Несущий ригель что это: Что такое ригель в строительстве: определение, назначение, виды

Содержание

Что такое ригель в строительстве: определение, назначение, виды


Строительство – быстро развивающаяся отрасль, включающая все организационные, проектные, строительно-монтажные работы, связанные с возведением или демонтажем. В зданиях и сооружениях используют ригели. Но даже опытные специалисты не всегда могут объяснить, в чем его различие с балкой. А разница есть существенная.

Что такое ригель, и чем он отличается от балки


Конструктивное изделие в строительстве, главной способностью которого есть работа на изгиб, называется балкой. Основным материалом служит дерево или полый металл. Горизонтальное опорное изделие, соединяющее вертикальные стойки, называют ригелем. Его можно назвать горизонтальной балкой (из металла или железобетона) с важными несущими способностями, что берет на себя нагрузки в различных направлениях. Назначение ригеля одно – принимать нагрузки без развития пластических деформаций.

Ригель: определение и назначение


Строительный ригель – это несущий конструкционный элемент. Он является опорой для перекрытий. Качество изделия – основа устойчивости и проектных требований к конструкции, так как масса несущего элемента передается на вертикальные стойки. При возведении цоколя пояс из ригелей укрепляет и разгружает фундамент.


Назначение этих опорных элементов для постройки зданий и сооружений с широкими пролетами (торговые центры, ангары) и усиления колонн в помещениях с высокими потолками.


Балки предназначены для монтажа перекрытий или покрытий. К примеру, на чердаке, конструкция которого предполагает распределение нагрузки балок на ригели.

Где применяется


Широкую сферу применения имеют ригели. С их помощью делают оконные проемы, устанавливают ограждения, широко используют в транспортной инфраструктуре для парапетов, мостов, переходов и прочих элементов развязки. В энергетике эти изделия применяют для повышения устойчивости и несущей способности мачт электропередач путем увеличения площади их фундамента. При возведении многоэтажных зданий в крупногабаритных конструкциях применяются несущие железобетонные элементы длиной 12 метров. Такой тип метража надежнее, чем стальные образцы.

Формы и виды


Их виды имеют разнообразные профили, поперечные сечения, размеры, материал. Место применения зависит от способа крепления, установленного в ригеле. Он соединяется жестким или шарнирным способом, в зависимости от предназначения постройки и ее конструкционных особенностей. Он может быть изготовлен как из железобетона, так и с металла. Металлический опорный элемент также может иметь в сечении тавр и прямоугольник, за счет чего его используют для возведения каркасных сооружений, сборки строительных лесов и установки разных изгородей.


Ригели подразделяют на типы.

  1. РДП (двухполочный) – для опирания многопустотных плит на две его полки;

  2. РДР (с двумя полками) – для опоры на него ребристых плит;

  3. РОП (однополочный) – для опирания на одну полку многопустотных плит;

  4. РЛП (с одной полкой) – применяется в лестничных клетках;

  5. РОР (однополочный) – для опоры на одну его полку ребристых плит;

  6. Консольный – для опирания многопустотных плит балконов;

  7. РБП – бесполочный;

  8. Р – прямоугольного сечения.


Элемент с одной полкой используется для опоры на него плиты с одной стороной. Например, лестничного марша или торцевого пролета (фото 1)


 


Модификация с двумя полками предназначена для опоры двух плит, что характерно для центрального пролета (фото 2)


 


Бесполочные — по форме выглядят как двухполочные, но полки очень малого размера. Для ребристых и пустотных плит (фото 3)


 


На прямоугольник нагрузка распределяется сверху.

Расшифровка и маркировка


Обозначать ригели нужно буквенной аббревиатурой и цифровыми обозначениями. Для примера, маркировка РДП6.56-110АІV означает, что используется ригель типа РДП, размеры которого 6 дм в высоту и 5,56 дм в длину, выдерживает напряжение 110 кН/м, имеет напряженную арматуру класса А-IV. Дополнительные характеристики указывают при необходимости: конструктивные особенности (наличие дополнительных закладных деталей), устойчивость в агрессивных условиях, сейсмическим колебаниям.

Каким может быть бетонный ригель


Так как ригели используются для соединений стоек каркаса, бетон для их изготовления должен быть тяжелым, марок от В22 до В60, в зависимости от этажности здания и требуемой прочности. Также устанавливают несколько поясов армирования для повышения прочности и устойчивости здания.


Изготавливать горизонтальные опорные элементы нужно со строповочными отверстиями или монтажными петлями. Исполнять формовку в соответствии с рабочими чертежами на ригели.


Отправлять заказчику изделия можно с отпускной прочностью не менее 70 % в теплое время года и 85 % − в холодное. Для междуэтажных перекрытий прочность должна равняться 90 % и выше. Транспортировать и хранить следует в горизонтальном положении. Подкладки в нижнем ряду устанавливать под монтажные петли или отверстия для стропов.


Первоначально проводят лабораторные исследования инертных материалов. Если требования по их качеству выполнены, приступают к забивке изделия.


Испытания ригелей проводят по ГОСТ 8829 и рабочим чертежам. Прочность бетона определяется на партии образцов, хранившихся при температуре 18-22 °C и отобранных перед формованием. Применяется также неразрушающий метод контроля прочности, предусмотрен стандартами. Контролируются также размеры и процент их отклонения, морозостойкость, водонепроницаемость, сила натяжения арматуры (для предварительно-напряженного изделия).

Что такое ригель в строительстве: определение, назначение, виды

Мало кто сегодня отдает строительство дома полностью бригаде или организации. Чтобы быть уверенными в результате, необходимо контролировать работы. Для этого приходится разбираться в терминологии, техпроцессах и особенностях конструкции. В конструкции зданий часто встречаются ригеля, но они очень похожи на балки. Причем настолько, что даже не все профессиональные строители могут объяснить разницу. Что такое ригель в строительстве и чем он отличается от балки и будем разбираться. Рассмотрим также типы и виды бетонных ригелей.

Содержание статьи

  • 1 Что такое ригель: определение и назначение
  • 2 Чем отличается от балки
  • 3 Где применяется
  • 4 Каким может быть бетонный ригель
    • 4.1 Формы и виды
    • 4.2 Расшифровка маркировки

Что такое ригель: определение и назначение

Вообще, само слово «ригель» многозначное. Это и немецкая фамилия, и община в Германии, и название звезды, и еще много чего. Есть ригеля и в конструкции дома. Но многие часто затрудняются ответить, что именно это такое. Ригель в строительстве — это часть опорной конструкции здания. Представляет собой горизонтальный элемент, соединяющий вертикальные стойки. С ригелем уже стыкуются остальные элементы конструкции. То есть, строительный ригель всегда расположен горизонтально между двумя стойками (при большой длине может иметь подпорные стойки). Они могут быть вертикальными или наклонными.

Ригель в строительстве — это горизонтальный элемент, связывающий стойки

Задачи ригеля — механически соединять стойки, связывая их в единую систему, придавать устойчивость конструкции. Также, связывая части конструкции, он перераспределяет нагрузку с разных частей здания, равномерно передавая ее на стойки.

Все горизонтальные перемычки на этой картинке — это ригеля

Он встречается в любой части здания. Есть ригеля в некоторых типах фундаментов (свайно-ростверковый, столбчатый и другие, где есть отдельные опоры), каркасе стен, перекрытиях, кровельной системе скатного типа.

Чем отличается от балки

Что такое ригель в строительстве разобрались. Но есть еще один элемент, встречающийся в перекрытиях и кровельной системе, который часто путают с ригелем — это балки. Балки — несущий элемент в конструкции, который обычно компенсирует изгибающие нагрузки. Вот вам и разница — ригеля — часть опорной конструкции. Это рама, на которую опирают балки.

Проще всего разобраться в том, где балка, а где ригель — посмотреть какая нагрузка приходится на элемент

Балки могут быть наклонными и горизонтальными. Но они почти всегда работают на изгиб, поэтому должны рассчитываться, так как должны выдерживать длительные нагрузки. Ригеля — строго горизонтальные элементы и служат для механической связи стоек, а изгибающие нагрузки не несут. Поэтому их обычно не рассчитывают. Закладывают стандартные решения, с определенным запасом прочности.

Чем отличается ригель от балки: часто формой, а вообще, назначением и функциями

Еще одно отличие ригеля и балки — материалы и форма. Балка всегда в сечении прямоугольная или квадратная. Ригеля часто имеют более сложную форму, но могут быть и квадратными и прямоугольными. Балка может быть деревянной или металлической. Ригель тоже делают из этих материалов, но может он быть еще и железобетонным. Итак, если вы видите железобетонную горизонтальную часть конструкции, которая опирается на стойки — перед вами ригель. Других вариантов нет.

Ригель не испытывает нагрузок. Он только связывает стропила. Балка перекрытия как раз компенсирует нагрузку от кровли

С горизонтальными деревянными и металлическими элементами чуть сложнее. Надо смотреть, не приходится ли на них изгибающая нагрузка. Если нет — это ригель. В противном случае — балка. И если элемент установлен под углом — это точно балка.

Где применяется

Итак, ригель в строительстве — это горизонтальная часть конструкции, которая соединяет вертикальные или наклонные части системы:

  • Соединяет стойки строительных рам.
  • В каркасах объединяет между собой опоры, колонны.
  • В стропильной системе — стропила.

    Так надо их хранить

Присутствует этот элемент практически в любой части здания. Для выполнения различных задач он может иметь разную форму. В самых простых случаях — это брус прямоугольного или квадратного сечения. В стропильных системах применяют именно такие ригеля. Стропильные системы собирают в основном из древесины и ригеля для них тоже делают из этого материала. Вообще, деревянные ригеля — это обычный брус, края которого могут быть оформлены в четверть или в шип.

Каким может быть бетонный ригель

Чаще всего железобетонные ригеля соединяют стойки каркаса здания. Они служат опорой для перекрытий. В таком случае бетон используется высоких марок — от В22 до В60. Выбор зависит от этажности здания, а еще от требуемой прочности конструкции. Для повышения надежности и прочности делают два пояса армирования. Арматуру применяют высокопрочную. Все нормативы прописаны в ГОСТ 13015.3. Технические условия, типоразмеры указаны в ГОСТ 18980-2015.

Выдержка из ГОСТ 18980-2015

Формы и виды

Перемычки, которые служат опорой для перекрытий, часто называют ригелем перекрытия. По форме они бывают трех видов: с одной и двумя полками или без полок. Те, которые с одной полкой применяют по краям конструкции. На них можно уложить только край одной плиты. С двумя — ставят по центру. На две полки можно уложить перекрытие с двух сторон.

  • С одной полкой (выступом) — для укладки плиты перекрытия с одной стороны. Их еще называют однополочными.
  • С двумя полками (двухполочные) применяются для центральных пролетов. Они служат опорой для двух плит перекрытия с двух сторон. Есть две модификации — под обычные стойки и под колонны. Маркировка одинаковая, разные формы основания:
    • для стоек и колонн под укладку плит разного типа:
      • РДР — ребристые;
      • РДП — пустотные;
    • РКП — консольные — для опирания пустотных плит балконов.
  • Бесполочные — по форме похожи на двухполочные, но полки очень малого размера. Снова-таки, есть для плит разного типа:
    • РБР — ребристых;
    • РБП — пустотных;
  • Просто буква «Р» — железобетонный ригель с прямоугольным сечением.

Как видите, есть ригеля для ребристых и пустотных перекрытий. Они отличаются прочностью бетона, размерами и мощностью армирования. Форма же совпадает.

Расшифровка маркировки

В маркировке указана полная информация о железобетонном элементе. Она состоит из цифр, латинских букв и кириллицы. Обозначение разделено на блоки при помощи тире. Всего может быть три блока:

  • В первом указан тип балки, его размеры в дециметрах. Кодировку типа ригеля можно посмотреть в пункте выше.
  • Второй блок содержит информацию о типе использованной арматуры и несущей способности в килоньютонах на метр длины.
  • Третий — информацию об использованном бетоне, если он имеет особые свойства: повышенную огнестойкость, сейсмоустойчивость, переносимость химических сред и т.д.

Несколько типов ригелей из железобетона с маркировкой и размерами по стандарту

Вообще, тема эта обширная, надо иметь под рукой много таблиц, так как неспециалисту помнить все кодировки нереально. Рассмотрим несколько примеров — РДП 6.56-110АIV-На.

  • РДП — ригель двухполочный для пустотных плит. Размеры расшифровываются следующим образом: 6.56 — высота ригеля 6 дм или 60 см (600 мм), длина 56 дм, это 560 см или 5600 мм.
  • 110AIV — расшифровывается как стальная арматура из стали AIV, несущая способность — 110 кН/м.
  • На — буква «Н» — бетон с нормальной паропроницаемостью. Буква «а» — в конструкцию добавлены дополнительные закладные элементы.

Железобетонные ригеля должны иметь строповочные отверстия или монтажные петли для подъема при помощи техники. Продавать изделия с ненапряженной арматурой можно при прочности бетона не ниже 70% в теплое время и 85% в зимнее. Ригеля для межэтажных перекрытий должны иметь отпускную прочность не ниже 90%. В бетоне не должно быть трещин. Допускаются небольшие поперечные усадочные волосяные трещины толщиной не более 0,1 мм.

В чем разница между напряжением смятия, сдвигом и напряжением отрыва?

Загрузить эту статью в формате .PDF

Соединение — это основная инженерная функция. Например, при соединении двух деталей болтами могут учитываться свойства материала и силы нагрузки. Здесь мы сосредоточимся на предварительном натяге, сдвиге и отрыве болтового соединения. Тем не менее, проектировщики должны учитывать несколько инженерных принципов, включая внутренние и внешние нагрузки, которые обсуждались в ряде статей по Machine Design’s 9.Сайт 0006.

Инженеры могли знать об этих нагрузках еще в школе, но одним из факторов, усложняющих то, что может показаться простым болтовым соединением, является усилие зажима, или предварительная нагрузка. Для расчета соединений без предварительного натяга можно использовать стандартные формулы сдвига и подшипников, описанные далее в этой статье. Однако предварительная нагрузка часто является фактором усталостной долговечности сустава; он создает растягивающие усилия и может способствовать ползучести.

Важно рассчитать правильную площадь. В зависимости от конструкции штифтовое или болтовое соединение может распределять нагрузку по нескольким поверхностям. На втором изображении нагрузка будет распределяться по удвоенной площади.

В жесткой сборке предварительная нагрузка выше, чем рабочая нагрузка, поэтому рабочая нагрузка будет или должна оказывать незначительное влияние на силы натяжения крепежа. Это уменьшает усталостное разрушение, даже когда применяется динамическая переменная нагрузка. Это применимо только в том случае, если проектировщик учел разницу прочности на растяжение и предела выносливости крепежного изделия. Циклическая нагрузка на соединение будет рассчитана на предел выносливости, а не на предел прочности крепежного элемента. Например, если крепеж имеет минимальную прочность на растяжение около 150 тысяч фунтов, а предел выносливости составляет 15 тысяч фунтов, соединение при циклической нагрузке не сможет превысить 15 тысяч фунтов или может преждевременно выйти из строя из-за усталости.

Согласно техническому меморандуму по определению нагрузки на болты, опубликованному НАСА, болты обычно должны создавать зажимное усилие, которое при правильной конструкции будет воспринимать менее 20% внешних нагрузок на болты. Большая часть работы выполняется за счет энергии сжатия, возникающей на фланцах при затяжке болтов.

На предварительную нагрузку влияют многие переменные, в том числе предел прочности при растяжении, отделка, форма головки и смазка. Смазочные материалы снижают крутящий момент, необходимый для создания зажимного усилия. Покрытия могут уменьшить или увеличить требуемый крутящий момент. Умножение стандартного крутящего момента без смазки на 0,45–1,70 может компенсировать смазку и покрытие. Например, молибденовая смазка, пленка и паста могут снизить крутящий момент, необходимый для создания надлежащего усилия зажима, на 30%, 40% или 45% соответственно. К сожалению, не существует простого и абсолютно надежного способа рассчитать точную предварительную нагрузку, необходимую для каждого применения (дополнительную информацию см. в разделе «Расчет правильной предварительной нагрузки для резьбовых креплений»). Такие факторы, как головка болта, тип резьбы, шайба и крепежные пластины, также помогают увеличить площадь поверхности, чтобы предотвратить проскальзывание, которое может привести к уменьшению предварительного натяга и потенциально вызвать проскальзывание или привести к другому виду отказа. Существуют стандарты, которые также могут помочь вам в предварительном натягивании креплений. Однако это не быстрое решение, поскольку каждый стандарт фокусируется на отдельном приложении или технологии. ASTM, ANIS, ASME, IOS и другие могут перекрываться, в то время как другие могут иметь пробелы между ними.

Спецификации ASTM для высокопрочных болтов A325 и A490 должны быть натянуты до 70% от минимального предела прочности на растяжение. В приведенной выше таблице показано это минимальное предварительное натяжение болтов для эмпирических размеров болтов. Процент может варьироваться, но это корректировка в зависимости от предела текучести смещения материала. Для жестких стальных деталей основное указание, данное в Справочнике механика, заключается в том, чтобы затянуть крепежные детали до 75% смещения предела текучести или условного предела текучести. Меньшие крутящие моменты следует учитывать для гибких соединений — соединений с прокладками или узлов, подверженных воздействию высоких температур.

 

Федеральное авиационное управление предлагает следующий пример: «Усилие зажима, создаваемое правильно натянутым крепежным элементом, обычно составляет около 75 % испытательной нагрузки. Испытательная нагрузка болта SAE J429 Grade 2 составляет 4250 фунтов. Результирующая сила зажима:

4250 * 0,75 = 3187,5 фунта.

Величина крутящего момента, необходимая для достижения этой нагрузки, приблизительно равна:

T = K*D*Fp

где:

T = крутящий момент болта в дюйм-фунтах

K = коэффициент трения (безразмерный)

D = номинальный диаметр болта (дюймы)

Fp = осевое усилие зажима (фунты)

Подстановка чисел в уравнение:

T = 0,2 * 0,375 * 3188 = 239,1 дюйма фунтов или примерно 20 фут-фунтов.

Таким образом, сухой болт SAE Grade 2 должен быть затянут примерно с усилием 20 футо-фунтов. для достижения силы зажима 3188 фунтов. Однако в Техническом меморандуме НАСА упоминается, что болты могут составлять от 65% до 90% предела текучести материала. Опять же, это показывает, что диапазон болтового соединения может варьироваться в зависимости от применения, коэффициента безопасности, стандартов и того, насколько вы консервативны в расчетах. По данным НАСА, в целом также можно с уверенностью предположить, что погрешность для ручных динамометрических ключей на смазанных крепежных элементах составляет +/- 25%. Однако при использовании прибора для измерения нагрузки фактор неопределенности предварительной нагрузки может быть уменьшен до +/- 5 %.

Напряжение подшипника

Свойства подшипника — это силы, действующие на отверстие, через которое проходит болт. Испытание на подшипник должно определить, может ли быть какая-либо деформация отверстия. Предварительное нагружение снижает усилия смятия, но не все болтовые соединения предварительно нагружены. Чтобы рассчитать напряжение смятия, разделите усилие на площадь контакта между крепежным элементом и отверстием. Теоретически часто это простая площадь опорной поверхности.

δ b =P/A b

Где …

δ b = опорная сила

P = осевые силы, действующие на крепеж или пластину

A b = опорная поверхность длина контактной площадки, умноженная на диаметр отверстия. Если есть зазор, то более точным будет умножение ответа на число Пи, деленное на четыре. Ни одно из этих уравнений не учитывает, что напряжение не распределяется равномерно по диаметру отверстия. Распределение напряжения ближе к эллипсу с большей силой в направлении осевой силы. Добавление большего количества креплений снижает нагрузку на опору за счет увеличения площади нескольких отверстий.

Расчет отрыва аналогичен другим уравнениям напряжения (сила, деленная на площадь). Однако, в отличие от некоторых других, вы можете выбрать, в какой точке рассчитывать площадь. Область отрыва иногда берут от центра отверстия под болт к внешней стороне материала, увеличивая площадь на радиус отверстия. Более консервативный подход состоит в том, чтобы взять область от края отверстия под болт до края материала.

 

Напряжение сдвига 

Для болтовых соединений без предварительного напряжения сдвига напряжение рассчитывается как напряжение смятия: сила по площади. Как и напряжение подшипника, это также среднее напряжение, и максимальный сдвиг будет выше. Если болтовое соединение не имеет разделения или зазора, может возникнуть ситуация прямого сдвига — сдвига без изгиба.

τ = V/A сдвиг

где:

τ = напряжение сдвига

V = усилие

A сдвиг = площадь сдвига

прямое напряжение сдвига уменьшает идеалы, так как они уменьшают внешние напряжения и уменьшают их. проскальзывание. Однако даже предварительно нагруженные соединения могут подвергаться чрезмерным нагрузкам, ударным нагрузкам или ползучести, которые снижают предварительную нагрузку и могут вызвать сдвиг при изгибе. Иногда называемая поперечной нагрузкой, она определяется, как правило, заранее полученным уравнением:

Это все еще упрощенный способ проектирования болтового соединения. Имейте в виду, что важно понимать все потенциальные нагрузки и то, как они будут действовать на суставы. Изгибающее напряжение на балке может увеличить растягивающие и сдвигающие напряжения на болтах. (Способ визуализировать изгиб балки см. в разделе «В чем разница между диаграммами балки?».) срезать материал, окружающий отверстие.Для предотвращения отрыва рекомендуется, чтобы расстояние от края материала до края отверстия было равно, по крайней мере, диаметру отверстия.Соотношение диаметра края к диаметру отверстия находится в диапазоне от 1,5 до 2,0 являются общими.

AISC J3.4 примерно соответствует соотношению 1,5, где AISC J3.5 указывает, что расстояние от отверстия под болт до края материала должно быть в 12 раз больше толщины соединяемой детали, но не более 6 дюймов. Для расстояние между болтовыми отверстиями равно 24-кратной толщине более тонкого корпуса/детали, но не более 12 дюймов.

 

Концентрации напряжений могут рассеяться относительно быстро, но расстояние до края материала или другая концентрация напряжений могут вызвать напряжения отрыва. То же самое отношение края к отверстию также может дать представление о расстоянии между отверстиями для болтов. Для компании важно определить, каким стандартам и формулам должны следовать инженеры, чтобы соединения проектировались единообразно и сводились к минимуму вариации. В Интернете есть ресурсы, такие как калькуляторы расстояний. В идеале они должны показывать, как они рассчитываются или каким стандартам они следуют. Если нет, просто используйте их в качестве оценок или чего-то, с чем можно сверить свою работу.

Запас прочности

Коэффициент безопасности будет изменяться в зависимости от натяжения крепежных деталей, прочности материала и т. д. Использование предварительного натяга уменьшит усилия сдвига и опоры, поскольку движение в соединении уменьшается за счет сил трения или сжатия. (Чтобы узнать больше о том, как внешние нагрузки влияют на упругий центр крепежа, см. раздел «Как группы болтов реагируют на внешние нагрузки».)

Коэффициент безопасности и запас прочности можно изменить, чтобы обеспечить предварительную нагрузку. Обратите внимание, что эта нормальная сила изменит запас прочности. Существует множество уравнений для коэффициентов безопасности и запасов прочности. Ниже показано, что допустимые напряжения обычно делятся на фактические напряжения. Если вы проектируете что-то легкое, а запас прочности близок к нулю, но вы не учли предварительную нагрузку, в стыке может не хватать запаса прочности.

мс = ( T A /P B ) -1

Где:

MS = Маржа безопасности

T A = Тенсибил. Допустимый

P

A = TENSILILE LALLABLE

P

99544444444. = Суммарная осевая нагрузка на болт

Для обеспечения запаса прочности на сдвиг просто замените растягивающую и осевую на сдвиг. Для комбинированного изгиба и сдвига можно оставить:

где:

R b = Суммарная допустимая осевая нагрузка на болт/изгиб

R τ = (Коэффициент запаса прочности*сила)/допустимый сдвиг

Некоторые расчеты будут включать значение предварительного натяга, где сила растяжения болтов умножается на сумму квадратного корня из усилий сдвига и изгиба. У разных компаний есть свои собственные уравнения, которые они оттачивали на протяжении многих лет. Без этого опыта при проектировании болтового соединения важно найти экспертов или экспертные справочные материалы. Они не так просты, как могло показаться вам после знакомства с курсом статики в колледже.

Ищете запчасти? Перейдите на SourceESB.

Загрузите эту статью в формате .PDF

Основы базового болтового соединения — SmartBolts

  • Что происходит при затягивании болта?
  • Должен ли я затянуть головку болта или гайку?
  • Что такое предварительная нагрузка болта и почему она важна?
  • Почему откручиваются болты?
  • Что такое пробная нагрузка и чем она отличается от предела текучести и предела прочности?

Что происходит при затягивании болта?

При использовании традиционного гаечного ключа для затягивания болта крутящий момент, прилагаемый к гайке, заставляет ее скользить вверх по наклонной плоскости резьбы. Это относительное движение между гайкой и болтом пытается уменьшить расстояние между опорными поверхностями болта и гайки. Этот размер представляет собой длину захвата болтового соединения. Когда элементы соединения внутри захвата оказывают сопротивление, болт начинает растягиваться, как жесткая пружина, создавая натяжение и одновременно сжимая компоненты вместе, создавая крайне важное усилие зажима.

Должен ли я затянуть головку болта или гайку?

Допускается любой из них, однако значение крутящего момента, определенное для затяжки головки, не обязательно относится к затяжке гайки. Затягивание головки по отношению к гайке может привести к различным факторам гайки и, следовательно, к изменению крутящего момента, необходимого для достижения надлежащего предварительного натяга.

Что такое предварительная нагрузка болта и почему она важна?

Предварительное натяжение — это натяжение, создаваемое крепежным элементом при его затягивании. Эта растягивающая сила в болте создает сжимающую силу в болтовом соединении, известную как усилие зажима. Для практических целей усилие зажима в ненагруженном болтовом соединении считается равным и противоположным предварительному натягу. 1  Если надлежащая предварительная нагрузка и, следовательно, усилие зажима не создаются или не поддерживаются, вероятность возникновения различных проблем, таких как усталостное разрушение, отделение соединения и самоослабление из-за вибрации, может негативно сказаться на болтовом соединении, что приведет к его разрушению. .

1   Обычно, но не всегда. Просмотрите Bickford (стр. 192, Bickford, 1995 г.) для получения дополнительной информации об исключениях.

Почему откручиваются болты?

Возможных причин ослабления болтов в процессе эксплуатации может быть множество. Когда мы говорим «ослабить», мы имеем в виду потерю натяжения или предварительную нагрузку. Вот пять основных причин:

  • Вибрация, которая может создавать относительное поперечное перемещение скрепляемых материалов, что приводит к самоотвинчиванию гайки.
  • Ослабление болтового соединения после затяжки из-за заедания или проскальзывания прокладки.
  • Упругие взаимодействия возникают, когда в болтовом соединении присутствует несколько болтов. Дополнительная сила, прилагаемая к элементам соединения при затягивании болта, может повлиять на величину натяжения других ранее затянутых болтов. Упругие взаимодействия могут как увеличивать, так и уменьшать предварительную нагрузку болта, что еще более затрудняет ее прогнозирование.
  • Колебания температуры компонентов.
  • Недостаточная начальная предварительная нагрузка, развиваемая при установке

Конструкция болтового соединения может свести к минимуму релаксацию и залегание, а обеспечение достаточного предварительного натяга при установке может снизить воздействие вибрации и вероятность относительного поперечного смещения. Другими словами, правильно сконструированные болтовые соединения, которые должным образом предварительно нагружены, не должны самоослабляться!

Что такое пробная нагрузка и чем она отличается от предела текучести и предела прочности?

Каждое из этих основных механических свойств помогает определить ожидаемую прочность на растяжение конкретного крепежного изделия и может быть измерено в единицах силы. В системах USCS и SI сила измеряется в фунтах силы (фунт-сила) и ньютонах (Н) соответственно. Поскольку прочность крепежных изделий, как правило, довольно велика, эти силы также обычно указываются в килофунтах-силах (klbf) и килоньютонах (кН).

Пробная нагрузка определяется как максимальное растягивающее усилие, которое можно приложить к болту и которое не приведет к пластической деформации. Другими словами, материал должен оставаться в своей упругой области при нагрузке до расчетной нагрузки. Пробная нагрузка обычно составляет от 85 до 95% предела текучести.

Предел текучести может быть определен как сила растяжения, которая вызовет заданную величину остаточной деформации (чаще всего 0,2%) в конкретном крепежном элементе.

Предел прочности при растяжении может быть определен как максимальное усилие, которое определенный крепежный элемент должен выдерживать до разрушения.

Примечание:   Термин прочность в этом контексте отличается от напряжения тем, что он определяется для конкретной области напряжения болта и представлен в единицах силы.