Проектирование соединений стальных конструкций

Сварные соединения

14.1.1 При проектировании стальных конструкций со сварными соединениями следует:

 

назначать минимальные размеры сварных швов с учетом требований 14.1.4-14.1.6, а также применять минимально необходимое количество расчетных и конструктивных сварных швов;

 

обеспечивать свободный доступ к местам выполнения сварных соединений с учетом выбранного вида и технологии сварки.

 

14.1.2 Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений следует принимать по ГОСТ 5264, ГОСТ 8713, ГОСТ 11533, ГОСТ 11534, ГОСТ 14771, ГОСТ 23518.

 

14.1.3 При выборе электродов, сварочной проволоки и флюсов следует учитывать группы конструкций и расчетные температуры, указанные в приложениях В и Г.

 

14.1.4 При проектировании сварных соединений следует исключать возможность хрупкого разрушения конструкций согласно требованиям раздела 13.

 

14.1.5 При проектировании тавровых и угловых сварных соединений элементов стальных конструкций с растягивающими напряжениями в направлении толщины проката с целью исключения возможности слоистого разрушения металла под сварным швом, как правило, следует:

 

применять стали для конструкций группы 1 согласно приложению В, с пределом текучести до 375 Н/мм , а также стали с гарантированными механическими свойствами в направлении толщины проката согласно требованиям ГОСТ 28870;

 

применять сварочные материалы с пониженной прочностью и повышенной пластичностью; использовать технологические приемы сварки, направленные на снижение остаточных сварочных напряжений; не применять порошковую проволоку;

 

отказаться от применения одностороннего углового шва и перейти к двустороннему;

 

заменять угловые соединения тавровыми, а в последних обеспечивать отношение ширины свеса к толщине элементов не менее 1;

 

применять разделки кромок, обеспечивающие снижение объема наплавленного металла.

 

14.1.6 Сварные стыковые соединения листовых деталей, как правило, следует проектировать прямыми с полным проваром и с применением выводных планок. В монтажных условиях допускается односторонняя сварка с подваркой корня и сварка на остающейся стальной подкладке.

 

14.1.7 Размеры сварных угловых швов и конструкция соединения должны удовлетворять следующим требованиям:

 

а) катет углового шва не должен превышать 1,2 , где - наименьшая из толщин свариваемых элементов;

 

катет шва, наложенного на закругленную кромку фасонного проката толщиной , как правило, не должен превышать 0,9 ;

 

б) катет углового шва должен удовлетворять требованиям расчета и быть, как правило, не меньше указанного в таблице 38; при возможности обеспечения большей глубины провара катет шва (от 5 мм и более) в тавровом двустороннем, а также в нахлесточном и угловом соединениях допускается принимать меньше указанного в таблице 38, но не менее 4 мм; при этом дополнительным контролем должно быть установлено отсутствие дефектов, в том числе технологических трещин;

 

в) расчетная длина углового шва должна быть не менее 4 и не менее 40 мм;

 

г) расчетная длина флангового шва должна быть не более 85 , за исключением швов, в которых усилие действует на всем протяжении шва (здесь - коэффициент, принимаемый согласно таблице 39);

 

д) размер нахлестки должен быть не менее пяти толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов;

 

е) соотношение размеров катетов угловых швов следует принимать, как правило, 1:1; при разных толщинах свариваемых элементов допускается принимать швы с неравными катетами; при этом катеты, примыкающие к более тонкому либо к более толстому элементу, должны удовлетворять требованиям соответственно 14.1.7, а либо 14.1.7, б;

 

ж) угловые швы следует выполнять с плавным переходом к основному металлу в конструкциях, возводимых в районах с расчетными температурами ниже минус 45 °С, а также в случаях, когда плавный переход обеспечивает повышение расчетного сопротивления усталости сварных соединений.

 

 

Таблица 38

 

Вид соединения	Вид сварки	Предел текучести стали, Н/мм	Минимальный катет шва , мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов , мм
			4-5	6-10	11-16	17-22	23-32	33-40	41-80

Тавровое с двусторонними угловыми швами   Нахлесточное и угловое	Ручная дуговая	До 285
		Св. 285 до 390
		" 390 " 590
	Автомати- ческая и механизи- рованная	До 285
		Св. 285 до 390
		" 390 " 590
Тавровое с односторонними угловыми швами	Ручная дуговая	До 375
	Автомати- ческая и механизи- рованная

 

Таблица 39

 

Вид сварки при диаметре сварочной проволоки сплошного сечения , мм	Положение шва	Коэффициент	Значения коэффициентов и при нормальных режимах сварки и катетах швов, мм
			3-8	9-12	14-16	св. 16
Автоматическая при 3-5	В лодочку		1,1	0,7
		1,15	1,0

	Нижнее		1,1	0,9	0,7
			1,15	1,05	1,0
Автоматическая и механизированная при 1,4-2	В лодочку		0,9	0,8	0,7
		1,05	1,0
Нижнее, горизонтальное, вертикальное		0,9	0,8	0,7
		1,05	1,0
Ручная и механизированная при 1,4 или порошковой проволокой	В лодочку		0,7
Нижнее, горизонтальное, вертикальное, потолочное		1,0

14.1.9 Односторонние угловые швы в тавровых соединениях элементов из стали с пределом текучести до 375 Н/мм , как правило, следует применять в конструкциях, эксплуатируемых в неагрессивной или слабоагрессивной среде (классификация по СНиП 2.03.11) в отапливаемых помещениях:

 

для прикрепления промежуточных ребер жесткости и диафрагм - в конструкциях всех групп, кроме конструкций группы 1, рассчитываемых на усталость;

 

для поясных швов сварных двутавров - в конструкциях групп 2 и 3 (кроме балок с условной гибкостью стенки ) при толщине стенки в колоннах и стойках до 12 мм и в балках до 10 мм, при выполнении швов механизированной сваркой с катетом шва ; при этом следует учитывать требования 15.3.3 и 15.5.5;

 

для всех конструктивных элементов - в конструкциях группы 4.

 

Катеты односторонних швов следует принимать по расчету, но не менее указанных в таблице 38.

 

Односторонние угловые швы не следует применять в конструкциях зданий и сооружений, относящихся к I уровню ответственности, возводимых в районах с сейсмичностью 8 баллов и выше, в районах с расчетной температурой ниже минус 45 °С, в конструкциях групп 1, 2, 3 в зданиях с кранами режимов работы 7К (в цехах металлургических производств) и 8К, а также в балках и ригелях рамных конструкций, рассчитываемых согласно требованиям 8.2.3, 8.2.6 и 8.2.7.

 

14.1.10 Прерывистые угловые сварные швы допускается применять при статической нагрузке при избыточной несущей способности непрерывного шва минимального размера для соединений в конструкциях группы 4, а также в реконструируемых конструкциях группы 3, в районах, кроме имеющих расчетную температуру ниже минус 45 °С, и эксплуатируемых в неагрессивных или слабоагрессивных средах.

 

Размеры сварного шва должны соответствовать требованиям 14.1.7.

 

Расстояние между участками сварных швов (рисунок 19), как правило, не должно превышать одного из значений: 200 мм, 12 в сжатом элементе ( - толщина самого тонкого из соединяемых элементов), 16 в растянутом элементе. В конструкциях группы 4 расстояние допускается увеличить на 50%.

14.1.14 Расчет сварных стыковых соединений при действии осевой силы , проходящей через центр тяжести соединения, следует выполнять по формуле

 

, (175)

 

где - наименьшая из толщин соединяемых элементов;

 

- расчетная длина шва, равная полной его длине, уменьшенной на 2 , или полной его длине, если концы шва выведены за пределы стыка.

При расчете сварных стыковых соединений элементов из стали с отношением , эксплуатация которых возможна и после достижения металлом предела текучести, а также из стали с пределом текучести 440 Н/мм в формуле (175) вместо следует принимать .

 

Расчет сварных стыковых соединений выполнять не требуется при применении сварочных материалов согласно приложению Г, полном проваре соединяемых элементов и физическом контроле качества соединений при растяжении.

 

14.1.15 Сварные стыковые соединения, выполненные без физического контроля качества, при одновременном действии в одном и том же сечении шва нормальных и и касательных напряжений следует проверять по формуле (44), принимая в ней

 

, , , .

14.1.16 Расчет сварного соединения с угловыми швами при действии силы , проходящей через центр тяжести соединения, следует выполнять на срез (условный) по одному из двух сечений (рисунок 20) по формулам:

 

при по металлу шва ; (176)

 

при по металлу границы сплавления , (177)

 

где - расчетная длина швов в сварном соединении, равная суммарной длине всех его участков за вычетом по 1 см на каждом непрерывном участке шва;

 

, - коэффициенты, принимаемые по таблице 39.

 

1 - по металлу шва; 2 - по металлу границы сплавления

 

Рисунок 20 - Схема расчетных сечений сварного соединения с угловым швом

 

14.1.17 Расчет сварных соединений с угловыми швами при действии момента в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов, следует выполнять на срез (условный) по одному из двух сечений (см. рисунок 20) по формулам:

 

по металлу шва

 

; (178)

по металлу границы сплавления

 

, (179)

 

где и - моменты сопротивления расчетных сечений сварного соединения по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно.

 

 

Болтовые соединения

14.2.1 Для болтовых соединений элементов стальных конструкций следует применять болты согласно приложению Г.

 

14.2.2 Болты следует размещать согласно требованиям таблицы 40, при этом в стыках и в узлах на минимальных расстояниях, а соединительные конструктивные болты, как правило, на максимальных расстояниях.

 

Таблица 40

Характеристика расстояния и предела текучести соединяемых элементов	Расстояние при размещении болтов
1 Расстояние между центрами отверстий для болтов в любом направлении:
а) минимальное:
при 375 Н/мм	2,5
при 375 Н/мм	3
б) максимальное в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков при растяжении и сжатии	8 или 12
в) максимальное в средних рядах, а также в крайних рядах при наличии окаймляющих уголков:
при растяжении	16 или 24
при сжатии	12 или 18
2 Расстояние от центра отверстия для болта до края элемента
а) минимальное вдоль усилия:
при 375 Н/мм	2
при 375 Н/мм	2,5
б) то же, поперек усилия:
при обрезных кромках	1,5
при прокатных кромках	1,2
в) максимальное	4 или 8
г) минимальное во фрикционном соединении при любой кромке и любом направлении усилия	1,3
3 Расстояние минимальное между центрами отверстий вдоль усилия для болтов, размещаемых в шахматном порядке
Обозначения, принятые в таблице 40: - диаметр отверстия для болта; - толщина наиболее тонкого наружного элемента; - расстояние поперек усилия между рядами отверстий. Примечания 1 Диаметр отверстий следует принимать: для болтов класса точности A ; для болтов класса точности В в конструкциях опор ВЛ, ОРУ и КС мм, в остальных случаях (1; 2 или 3 мм), где - диаметр болта. 2 В одноболтовых соединениях элементов решетки (раскосов и распорок), кроме постоянно работающих на растяжение, при толщине элементов до 6 мм из стали с пределом текучести до 375 Н/мм расстояние от края элемента до центра отверстия вдоль усилия допускается принимать 1,35 (без допуска при изготовлении элементов в сторону уменьшения, о чем должно быть указано в проекте).   3 При размещении болтов в шахматном порядке на расстоянии, не менее указанного в поз.3, сечение элемента следует определять с учетом ослабления его отверстиями, расположенными в одном сечении поперек усилия (не по зигзагу).

 

При прикреплении уголка одной полкой болтами, размещаемыми в шахматном порядке, отверстие, наиболее удаленное от его конца, следует размещать на риске, ближайшей к обушку.

 

Допускается крепить элементы одним болтом.

 

14.2.3 Болты класса точности А следует применять для соединений, в которых отверстия просверлены на проектный диаметр в собранных элементах, либо по кондукторам в отдельных элементах и деталях, либо просверлены или продавлены на меньший диаметр в отдельных деталях с последующей рассверловкой до проектного диаметра в собранных элементах.

Болты классов точности В в многоболтовых соединениях следует применять для конструкций из стали с пределом текучести до 375 Н/мм .

В соединениях, где болты работают преимущественно на растяжение, как правило, следует применять болты классов точности В или высокопрочные.

14.2.4 Болты, имеющие по длине ненарезанной части участки с различными диаметрами, не следует применять в соединениях, в которых эти болты работают на срез.

14.2.5 Резьба болта, воспринимающего сдвигающее усилие, в элементах структурных конструкций, опор линий электропередачи и открытых распределительных устройств, а также в соединениях при толщине наружного элемента до 8 мм должна находиться вне пакета соединяемых элементов; в остальных случаях резьба болта не должна входить вглубь отверстия более чем на половину толщины крайнего элемента со стороны гайки или свыше 5 мм.

14.2.6 Установку шайб на болты следует выполнять согласно требованиям СНиП 3.03.01.

В расчетных соединениях с болтами классов точности А и В (за исключением крепления вспомогательных конструкций) следует предусматривать меры против самоотвинчивания гаек (постановка пружинных шайб, вторых гаек и др.).

 

14.2.7 На скошенных поверхностях соединяемых деталей и элементов (внутренние грани полок двутавров и швеллеров) под головки болтов или гайки следует устанавливать косые шайбы.

 

14.2.8 Диаметр отверстия для болтов в элементах из проката должен соответствовать ГОСТ 24839 и примечанию 1 таблицы 40.

 

14.2.9 Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом, в зависимости от вида напряженного состояния следует определять по формулам:

 

при срезе

 

; (186)

при смятии

 

; (187)

при растяжении

 

, (188)

 

где , , - расчетные сопротивления одноболтовых соединений;

 

и - площади сечений стержня болта брутто и резьбовой части нетто соответственно, принимаемые согласно таблице Г.9 приложения Г;

 

- число расчетных срезов одного болта;

 

- наружный диаметр стержня болта;

 

- наименьшая суммарная толщина соединяемых элементов, сминаемых в одном направлении;

 

- коэффициент условий работы, определяемый по таблице 1;

 

- коэффициент условий работы болтового соединения, определяемый по таблице 41 и принимаемый не более 1,0.

 

 

Таблица 41

Характеристика	Предел текучести стали соединяемых элементов, Н/мм	Значения ,	Значение коэффициента
болтового соединения	напряженного состояния
Одноболтовое, болт классов точности А, В или высокопрочный	Срез	-	-	1,0
	Смятие	До 285	1,5 2; 1,35 1,5	0,4 +0,2 -0,7
		Св. 285 до 375		0,5 0,67 -0,25
		Св. 375	2,5	1,0
Многоболтовое, болты класса точности А	Срез	-	-	1,0
	Смятие	До 285	1,5 2 2 2,5	0,4 +0,2 0,4
		Св. 285 до 375		0,5 0,5 -0,25
		Св. 375	2,5	1,0
			3	1,0
Обозначения, принятые в таблице 41: - расстояние вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отверстия; - расстояние вдоль усилия между центрами отверстий; - диаметр отверстия для болта. Примечания: 1 Для расчета многоболтового соединения на срез и смятие при болтах класса точности В, а также при высокопрочных болтах без регулируемого натяжения при всех значениях предела текучести стали соединяемых элементов значения коэффициента следует умножать на 0,9. 2 Для расчета многоболтового соединения на смятие следует принимать значение , меньшее из вычисленных при принятых значениях , , .

 

14.2.10 При действии на болтовое соединение силы , проходящей через центр тяжести соединения, распределение этой силы между болтами следует принимать равномерным. В этом случае количество болтов в соединении следует определять по формуле

 

, (189)

где - наименьшее из значений или , либо значение , вычисленное согласно требованиям 14.2.9.

В случаях когда в стыке расстояние между крайними болтами вдоль сдвигающего усилия превышает 16 , значение в формуле (189) следует увеличивать путем деления на коэффициент , принимаемый равным не менее 0,75. Это требование не распространяется при действии усилия по всей длине соединения (например, в поясном соединении балки).

 

14.2.11 При действии на болтовое соединение момента, вызывающего сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий на болты следует принимать пропорционально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого болта.

 

Усилие в наиболее нагруженном болте не должно превышать меньшего из значений или , вычисленных согласно требованиям 14.2.9.

 

14.2.12 При одновременном действии на болтовое соединение силы и момента, действующих в одной плоскости и вызывающих сдвиг соединяемых элементов, болты следует проверять на равнодействующее усилие (в наиболее нагруженном болте, которое не должно превышать меньшего из значений или , вычисленных согласно требованиям 14.2.9).

 

14.2.13 При одновременном действии на болтовое соединение усилий, вызывающих срез и растяжение болтов, наиболее напряженный болт, наряду с проверкой по формуле (188), следует проверять по формуле

 

, (190)

 

 

где и - усилия, действующие на болт, срезывающее и растягивающее соответственно;

 

, - расчетные усилия, определяемые согласно требованиям 14.2.9.

 

14.2.14 В креплениях одного элемента к другому через прокладки или иные промежуточные элементы, а также в элементах с односторонней накладкой количество болтов по сравнению с расчетом следует увеличивать на 10%.

 

При креплениях выступающих полок уголков или швеллеров с помощью коротышей количество болтов, прикрепляющих коротыш к этой полке, по сравнению с результатом расчета следует увеличивать на 50%.

 

14.2.15 Фундаментные (анкерные) болты следует проверять согласно требованиям СНиП 2.09.03.

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: