Detaillierte Beschreibung der Bolzenverbindungen für Stahlkonstruktionen

Schrauben für Stahlkonstruktionen Sie unterscheiden sich in Verbindungsformen, Kraftübertragungsmechanismen und Konstruktionsverfahren deutlich von gewöhnlichen mechanischen Schrauben. Je nach Beanspruchungsklasse, Betriebsbedingungen und Konstruktionsanforderungen werden Verbindungen im Stahlbau hauptsächlich in zwei Kategorien eingeteilt: gewöhnliche Schraubverbindungen und hochfeste Schraubverbindungen. Jeder Verbindungstyp variiert stark in Bezug auf Präzisionsanforderungen, Lochdurchmesserstandards, Kraftübertragungsprinzipien und anwendbare Szenarien.

1. Gewöhnliche Bolzenverbindungen

Gewöhnliche Schrauben werden basierend auf der Fertigungsgenauigkeit in die drei Präzisionsklassen A, B und C eingeteilt. Die Güteklassen A und B sind raffinierte Bolzen, während es sich bei der Güteklasse C um grobe Bolzen handelt. Sofern nicht anders angegeben, werden standardmäßig grobe Schrauben der Güteklasse C für konventionelle Verbindungen in Gebäudestahlkonstruktionen verwendet. In Bezug auf Form und Struktur umfassen gewöhnliche Schrauben Sechskantschrauben, Doppelschrauben, Senkkopfschrauben und andere Arten.

Rohbolzen der Güteklasse C zeichnen sich durch eine geringe Bearbeitungsgenauigkeit und einen großen Wandabstand aus. Sie werden hauptsächlich für die Vormontage von Stahlkonstruktionswerkstätten, das Vorspannen von genieteten Bauteilen, die vorübergehende Positionierung und Befestigung vor dem formellen Einbau hochfester Schrauben und die vorübergehende Befestigung vor dem Knotenschweißen verwendet. Wenn sie als feste Schrauben verwendet werden, müssen sie nach der Ausrichtung der Komponenten vollständig angezogen werden und mit zuverlässigen Lockerungsmaßnahmen ausgestattet sein, um ein Lockern und Versetzen während der Konstruktion zu verhindern.

1.1 Verfeinerte Schrauben (Klasse A/B)

Raffinierte Schraubenverfügen über eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit, kleine Schraubentoleranzen und ein minimales Montagespiel, wodurch ein fester Sitz zwischen der Schraubenstange und dem Schraubenloch erreicht wird. Sie stellen strenge Anforderungen an die Präzision der Lochherstellung und die Bearbeitungsgenauigkeit der Schraubenstangen und müssen beim Einbau durch leichtes Klopfen statt durch heftiges Klopfen befestigt werden. Raffinierte Schrauben eignen sich für präzise Strukturverbindungen, die häufig demontiert und montiert werden müssen oder sich nicht nieten lassen. Sie werden hauptsächlich bei der Montage mechanischer Geräte eingesetzt und seltener beim Bau von Stahlkonstruktionen.

2. Hochfeste Schraubenverbindungen

Je nach mechanischem Konstruktionsmodus werden hochfeste Schrauben für Stahlkonstruktionen in Reibungs- und Lagerschrauben unterteilt. Die beiden Typen sind im Material, in der Spezifikation und in den mechanischen Eigenschaften identisch und unterscheiden sich lediglich in den Designkriterien für die Schlupfkontrolle und den Mechanismen zur Fehlerbeurteilung. Hinsichtlich der Strukturformen werden sie in hochfeste Schrauben mit großem Sechskant und hochfeste Schrauben vom Torshear-Typ eingeteilt.

2.1 Kraftschlüssige hochfeste Bolzenverbindung

Hochfeste Schrauben vom Reibungstyp verdichten die Verbindungsplatten durch die Vorspannkraft der Schrauben und übertragen äußere Lasten durch Haftreibung, die an der Kontaktfläche der Stahlplatten erzeugt wird. An der Verbindungsstelle ist kein Schlupf zulässig und die Schrauben dürfen keiner Scherkraft ausgesetzt sein. Jeder Schlupf auf der Plattenoberfläche wird als Verbindungsfehler gewertet. Um den Reibungskoeffizienten zu verbessern, kann die Kontaktfläche von Stahlbauteilen durch Sandstrahlen und Kugelstrahlen behandelt werden, um eine gleichmäßige Rostoberfläche zu bilden, die die Rutschfestigkeit erhöht und die Schraubenanordnung optimiert. Der Montagelochdurchmesser hochfester Reibungsschrauben ist 1,5 mm bis 2,0 mm größer als der Nennschraubendurchmesser.

2.2 Hochfeste Bolzenverbindung vom Lagertyp

Hochfeste Bolzen vom Lagertyp übertragen Lasten auf Grundlage der Plattenoberflächenreibung unter normalen Arbeitsbedingungen. Wenn die Last die Reibungstragfähigkeit überschreitet, ist ein geringfügiger Gelenkschlupf zulässig, und die Spannung wird gemeinsam durch den Scherwiderstand der Bolzenstangen und den Lagerdruck der Plattenlochwände getragen und übertragen. Die Versagensarten stimmen mit denen gewöhnlicher Schrauben überein, nämlich Bolzenscherversagen oder Bruchversagen des Stahlplattenlagers. Der Montagelochdurchmesser von hochfesten Lagerbolzen ist 1,0 mm bis 1,5 mm größer als der Nennbolzendurchmesser. CNC-Bohrmaschinen und Bohrvorrichtungen werden für präzise Lochbohrungen priorisiert, um die Genauigkeit der Lochposition sicherzustellen.

Hauptunterschiede zwischen den beiden Arten hochfester Schrauben: Reibungsschrauben zeichnen sich durch ein rutschfestes Konstruktionskriterium mit höherer Sicherheitsmarge und Stabilität aus und eignen sich für Strukturen unter Vibrationsbelastung, dynamischer Belastung und großen Belastungsbedingungen; Lagerbolzen ermöglichen einen begrenzten Schlupf und verfügen über eine höhere Tragfähigkeit, anwendbar für statische Laststrukturen.

2.3 Hochfeste Schraubenbaugruppe mit großem Sechskant

Eine komplette hochfeste Schraubenbaugruppe mit großem Sechskant besteht aus einer hochfesten Schraube, einer Mutter und zwei Unterlegscheiben.

Vor dem formellen Bau werden Rohbolzen zur temporären Befestigung und präzisen Ausrichtung der Bauteile verwendet. Nach der Kalibrierung werden die groben Schrauben in der Schraubengruppe der Reihe nach von der Mitte zu beiden Seiten durch hochfeste Schrauben ersetzt, gefolgt vom anfänglichen Anziehen, wiederholten Anziehen und endgültigen Anziehen. Bei der Montage muss auf jeder Seite der Bolzenstange eine Unterlegscheibe angebracht werden.

Drehmomentnormen für die Konstruktion: Das anfängliche Anzugsdrehmoment beträgt 50 % des endgültigen Anzugsdrehmoments; Das wiederholte Anzugsdrehmoment entspricht dem endgültigen Anzugsdrehmoment, wodurch Montagelücken vermieden und die Vorspannkraft der Schrauben gleichmäßiger gestaltet werden. Die Berechnungsformel für das endgültige Anzugsdrehmoment: Tc=K×Pc×d. Wobei: Tc=endgültiges Anzugsdrehmoment (N·m); K=Drehmomentkoeffizient; Pc=Konstruktionsvorspannkraft (kN); d=Nennbolzendurchmesser (mm). Drehmomentschlüssel müssen vor jedem Gebrauch kalibriert werden, um die Konstruktionsgenauigkeit zu gewährleisten.

2.4 Hochfeste Schraubenbaugruppe vom Torshear-Typ

Ein kompletter Torshear-Typhochfester Bolzen Die Baugruppe besteht aus einer Torshear-Schraube, einer Mutter und einer Unterlegscheibe, wobei anstelle doppelseitiger Unterlegscheiben nur eine Unterlegscheibe auf der Mutterseite angebracht ist.

Die Berechnungsformel für das anfängliche Anzugsdrehmoment: Tc=0.065×Pc×d. Wobei: Tc=anfängliches Anzugsdrehmoment (N·m); Pc=Konstruktionsvorspannkraft (kN); d=Nennbolzendurchmesser (mm). Zum endgültigen Festziehen wird ein spezieller Torshear-Schlüssel verwendet, der abgeschlossen ist, sobald der Pflaumenblütenschwanz am Schraubenende abgedreht ist. Torshear-Schrauben zeichnen sich durch eine hohe Kontrollierbarkeit der Konstruktionsqualität aus, wobei sich die Qualitätsüberwachung auf die Inspektion und Prozesskontrolle des gesamten Prozesses konzentriert.