Файл: Брудка Я. Легкие стальные конструкции.pdf

где d — диаметр сварной точки; g — толщина соединяемого элемента; g \ — толщина наиболее тонкого из соединяемых элементов; ki, — допускаемое сдвигающее напряже­ ние сварной точки; kds— допускаемое условное давление на сварную точку.

Допускаемое сдвигающее напряжение принимается таким же, как для угловых швов, в зависимости от допускаемого растягивающего нап­ ряжения для исходного материала. Величина допускаемого давления устанавливается как дополнительное условие и дифференцируется в за­ висимости от типа стыка.

Принимаются следующие значения допускаемых напряжений k свар­ ных точек (где k — допускаемое напряжение основного металла):

где kai — допускаемое напряжение на сдвиг сварной точки (£Os= 0,4 k).

Значение напряжения kQs необходимо постоянно проверять при изго­

щего момента или скалывающего усилия, производится так же, как для заклепочных соединений.

Стыки с рельефной сваркой давлением рассчитывают аналогично стыкам с точечной сваркой.

В стыке в направлении действия силы размещают по меньшей мере две сварные точки и не более пяти точек в одном ряду. В несущих сты­ ках расстояния между сварными точками (рис. 3-30) должны быть сле­ дующими:

в направлении действия силы

е = (3 -f- 6) d;

от края элемента до сварной точки в направлении действия силы

е1 = (2,5 ч- 4,5) d-

от края элемента до сварной точки в направлении, перпендикуляр­ ном к направлению действия силы,

е2 = (2 + 4)d.

В стыках с прихватными швами расстояния между сварными точка­ ми должны быть равны:

в стыках без элементов жесткости, подвергающихся сжатию е = 8 d или е —20 g (d — диаметр сварной точки, g — толщина наиболее тонко­ го листа металла в стыке);

встыках с элементами жесткости, подвергающихся сжатию е = 1 2 d

или е —30 g ,‘

встыках без элементов жесткости, подвергающихся растяжению,

е— 12d или 6=30,?;

встыках с элементами жесткости, подвергающихся растяжению, е =

—18 d или е= 45 g.

Принимается меньшая из двух приведенных величин. Расстояние от края до сварной точки не должно превышать половины величины рас­ стояния между двумя сварными точками.

Пример 3-3. Рассчитать сварной стык двух листов металла с накладками, подвер­ гающийся воздействию растягивающей силы Р =5000 кгс.

Допускаемые напряжения для металла и сварных точек:

k = 1600 кгс/см2;

kts =0,65-1600 = 1040 кгс!см2-,

kds = 2,5-1600 = 4000 кгс!см2.

Соединение двухсрезное. Сечение листов металла 80X4 мм\ сечение накладок

80X2,5 мм.

Напряжение в металле и накладках равны:

74

Расчетный диаметр сварной точки принимается 7 мм. Предельная нагрузка сварных точек равна:

Сварные точки, роликовые швы и швы, полученные при рельефной сварке, на рисунках надо обозначать в соответствии с рекомендациями,

указанными в нормах PN-64/M-01139 [159].

3.4.БОЛТОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Влегких стальных конструкциях болтовые соединения делают в мон­ тажных стыках, выполняемых на стройке, что значительно ускоряет монтаж конструкции. В стандартизированных конструкциях такие сое­ динения выполняют во время сборки мелких элементов на стройке, что позволяет смонтировать конструкцию, затратив времени на монтаж на 30% меньше, чем при сварке.

При соединении листов металла толщиной менее 4 мм можно приме­ нять болты с накатанной резьбой по всей длине стержня [25]. В этом случае давление болта на стенку отверстия осуществляется нарезкой.

Монтажные отверстия для болтов, пробиваемые или просверливае­

мые в листовом металле толщиной 4 мм и более и развертываемые во время монтажа, должны иметь диаметр меньше на 0,5 мм.

Согласно требованиям норм PN-67/B-06200, выход резьбы стержня болта должен быть целиком погружен в подкладную шайбу и кончаться за пределами соединяемых элементов. Допускается углубление нарезки болта на два витка.

При подборе диаметров болтов в соответствии с толщиной соединяе­ мых элементов можно пользоваться рекомендациями, приводимыми для заклепок. Однако лучше болты применять больших диаметров и не сле­ дует использовать тоньше 10 мм.

Проектирование стыков производится теми же способами, что и для обычных стальных строительных конструкций.

Испытания, проведенные в США, показали, что если расстояние между болтами велико, то разрушение стыка происходит при меньшей нагрузке, чем определяемая прочностью металла в ослабленном сече­

нии. Поэтому американские нормы [148] рекомендуют, чтобы напряже­ ния в таком сечении были меньше допускаемых или установленных по формуле:

большими, чем в обычных элементах стальных конструкций, например: расстояние между болтами

е = 3,5 d;

расстояние от края элемента до оси болта в направлении, параллель­ ном направлению действия силы,

ех = 2,5 d;

расстояние от края элемента до оси болта в направлении, перпенди­ кулярном направлению действия силы,

е2 ■■=2d.

Максимальные расстояния необходимо устанавливать в соответствии с нормами PN-62/В-03200.

3.5.ЗАКЛЕПОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Влегких стальных конструкциях заклепочные соединения использу­ ют в немногочисленных случаях:

в стыках стальных элементов высокой прочности 80—100 кгс/мм2, так как обычно сталь этих марок трудносвариваемая или несвариваемая вообще;

в заводских стыках, выполненных в основном с помощью точечной

сварки давлением в тех их частях, где число листов металла превышает 3 или если их суммарная толщина больше 15 мм;

в монтажных стыках, если нужно давать очень много болтов. Но да­ же в этом случае для уменьшения размеров соединительных деталей вы­ годно применять болты из высокопрочной стали (без сжатия стыка), а не заклепки.

В других решениях заклепочные соединения применять не следует. Общие принципы проектирования и расчета заклепочных соединений тонких листов металла такие же, как и толстых. Заклепки диаметром

Расстояния между заклепками в стыке должны быть такими же, как между болтами. Для расчета заклепки берется диаметр отверстия в сое­ диняемых элементах.

76

З а к л е п о ч н ы е с о е д и н е н и я с п р о б и т ы м и о т в е р с т и я ­ ми характеризуются меньшей прочностью, чем со с в е р л е н ыми о т в е р с т и я ми . Снижение прочности особенно велико при повторяю-, щейся статической нагрузке.

Заполнение отверстия и прижатие листов металла друг к другу при холодной клепке достигаются вследствие давления, оказываемого кле­ почным аппаратом, и пластической осадки стержня. Степень заполнения заклепочного отверстия зависит от формы замыкающей головки заклеп­ ки. Лучшие результаты достигаются при формировании плоских замы­ кающих головок. При холодной клепке достигается лучшее заполнение отверстия, чем при горячей, так как во время остывания заклепка всег­ да подвергается некоторой усадке. Заклепки, выполняемые способом холодной клепки, также имеют предварительное растягивающее напря­ жение в стержне, возникающее вследствие отрыва головок пакетом ли­ стов, упруго сжатых при клепке.

3.6. КЛЕЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Склеивание металлов впервые было применено в авиационной про­ мышленности около 30 лет назад. В строительстве до недавнего време­ ни склеивание для соединения конструктивных материалов применялось только от случая к случаю. В течение последних 10 лет многие научные учреждения разных стран занимались вопросами широкого применения

с к л е и в а н и е м но сравнению с другими методами соединения имеет следующие достоинства:

равномерное распределение напряжений в соединении, достигаемое благодаря действию усилия на всю плоскость прилегания материалов, если только соединяемые листы металла не слишком тонки. В противо­ положность другим способам соединений можно легко проектировать стыки, в которых проявляются небольшая концентрация напряжений или дополнительные предварительные напряжения. Это особенно вы­ годно в элементах, подвергающихся динамической нагрузке;

снижение массы элементов вследствие уменьшения количества фа­ совок и накладных деталей, но только по сравнению со сварными или заклепочными соединениями;

полную защиту от коррозии прилегающих друг к другу плоскостей; возможность соединения стали с другими конструктивными материа­

лами или заполнителями.

Кл е е в ы е с о е д и н е н и я имеют следующие недостатки, ограничи­ вающие пригодность данного метода для соединения легких элементов:

поверхности соединяемых элементов должны быть подготовлены для: склеивания, что обходится дороже, чем подготовка элементов к соеди­ нению другими методами;

стоимость оборудования для склеивания значительно выше стоимо­ сти оборудования для сварки плавлением или давлением. Оборудование

77