Расчет заклепочных соединений

Расчет заклепочных соединений рассмотрим на примере стыка элемента конструкции (с сечением, состоящим из двух уголков), растянутого силами N (рис. 12.4).

Рис. 11.4

Рис. 12.4

Продольная сила в уголках уменьшается от величины N у краев стыка до нуля в сечениях Наоборот, усилие, растягивающее фасонный лист, увеличивается от краев стыка к середине и в сечениях (рис. 12.4) становится равным

На рис. 13.4, б, в показаны эпюры продольных сил в уголках и в фасонном листе для стыка, схематически изображенного на рис. 13.4, а.

При построении принято (как это обычно делается при расчете заклепочных соединений), что усилие, передаваемое фасонному листу через каждую заклепку, равно , где — число заклепок на одной половине стыка. Сумма продольных сил в уголках и в фасонном листе для любого сечения равна N.

Определим необходимую рабочую площадь поперечного сечения каждого уголка:

где - наибольшая продольная сила в одном уголке; [-допускаемое напряжение на растяжение.

Рис. 13.4

Необходимая полная площадь поперечного сечения уголка больше на площадь ослабления уголка в сечении II—II (см. рис. 12.4), в котором продольная сила имеет еще наибольшее значение. Если принять, что площадь ослабления составляет 15%

По найденному значению с помощью сортамента прокатной стали подбирают номер профиля уголка (равнобокого или неравнобокого).

Если заклепки размещаются в один ряд, то их диаметр не должен быть больше примерно одной трети ширины полки уголка; в противном случае головка заклепки может не разместиться на полке уголка. Диаметры заклепок рекомендуемые при разной ширине полки уголка, приведены в табл. 1.4. В этой же таблице указаны и рекомендуемые расстояния а от осей заклепок (при установке их в один ряд) до обушка уголка (см. рис. 12.4).

После выбора номера уголка и диаметра d заклепок определяют фактическое значение площади равное разности между полной площадью сечения выбранного уголка и площадью ослабления (при установке заклепок в один ряд), где — толщина полки уголка.

Таблица 1.4

Если отношение полученного таким путем значения к подсчитанному выше по формуле (10.4) больше единицы, то фактические напряжения в уголке меньше допускаемых. Если это отношение меньше то это означает, что фактические напряжения в уголке будут превышать допускаемые более чем на 3-4%; в таком случае следует выбрать другой уголок, с большей площадью поперечного сечения.

Касательные напряжения по плоскостям среза заклепок и напряжения смятия по площадкам контакта стержней заклепок с фасонным листом определяются из выражений

где — число плоскостей среза каждой заклепки; - толщина фасонного листа.

На рис. 10.4, в показаны односрезные заклепки , а на рис. 10.4, г, 12.4 и 13.4, а — двухсрезные .

Если толщина б фасонного листа больше суммы толщин, соединяемых полок уголков, то в формулу (13.4) вместо б следует подставить

В формуле (13.4) произведение представляет собой площадь условной поверхности смятия фасонного листа стержнем заклепки, за которую принимается проекция действительной поверхности смятия на плоскость, совпадающую с поперечным сечением уголка.

Напряжения подсчитанные по формулам (12.4) и (13.4), должны удовлетворять условиям прочности (8.4) и (9.4), т. е. должны удовлетворяться следующие неравенства:

Если толщина б фасонного листа не задана, то из выражения (14.4) находим необходимое число заклепок по условию прочности их на срез:

Полученное значение округляется в большую сторону до ближайшего целого числа. Затем оно подставляется в выражение (15.4), из которого находится толщина фасонного листа:

Если толщина 6 фасонного листа задана, то из выражений (14.4) и (15.4) определяют два значения числа заклепок, необходимых по условиям среза заклепок и смятия фасонного листа:

Большее из этих значений определяет число заклепок, которые необходимо установить с каждой стороны стыка.

Значения допускаемых напряжений для стали принимаются равными

Заклепки располагаются на уголке с таким расчетом, чтобы в направлении растягивающей силы расстояния между ними были равны а от краев листа и уголка — не менее

Ширина с фасонного листа в сечении (см. рис. 12.4), в котором действует максимальная продольная сила, равная N (см. рис. 13.4, в), определяется из условия прочности его на растяжение, которое при заклепках, расположенных в один ряд, имеет вид

Выражение представляет собой фактическую площадь сечения фасонного листа (с учетом ослабления его отверстием для заклепки).

Аналогичные условия прочности фасонного листа на растяжение должны выполняться для поперечных сечений, проведенных через центры любых заклепок; при этом значения продольных сил должны приниматься в соответствии с эпюрой, изображенной на рис. 13.4, в.