Виды заводских и монтажных соединений стальных конструкций

Лекция 3

Виды заводских и монтажных соединений стальных конструкций.

1.  Заклепочные соединения.

С момента появления стальных конструкций и до начала 70- годов ХХ века заклепки в мостостроении применялись очень широко, оставаясь до изобретения сварки единственным способом соединения конструктивных элементов мостов. Заклепки делятся по назначению на рабочие и связующие. Рабочие заклепки рассчитываются на действующие в соединениях усилия, а связующие устанавливаются конструктивно.

Пример формирования клепаного элемента нижнего пояса Троицкого моста.

Из подобных элементов формировались достаточно сложные конструкции клепаных пролетных строений. Далее представлены фотографии Троицкого и Пантелеймоновского мостов, как наиболее ярких представителей семейства клепаных конструкций, сохранившихся в Санкт-Петербурге до наших дней.

Несущая способность заклепки определяется ее сопротивлением срезу и смятию. Таким образом, в зависимости от требуемой площади среза/смятия назначаются диаметры применяемых заклепок, а также их количество в соединении. Требуемое количество заклепок в соединении, при работе на срез, определяется по формле:

n=N/(πd2/4•R₀m•k), где n- требуемое количество заклепок;

N - действующее расчетное усилие на соединение;

πd2/4 – площадь поперечного сечения заклепки;

R₀m – расчетное сопротивление материала заклепки и коэффициент условий работы;

k – количество плоскостей среза.

Наиболее простое соединение внахлестку, применяется для несильно нагруженных узлов – связи, тротуарные консоли, стойки перил и т.п и имеет одну плоскость среза, т.е k=1.

При более сложном соединении – встык с накладками имеется две плоскости среза, k=2 и при том же количестве заклепок их несущая способность в 2 раза выше.

Троицкий мост

Расчет заклепок по смятию выполняется по следующей формуле:

σсм = N/n•Асм≤Rсм , где  N - действующее усилие;

 n - количество заклепок в соединении, определенное по срезу;

 Асм -  площадь смятия одной заклепки, которая определяется по формуле Асм=d•s, где   d – диаметр заклепки, а s – наименьшая толщина соединяемого листа.

Rсм – расчетное сопротивление материала заклепки смятию.

Наработанные за длительное время существования заклепок виды соединений и методики их расчета успешно применяются до сих пор, в несколько модифицированном виде как для соединений на обычных болтах, так и для фрикционных соединений.

Пример узла клепаной конструкции на Троицком мосту

Пример коррозионного распучивания многолистового пакета нижнего пояса Троицкого моста.

2.  Болтовые соединения.

Распространены широко в соединениях элементов мостового полотна (перила, смотровые приспособления, ограждение проезжей части, шумозащитные экраны и т.п.). Для соединения основных конструкций применяются редко – только во временных мостах и мостах военного назначения. Методы расчета и принципы работы аналогичны заклепочным соединениям.

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом, определяют по формулам:

На срез Nб=Rbs•gb•A•ns;

На смятие Nб=Rbs•gb•d•Σt;

Rbs – расчетное сопротивление болта срезу;

Rbt – расчетное сопротивление болта растяжению;

d – диаметр стержня болта;

А=πd2/4 – площадь поперечного сечения стержня болта;

 Примеры болтовых соединений представлены на фото ниже.

Общий вид моста.

Узел болтового соединения подвесок проезжей части.

Узел крепления поперечной балки проезжей части.

Проезжая часть и тротуар.

3.  Фрикционные соединения (соединения на высокопрочных болтах).

Фрикционными называют соединения в которых усилия между частями соединения передаются силами трения. Работа таких соединений обеспечивается за счет создания постоянного