Нормы РФ, в частности СП 16.13330 устанавливают два способа контроля натяжения болтов во фрикционных соединениях:
- Контроль по моменту закручивания
- Контроль по углу поворота
У тех, кто не был на строительной площадке может возникнуть вопрос, какой из способов выбрать при проектировании узла.
Суть метода
Контроль по моменту закручивания предполагает применение динамометрического ключа. На нем выставляется значение требуемого момента и выполняется закручивание болта до отсечки.
Контроль по углу поворота гайки проще: на болт и элемент наносится риска и затем обычным гаечным ключом выполняется закручивание гайки до требуемого угла.
Как видно, оба метода просты технически, но контроль по углу поворота не требует специального оборудования.
1:0 в пользу контроля по углу поворота.
Расчетные положения
Расчет соединений регламентирован разделом 14.3 СП 16.13330.
Расчет соединений для различных методов отличается только тем, что коэффициент γh необходимо умножать на 0.9 при определении несущей способности одной плоскости трения, стянутой одним высокопрочным болтом по формуле (191) при контроле натяжения по углу поворота. Это указано в примечании к таблице 42. Так как коэффициент γh находится в знаменателе формулы, то несущая способность плоскостей трения с контролем натяжения болтов по углу поворота выше на 11.1%. Это делает метод контроля по углу поворота более предпочтительным, так как снижает количество болтов во фрикционном соединении.
2:0 в пользу контроля по углу поворота.
Требования к выполнению работ
Нормы РФ
Требования к выполнению работ регламентированы разделом 4.6
СП 70.13330.
Согласно пункту 4.6.8 СП 70.13330 динамометрические ключи должны иметь паспорт с отметкой метрологической лаборатории о проведении поверки. Тарировку следует выполнять не реже одного раза в смену, а также после каждой замены контрольного прибора или ремонта ключа.
А на ремонт ключ придется оправлять если его уронили или ударили, то есть частенько. Что бы работа не останавливалась придется приобретать запасной динамометрический ключ. Ещё большую опасность представляет то, что на практике ключ может быть нетарирован или монтажник, повредивший ключ решит об этом умолчать и не отправлять его в ремонт и на повторную тарировку.
А вот выполнять поверки, держать паспорт и вести журнал тарировки для обыкновенного монтажного ключа нет никакой необходимости. Таким образом, и тут контроль по углу поворота оказывается проще. Но есть значительный недостаток. Процедура контроля по углу поворота гайки в наших нормах описана только для болтов М24 класса прочности 10.9 и только для пакетов толщиной от 40 до 140 мм. В остальных ситуациях угол поворота должен определятся экспериментально.
2:1 в пользу контроля по углу поворота
Нормы других стран
На помощь могут придти американские рекомендации, а именно "Specification for Structural Joints Using High-Strength Bolts" и таблица 8.1 этих требований. В ней приведены углы поворота для болтов в зависимости от отношения длины болта к его диаметру и наклона граней скрепляемых элементов.
Таким образом если к 40 мм и 140 мм, скрепляемого пакета прибавить
24 мм (толщину гайки), 4 мм (толщина шайбы) и 4 мм (выступ конца болта за грань шайбы (не менее чем на один виток)) получаем 72 мм и 172 мм соответственно, что в свою очередь соответствует диапазону от 3 до 7,16(6) диаметров болта. Указанный в наших нормах угол поворота 180°±30° (150°-210°) (п. 4.6.10 СП 70.13330), пересекается с 180°+60° (180°-240°) приведенным в таблице 8.1 Specification for Structural Joints Using High-Strength Bolts для болтов длиной от 4 до 8 диаметров, скрепляющих элементы грани которых перпендикулярны оси болта. Это свидетельствует о близости методик определения и применимости данных, указанных в Specification for Structural Joints Using High-Strength Bolts при проектировании объектов на территории РФ. Однако нужно понимать, что принимая такое решение, Вы полностью берете ответственность за несущую способность соединения на себя.
Определение величин
При контроле натяжения по углу закручивания доступно одно значение в РФ и 5 значений по нормам США. Значения табулированы и нет никаких проблем в их определении.
При контроле по моменту закручивания необходимо предварительно определить момент по формуле (4.1) СП 70.13330 или пункту 12.3.15
СП 294.1325800. Эти формулы мало чем отличаются и значение всех моментов можно вычислить и записать.
Итого
Во всех ситуациях, где это допускают наши нормы, стоит применять контроль по углу поворота (правда ситуаций не много, вернее всего одна), в остальных случаях, что бы спать спокойно, придется применять контроль по моменту закручивания, до тех пор, пока не будут приведены соответствующие исследования и требуемые углы поворота не будут регламентированы отечественными нормами.