JJ
г 1g 1
а ю Изобретение относитс к строительству и может быть использовано в металлических конструкци х каркасов зданий и сооружений . Известен способ фланцевого соединени строительных металлоконструкций, включающий приварку фланцевых листов к элементам металлоконструкций и ст гивание их высокопрочными болтами 1. Однако известный способ фланцевого соединени имеет р д недостатков. Механическа обработка торцов фланцев , осуществл ема обычно после их приварки к элементам конструкции и необходима дл плотного совпадени поверхностей, повышает металлоемкость и вл етс громоздкой и дорогосто щей операцией, усложн ющей технологию изготовлени . Несмотр на наличие во фланцевом соединении таких мощных напр гающих элементов , как высокопрочные болты, они не используютс дл создани реального преднапр жени в самих фланцах, что, в свою очередь, повышает металлоемкость соединени . Силовой контакт фланцев преднапр женными болтами осуществл етс в зоне болтов, обычно в пределах участков, ограниченных площадью щайб. Под действием внещней нагрузки контакт в зоне болтов между фланцевыми листами в соединении нарушаетс и тогда фланец начинает работать по схеме «рычага. Однако размеры плеч «рычага нос т случайный характер. Чем ближе точка опоры к болту, тем больше дополнительное усилие в нём,что снижает надежность соединени . Известен способ фланцевого соединени машиностроительных металлоконструкций. включающий приварку фланцевых листов к элементам металлоконструкций, установку между ними прокладки и ст гивание их высокопрочными болтами 2. Однако известный способ характеризуетс тем,что прокладка обеспечивает только герметичность соединени . Дл этого она устанавливаетс либо по всей плоскости фланца, либо по контуру соедин емых элементов (т. е. по внутреннему контуру фланцев ) и выполн етс из материалов меньшей жесткости, чем материал фланцевых листов. Цель изобретени - уменьшение металлоемкости и повышение надежности соединени . Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу фланцевого соединени преимущественно .строительных металлоконструкций , включающему приварку фланцевых листов к элементам металлоконструкций и ст гивание их высокопрочными болтами, перед сваркой фланцевые листы выгибают навстречу друг другу с обеспечением их контакта по контуру, а при ст гивании болтами создают в них предварительное напр жение . Согласно второму варианту способа фланцевого соединени преимущественно строительных металлоконструкций, включающему приварку фланцевых листов к элементам металлоконструкций , установку между ними прокладки и ст гивание их. высокопрочными болтами, перед ст гиванием по наружному контуру фланцевых листов вне зоны болтов устанавливают прокладку, материал которой имеет ту же жесткость, что и материал фланцев , а при ст гивании болтами создают во фланцевых листах предварительное напр жение . На фиг. 1 дано соединение с предварительно выгнутыми фланцами, план; на фиг.2 - соединение перед операцией зат жки болтов , вид спереди (разрез); на фиг. 3 - соединение с установленной по наружному контуру прокладкой, план; на фиг. 4 - то же, после операции зат жки болтов, вид спереди (разрез). При осуществлении способа согласно первому варианту (фиг. 1 и 2) фланцевые листы 1 предварительно выгибают, затем приваривают к металлоконструкции 2 и ст гивают высокопрочными болтами 3 дл создани преднапр жени . Согласно второму варианту между фланцевыми листами 1 по наружному контуру их вне зоны болтов устанавливают прокладку 4 дл создани зазора на участке от кра фланца до болта. Прокладка 4 должна быть выполнена из материала той же жесткости, что и материал фланцев. При указанных вариантах предлагаемого способа первоначальный контакт фланцев происходит только по их контуру, при зат жке болтов фланцы изгибаютс до пол контакта торцовых поверхностей. Выборка зазора в зоне болтов создает предварительное напр жение фланцевых листов и давление по поверхности их контакта. Внешние эксплуатационные нагрузки нарушают контакт в зоне болтов и создают в соединении так называемый «рычажный эффект. Усили в болтах равны сумме внешних и дополнительных «рычажных усилий и превосход т по величине усили их предварительного нат жени .Предлагаемый способ обеспечивает расчетное положение точки опоры «рычага с соответствующим снижением «рычажных усилий, что повышает надежность соединени и дает возможность уменьшить количество болтов. С другой стороны, уменьшение «рычажных усилий позвол ет увеличить внешнюю нагрузку на болт, что имеет принципиальное значение в соединени х строительных конструкций , в которых количество болтов ограничено длиной периметра сечений соедин емых профилей (двутавров, труб и т.д.). Это позвол ет создать равнопрочную конструкцию «профиль-фланцевое соединение.The invention relates to the construction and can be used in the metal structures of the frames of buildings and structures. There is a known method of flange joining of building metal structures, which involves welding the flange sheets to the elements of the metalwork and shrinking them with high-strength bolts 1. However, the known method of flange joining has several disadvantages. Mechanical treatment of the flange ends, usually carried out after their welding to the structural elements and necessary for tight matching of the surfaces, increases the metal content and is a cumbersome and expensive operation that complicates the manufacturing technology. Despite the presence in the flange joint of such powerful tension elements as high-strength bolts, they are not used to create real prestressing in the flanges themselves, which, in turn, increases the intensity of the joint. The force contact of the flanges by pre-tensioned bolts is carried out in the area of the bolts, usually within the areas limited by the area of the shields. Under the action of an external load, the contact in the area of the bolts between the flange sheets in the joint is broken and then the flange begins to work according to the "lever" scheme. However, the size of the arms of the lever is not random. The closer the point of support to the bolt, the greater the additional force in it, which reduces the reliability of the connection. The known method of flange connection of machine-building metal structures. including welding of flange sheets to the elements of metal structures, installing gaskets between them and shrinking them with high-strength bolts 2. However, the known method is characterized in that the gasket provides only a leak-proof connection. To do this, it is installed either over the entire plane of the flange, or along the contour of the elements to be connected (i.e., along the internal contour of the flanges) and is made of materials of lesser rigidity than the material of the flange sheets. The purpose of the invention is to reduce the metal content and increase the reliability of the connection. This goal is achieved by the fact that, according to the method of flange joining, predominantly building metal structures, including welding the flange sheets to the elements of the metal structures and shrinking them with high-strength bolts, before welding the flange sheets bend towards each other, ensuring their contact along the contour, and when bolting, bolts they are prestressed. According to the second variant of the method of flange joining, predominantly of building metal structures, including welding of flange sheets to the elements of metal structures, installing gaskets between them and shrinking them. using high-strength bolts, before shrinking the flanges on the outer contour, a gasket is installed outside the area of the bolts, the material of which has the same rigidity as the material of the flanges, and when tightening with bolts, pre-tension is created in the flange sheets. FIG. 1 given connection with pre-curved flanges, plan; 2 shows the connection before the bolt tightening operation, front view (section); in fig. 3 - connection with a gasket installed along the outer contour, plan; in fig. 4 - the same, after the operation of tightening the bolts, front view (section). In carrying out the method according to the first embodiment (Figs. 1 and 2), the flange sheets 1 are pre-curved, then welded to the metal structure 2 and are pulled together with high-strength bolts 3 to create prestressing. According to the second variant, between the flange sheets 1 along the outer contour outside the zone of the bolts, a gasket 4 is installed to create a gap in the area from the edge of the flange to the bolt. Gasket 4 must be made of a material of the same stiffness as the material of the flanges. With the indicated variants of the proposed method, the initial contact of the flanges occurs only along their contour; when tightening the bolts, the flanges bend to the floor of the contact of the end surfaces. Sampling the gap in the area of the bolts creates a prestressing flange plates and the pressure on the surface of their contact. External operational loads break contact in the area of the bolts and create a so-called “lever effect” in the joint. The forces in the bolts are equal to the sum of the external and additional lever forces and are superior in magnitude to their pretension forces. The proposed method provides the calculated position of the lever point with a corresponding decrease in the lever forces, which increases the reliability of the connection and makes it possible to reduce the number of bolts. On the other hand, a reduction in leverage forces increases the external load on the bolt, which is of fundamental importance in joints of building structures in which the number of bolts is limited by the length of the perimeter of the sections of the profiles being joined (I-beams, pipes, etc.). This makes it possible to create an equal-strength profile-flange design.
Величина начального зазора между фланцами по оси болтов соединени (до их зат жки ) определ етс возможност ми изгиба фланцев на плече, равном рассто нию от болтовой риски до контура фланца, и, при условии допущени частичного развити пластических деформаций, составл ет 0,5 мм, или 0,2-0,3 мм на одну сторону, что при размерах фланцев 400-600 мм соответствует допускам на плоскостность прокатных поверхностей без мехобработки. Способ позвол ет исключить дорогосто щую технологическую операцию фрезеровани торцов фланцев после их приварки к элементам металлоконструкций, уменьша таким образом металлоемкость соединени .The size of the initial gap between the flanges along the axis of the bolts of the joint (before they are tightened) is determined by the possibilities of bending the flanges on the shoulder, equal to the distance from the bolted risks to the flange contour, and, subject to the assumption of partial development of plastic deformations, is 0.5 mm. , or 0.2-0.3 mm on one side, which, with the flange sizes of 400-600 mm, corresponds to the flatness tolerances of rolling surfaces without machining. The method allows to eliminate the expensive technological operation of milling the ends of the flanges after they are welded to the elements of metal structures, thus reducing the metal intensity of the joint.
В результате зат жки болтов во фланце создаетс преднапр жение, обратное по знаку напр женному состо нию от действи внещних, эксплуатационных нагрузок н расчетное напр женное состо ние фланцев в зонах сварных щвов достигаетс лкц1ь после преодолени этого преднапр жени . Указанный эффект дает возможность уменьщить толщину фланцевого листа.As a result of tightening the bolts in the flange, a pre-stress is created that is opposite in sign to the stress state due to external loadings and the calculated stress state of the flanges in the zones of the welded joints is reached after overstressing. This effect makes it possible to reduce the thickness of the flange sheet.
Предлагаемый способ позвол ет достичь уменьшени металлоемкости и повышени надежности соединени .The proposed method achieves a reduction in metal intensity and an increase in the reliability of the connection.