элементов,ослабленных отверстиями под высокопроч.болты,следует выполнять с учетом того,что половина усилия, приходящегося на каждый болт, уже передана силами трения. При этом проверку ослабленых сечений следует проводить : при динамичес.нагрузках- по площади сечения нетто Аn , при статических нагрузках- по площади сечения брутто А при Аn≥0,85А либо по условной площади Аc =1,18 Аn при Аn<0,85А.

Кроме обычных и высокопроч.болтов, применяемых в соединениях как стальных, так и алюминиевых конструкций, широкое применение получили самонарезные болты с окончанием, выполненым в виде сверла.С помощью таких болтов можно одновремено сверлить отверстие и нарезать резьбу.

Расчет по образованию и раскрытию наклонных трещин.

Расчет по образованию трещин, наклонных к продольной оси элемента, должен производиться из условия

зависит от величины, от главных сжимающих и растягивающих усилий. Проверка условия производится в центре тяжести приведенного сечения и в местах примыка­ния сжатых полок к стенке элемента таврового и двутаврового сечений. При расчете элементов с предварительно напря­женной арматурой без анкеров должно учитываться снижение предварительного напряжения ssp иs’spна длине зоны передачи напряжения Ip путем умножения на коэффициентgs5согласно поз. 5 табл. 24*.Для изгибаемых элементов:расчет по раскрытию наклоных трещин ведется на действие поперечной силы. (рис.)

Трещиностойкостью элементов называется сопротивление образованию трещин в стадии I или сопротивление раскрытию трещин в стадии II. Трещиностойкость элементов проверяют расчетом в сечениях, нормальных к продольной оси, а при наличии поперечных сил также и в сечениях, наклонных к продольной оси. Расчеты трещиностойкости и перемещений элементов относятся к расчетам по второй группе предельных состояний.
В расчетах исходят из следующих положений: 1) напряжения в бетоне растянутой зоны перед образованием трещин равны Rbt 2) напряжения в напрягаемой арматуре равны сумме предварительного напряжения (с учетом потерь и с учетом коэффициента точности натяжения) и приращения напряжения, отвечающего приращению деформаций окружающего бетона после погашения обжатия; 3) напряжения в ненапрягаемой арматуре предварительно напряженных элементов равны сумме сжимающего напряжения, вызванного усадкой и ползучестью бетона, и приращения растягивающего напряжения, отвечающего приращению деформаций бетона. Порядок учета нагрузок при расчете по трещиностойкости зависит от категории требований по трещиностойкости: при требованиях первой категории расчет ведут по расчетным нагрузкам с коэффициентом надежности по нагрузке (как при расчете на прочность); при требованиях второй и третьей категорий расчет ведут на действие нагрузок с коэффициентом. Расчет по образованию трещин для выяснения необходимости проверки по кратковременному раскрытию трещин при требованиях второй категории выполняют на действие расчетных нагрузок с коэффициентом; расчет по образованию трещин для выяснения необходимости проверки по раскрытию трещин при требованиях третьей категории выполняют на действие нагрузок с коэффициентом. В расчете по трещиностойкости учитывают совместное действие всех нагрузок, кроме особых. Особые нагрузки учитывают в расчете по образованию трещин в тех случаях, когда трещины приводят к катастрофическому положению. Расчет по закрытию трещин при требованиях второй категории производят на действие постоянных и длительных нагрузок с коэффициентом. На концевых участках предварительно напряженных элементов в пределах длины зоны передачи напряжений с арматуры на бетон 1Р не допускается образование трещин при совместном действии всех нагрузок (кроме особых), вводимых в расчет с коэффициентом. Это требование вызвано тем, что преждевременное образование трещин в бетоне на концевых участках элементов может привести к выдергиванию арматуры из бетона под нагрузкой и внезапному разрушению. Трещины, если они возникают при изготовлении, транспортировании и монтаже в зоне, которая, впоследствии под нагрузкой будет сжатой, приводят к снижению усилий образования трещин в растянутой при эксплуатации зоне, увеличению ширины их раскрытия и увеличению прогибов. Влияние этих трещин учитывается в расчетах конструкций. Для элементов, работающих в условиях действия многократно повторных нагрузок и рассчитываемых на выносливость, образование таких трещин не допускается.