Важна експертна бележка: Това е архивен образователен текст, а не текуща спецификация на дизайна, статично изчисление или инструкции за производство и сглобяване. Оразмеряването и изпълнението на стоманени конструкции трябва да следва действащите разпоредби и стандарти, проекта на оторизиран инженер, документацията на производителя, контрола на материалите и заварените или механични съединения, както и предписаните мерки за безопасност.
Проектирането и изграждането на стоманени конструкции не е част от настоящата публична оферта на Savo Kusić. Днешният производствен фокус се състои от дървени прозорци, дървено-алуминиеви прозорци и врати по поръчка.
В стоманените конструкции има пръти, греди, съдове, повърхностни опори и др., съставени от валидни профили. Връзките трябва да свързват отделни профили по такъв начин, че да образуват структурни части, които действат като едно цяло. Това се постига само ако връзките могат безопасно да прехвърлят напреженията, възникващи между отделните части. Когато има само натиск във връзката между двете части, напрежението се предава чрез директен контакт между свързващите средства и елемента. В допълнение към неподвижните връзки има и подвижни връзки, които позволяват определени движения (фуги, централни тапи, тегличи, лагери и др.).
Нитове
За нитовете ще кажем само основното, защото днес те почти не се използват - заменени са от винтове. Това са тапи, подобни на гвоздеи, които се намират в отворите на съединяваните части и след това се занитват. Суровите нитове (фиг. 1) са направени от валцована кръгла стомана. При стоманените конструкции нитовете са занитени в яркочервен блясък. При занитване съществуващата необработена глава на нит се поддържа добре с подходящ инструмент. Крайната глава се оформя с помощта на чук, предимно пневматично задвижван, едва след като шийката на нита е напълно забита. За качеството на занитването е много важно шийката на нита да запълва напълно отворите. Диаметърът на нита е 1mm по-малък от диаметъра на отвора, шийката на нита трябва да бъде уплътнена чрез натиск или удари, преди крайната глава да придобие форма.
Фиг. 1 - а) Необработен нит; б) Нит с полукръгла глава; в) Нит с вдлъбната глава; г) Нит с полукръгла глава за котли
Напрежение и здравина на отделни нитове (статични)
Срезни връзки (фиг. 2) формират най-важната област на приложение на нитове в стоманени конструкции. В зависимост от броя на натоварените от срязване секции на шийката на нита се разграничават еднокомпонентни, двукомпонентни и многокомпонентни връзки (фиг. 3). С връзката, показана на фиг. 4 (връзка с двойно прекъсване) има симетрично състояние на напрежение.
Фиг. 2
Фиг. 3 - Еднокомпонентна и двукомпонентна връзка
Наляганията между вратата и обшивката на отворите зависят от дебелината на нитовете и размерите на съединяваните части; разпределението им е дадено от фиг. 4a. За практическото изчисление беше прието равномерно разпределение на напрежението по дебелината на листа (фиг. 4b). Разпределението на напрежението около обиколката на шийката на нита е дадено на фиг. 4c. За оразмеряване се изчислява с равномерно разпределение по диаметъра съгласно фиг. 4d. Средната стойност на σlm е напрежението в обвивката на отвора.
Фиг. 4 - Напрежения за обвивка на отвора; а) и в) реални; б) и г) обичайни допускания за изчисление
Общо изчисление на нитове
Якостта на срязване зависи основно от материала на нита. Когато се оценяват резултатите от изпитването, трябва да се има предвид, че материалът на нитовете е различен от този, от който са съединени листовете, и че здравината на материала на нитове се увеличава чрез занитване.
Якостта на натиск за обвивка на отвора, като най-висока стойност на натоварване, не е толкова ясно изразена, колкото якостта на срязване. Когато разстоянието e от края на листа не е твърде голямо, нитовете го разкъсват; Фиг. 5 показва изображения на разбивка. Напрежението на смачкване по дължината на обвивката на отвора, необходимо за срязване на краищата на листовете, може да бъде за e < 2,5d prikazati obrascem σlB = σB e/d. Širina b je bez primetnog uticaja na jačinu gnječenja po omotaču rupe, σB je jačina na kidanje spojenih limova.
Фиг. 5 - Видове фрактури
Исторически правила за нитове
Пространства за нитове. Разстоянието между нитове e (междуосието) е ограничено надолу поради лесното занитване, върховете на напрежението и намаляването на съпротивлението на отворите. Максималното разстояние на нитовете е ограничено, така че съединителите не трябва да се отварят поради риск от ръжда, нито листовете трябва да се огъват под натиск. Най-голямото разстояние зависи от дебелината на листа t. Обичайните разстояния между нитове за железопътни мостове и други стоманени конструкции се различават в определени граници. Разстоянието от края е e1 и е в посоката на силата. Разстоянието от края e2 е перпендикулярно на посоката на силата.
Положение за занитване. Нитовете са предимно подредени в правилни модели на нитове и поставени в прави линии един зад друг. За по-широки напречни сечения са необходими повече редове нитове (фиг. 6), при което трябва да се следва таблица 1. За вътрешни структурни нитове на широки опъващи пръти може да се увеличи до удвояване на стойностите от таблица 1.
Фиг. 6
Фиг. 7 - Пример за нитове за профилирана стомана
Винтове и щепсели
Винтовете се използват почти винаги в конструкции, където е необходимо да се закрепи връзката. Болтовете, изработени от висококачествен материал, трябва да предават сили чрез триене, докато якостта на срязване и напреженията на натиск върху черупката на щепсела не допринасят значително. В стоманените конструкции се използват винтове с метрична резба. Правилата за прилагане на винтове съответстват на тези за нитове със същия диаметър на отвора d. Най-малкото разстояние обаче не трябва да бъде по-малко от e = 3,5d, за предпочитане 4d. Другите разстояния, корени и линейни измервания са същите като за нитове. Болтовете трябва да са по-отместени един спрямо друг, отколкото нитовете, поради по-голямата нужда от място за гайките и ключа за болтовете.
За стоманени конструкции се разглеждат главно следните форми:
Необработени шестостенни болтове: имат шестостенна гайка и шайба Диаметър на резбата d = 10 до 33 mm с диаметри на отворите d1 = 11 до 34 mm. Тези винтове са обработени само в резбите, така че позволете разстояние от 0,5 до 2 mm между тялото и отвора. Трябва да се внимава с по-високи сили, тъй като връзките с винтове често показват значителни деформации.
Фиг. 8 - Винт
Контраболтове: техните размери съответстват на необработени шестостенни болтове, но имат прецизно цилиндрично обработено тяло, така че да запълват добре отвора. Монтираните винтове заменят необработените, когато трябва да се предадат по-големи сили или когато движенията във връзките трябва да останат в малки граници.
Опорни плочи: винтовете се закрепват с опорни плочи. Дебелината на плочата зависи от размера на използвания винт.
Маркировки: маркировките, размерите на отворите и винтовете са дадени в следната таблица:
Фиг. 9 - Следи от винтове
Статично напрежение на отделни винтове
Съединения на срязване: Състоянието на напрежение в болтовите съединения е подобно на това в занитените съединения. При оразмеряването се изчислява със средните стойности на напрежението на срязване τm и натиска върху корпуса на отвора σlm. Известно е, че натискът върху корпуса на отвора се увеличава значително, когато резбите навлизат в отвора, което следователно трябва да се избягва.
Съпротивлението на триене при нормални връзки с винтове е по-ниско, отколкото при занитени фитинги, тъй като при затягане на гайките могат да се постигнат само относително малки сили на затягане. Твърде силното затягане ще повреди нишките. Отнася се за винтовете с висока стойност, които правят устойчивостта на триене във връзките от решаващо значение за тяхното поведение.
Якостта на срязване на монтираните цилиндрични тапи е същата като тази на нитове. Тестът за статично разкъсване не може при нормални обстоятелства да определи никаква разлика между монтирани тапи и нитове по отношение на якостта на натиск за обвивка на отвора. При натоварване от умора пропорционално по-ниското съпротивление на триене е причина за значително различно поведение на връзките с винтове.
Грубите винтове имат по-ниско съпротивление във връзки със срязващо натоварване до 20% поради празнината между отвора и тялото на винта. Поради тази причина допустимите напрежения за необработените винтове са по-ниски, отколкото за монтираните. За оразмеряване трябва да се вземе действителният диаметър на тялото d.
Капачки за стави
Шапките за фуги осигуряват връзка, устойчива на опън и натиск, където съединените елементи могат да се въртят. Приложение при сглобките на Гербер опори, окачени ремъци на верижни висящи мостове, връзки на обтегнати пръти под формата на сглобки и др. Решетки с връзки във възли към сглобката, т.нар. мостове с тапи вече почти не се строят. Големите сили на триене, които възникват върху тапите, възпрепятстват движението, докато взаимното въртене се постига само с по-големи моменти.
Фиг. 10 - Капачки, а) капачка с винт; б) корк с цепка; в) капачка на един висящ мост
Състоянието на напрежение в щепсела е най-вече като това на занитените съединения. Следователно тапите се оразмеряват според средното напрежение на срязване τm и средното напрежение на натиск за обвивка на отвора σlm. Тъй като щепселите трябва да се въртят лесно, σlm се взема по-малко. Напреженията на огъване в тапите са предимно незначителни, но могат да достигнат значителни стойности, когато съединените секции са силно концентрирани.
За всеки реален обект се използват актуални изчислителни методи, предписани детайли на фуги и проектна документация на оторизиран експерт. Този текст е запазен като исторически образователен ресурс.