НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ФРИКЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ КОНТРОЛЯ НАТЯЖЕНИЯ БОЛТОВ
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ФРИКЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ КОНТРОЛЯ НАТЯЖЕНИЯ БОЛТОВ
DOI:
https://doi.org/10.22337/2587-9618-2025-21-4-162-176Ключевые слова:
фрикционное соединение, болтовое соединение, преднапряжение болтов, высокопрочные болтыАннотация
Несущая способность сдвигоустойчивого соединения зависит от двух величин: усилия натяжения болта и коэффициента трения между соединяемыми поверхностями. Надежное обеспечение заданного усилия натяжения необходимо для того, чтобы гарантировать проектную работу соединения. Известно несколько способов решения этой задачи, однако в настоящее время достаточно полно регламентирован и используется на практике только один – по моменту закручивания.
В данной статье проанализированы требования и указания зарубежной и отечественной нормативной документации, исследования, проведенные в этой области в строительной сфере и в смежных областях, выделены наиболее рациональные для дальнейшего изучения методы контроля натяжения болтов.
Предложена аналитическая модель напряженно-деформированного состояния болтового фрикционного соединения, определена зависимость усилия натяжения болта от угла поворота гайки. Полученные результаты сопоставлены с рекомендациями зарубежных норм.
Выполнено экспериментальное исследование процесса натяжения высокопрочных болтокомплектов различных диаметров – М16, М20 и М24. Описаны и проанализированы зависимости между углом поворота гайки, крутящим моментом и усилием в теле болта. Проведено сравнение полученных данных с предложенной расчетной моделью. Установлены углы поворота гайки, позволяющие достичь расчетного усилия натяжения болта.
Библиографические ссылки
Andrey Vasilkin, Roman Akhmetzyanov, Georgiy Zubkov and Ilya Vasilkin. Experimental determination of the tightening coefficient of bolts according to the din standard. E3S Web of Conferences 389, 01080 (2023).
Vasilkin A.A., Zubkov G.V., Prokaev S.A., Vasilkin I.A. Razmer ploshchadki treniya frikcionnogo boltovogo soedineniya [Friction area of a slip-critical bolt connection]// Stroitel'stvo: nauka i obrazovanie [Construction: science and education]. 2024. Vol. 14. Issue. 1. p. 4. URL: http://nso-journal.ru. DOI: 10.22227/2305-5502.2024.1.4.
Vasilkin A.A., Zubkov G.V. Metody kontrolya usiliya natyazheniya boltov sdvigoustojchivyh soedinenij [Methods for controlling the tension force of bolts in slip-critical connections]// Aktual'nye problemy stroitel'noj otrasli i obrazovaniya — 2023: sbornik dokladov IV Nacional'noj nauchnoj konferencii (g. Moskva, 15 dekabrya 2023 g.). Moskva : Izdatel'stvo MISI – MGSU [Current Issues in Construction and Education — 2023: Proceedings of the IV National Scientific Conference (Moscow, December 15, 2023). Moscow: Moscow State University of Civil Engineering Publishing House], 2024.
Василькин А.А., Зубков Г.В. Deformaciya elementov sdvigoustojchivyh soedinenij pri predvaritel'nom natyazhenii bolta [Deformation of slip-critical connection elements during pretensioning of the bolt].// Aktual'nye problemy stroitel'noj otrasli i obrazovaniya — 2024: sbornik dokladov V Nacional'noj nauchnoj konferencii (g. Moskva, 16 dekabrya 2024 g.). Moskva : Izdatel'stvo MISI – MGSU [Current Issues in Construction and Education — 2024: Proceedings of the V National Scientific Conference (Moscow, December 16, 2023). Moscow: Moscow State University of Civil Engineering Publishing House], 2025.
Martynov G.V., Monastyreva D.E., Makarov A.I., Morina E.A. Napryazhenno-deformirovannoye sostoyaniye friktsionnykh soyedineniy s lazernoy obrabotkoy kontaktnykh poverkhnostey [Stress-strain state of friction joints with laser treatment of contact surfaces]. Vestnik MGSU [Proceedings of the Moscow State University of Civil Engineering]. 2019. vol. 14. issue. 1. pp. 72–82. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.1.72-82. (In Russian)
Kovalenko A.I., Konin D.V., Nakhval′nov P.V., Solov′yev D.V. Eksperimental′noye issledovaniye koeffitsiyenta treniya friktsionnykh boltovykh soyedineniy [Experimental studyof the friction coefficient of friction bolted joints]. Stroitel′naya mekhanika i raschet sooruzheniy [Construction mechanics and calculation of structures]. 2022. № 4 (303), pp. 61-67. (In Russian)
Vedyakov I.I., Konin D.V., Nakhval′nov P.V. Eksperimental′noye issledovaniye friktsionnykh boltovykh soyedineniy iz vysokoprochnykh staley [Experimental study of friction bolted joints made of high-strength steels]. Promyshlennoye i grazhdanskoye stroitel′stvo [Industrial and civil construction]. 2022. № 7. pp. 24-33. (In Russian)
Monville J-M: Optimal tightening process of bolted joints. Int. J. Simul. Multisci. Des. Optim., 2016, 7, A4.
Chaki, Salim & Corneloup, G. & Lillamand, Ivan & Walaszek, Henri. (2007). Combination of Longitudinal and Transverse Ultrasonic Waves for In Situ Control of the Tightening of Bolts. Journal of Pressure Vessel Technology-transactions of The Asme - J PRESSURE VESSEL TECHNOL. 129. 10.1115/1.2748821.
Jacques Berenbak Evaluation tightening preloaded bolt assemblies according to EN 1090‐2 “Technical requirements for steel structures” for 95% reliability EN 1990 // Delft University of Technology. 2012.
Iosiflevich G.B., Stroganov G.B., Sharlovskij G.B. Zatyazhka i stoporenie rez'bovyh soedinenij [Tightening and locking threaded connections] 2nd edition, revised and expanded // М.: Mashinostroenie, 1985.
Chesnokov A.S., Knyazhev A.F.. Sdvigoustojchivye soedineniya na vysokoprochnyh boltah [slip-critical connections using high-strength bolts]// М.: Strojizdat, 1974.
Birger I.A., Iosiflevich G.B. Rez'bovye i flancevye soedineniya [Threaded and flanged connections]// М.: Mashinostroenie, 1990. – 368 pp.
V.D. Prodan, G.V. Bozhko, A.V. Vasil'ev, M.S. Fokina Utochnenie koefficienta osevoj podatlivosti rez'bovogo elementa raz"emnogo soedineniya [Specifying the axial ductility coefficient of a threaded element in a detachable connection]// TSTU Bulletin. 2016. Vol 22. № 4. pp. 674-678. DOI: 10.17277/vestnik.2016.04.pp.674-678.
Kulak G.L. High Strength Bolting for Canadian Engineers // Canadian Institute Of Steel Construction. 2005.
Bickford, J.H. (2007). Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints: Non-Gasketed Joints (4th ed.). CRC Press.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 International Journal for Computational Civil and Structural Engineering
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
