Важное примечание эксперта: Это архивный учебный текст, а не действующая проектная спецификация, статический расчет или инструкции по изготовлению и сборке. При расчете размеров и изготовлении стальных конструкций необходимо соблюдать действующие правила и стандарты, проект уполномоченного инженера, документацию производителя, контроль материалов, сварных или механических соединений, а также предписанные меры безопасности.
Проектирование и строительство стальных конструкций не является частью текущего публичного предложения Саво Кусича. Сегодняшний фокус производства состоит из деревянных окон, деревянно-алюминиевых окон и дверей на заказ.
В стальных конструкциях имеются стержни, балки, сосуды, поверхностные опоры и т. д., состоящие из действующих профилей. Соединения должны соединять отдельные профили таким образом, чтобы они образовывали детали конструкции, действующие как единое целое. Это достигается только в том случае, если соединения могут безопасно передавать напряжения, возникающие между отдельными деталями. Когда в соединении между двумя частями имеется только давление, напряжение передается за счет прямого контакта между соединительным средством и элементом. Помимо неподвижных соединений существуют также подвижные соединения, допускающие определенные перемещения (шарниры, центральные заглушки, съемники, подшипники и т. д.).
Заклёпки
О заклепках будет сказано только самое основное, потому что сегодня они почти не используются – их заменили винты. Это заглушки, похожие на гвозди, которые располагаются в отверстиях соединяемых деталей, а затем расклепываются. Необработанные заклепки (рис. 1) изготавливаются из катаной круглой стали. В случае стальных конструкций заклепки имеют ярко-красное свечение. При клепке имеющаяся необработанная головка заклепки хорошо поддерживается подходящим инструментом. Концевая головка формируется с помощью молотка, чаще всего с пневматическим приводом, только после того, как шейка заклепки будет полностью забита. Для качества клепки очень важно, чтобы шейка заклепки полностью заполняла отверстия. Диаметр заклепки 1mm меньше диаметра отверстия, шейку заклепки необходимо уплотнить давлением или ударами, прежде чем торцевая головка примет форму.
Рис. 1 - а) Необработанная заклепка; б) Заклепка с полукруглой головкой; в) Заклепка с потайной головкой; г) Заклепка с полукруглой головкой для котлов
Напряжение и прочность отдельных заклепок (статические)
Срезные соединения (рис. 2) составляют важнейшую область применения заклепок в стальных конструкциях. По количеству сдвигающих нагруженных участков шейки заклепки различают неразъемные, двухсоставные и многосоставные соединения (рис. 3). При подключении, показанном на рис. 4 (двойное соединение) имеется симметричное состояние напряжения.
Рис. 2
Рис. 3 - Цельное и двухкомпонентное соединение
Давление между дверью и обшивкой отверстий зависит от толщины заклепок и размеров соединяемых деталей; их распределение дано рис. 4а. Для практического расчета предполагалось равномерное распределение напряжения по толщине листа (рис. 4b). Распределение напряжений по окружности шейки заклепки приведено на рис. 4c. Для определения размеров его рассчитывают с равномерным распределением по диаметру согласно рис. 4д. Среднее значение σlm — это напряжение на огибающей отверстия.
Рис. 4 — Напряжения на огибающую отверстий; а) и в) реальные; б) и г) обычные расчетные предположения
Обычный расчет заклепок
Прочность на сдвиг зависит в первую очередь от материала заклепки. При оценке результатов испытаний следует иметь в виду, что материал заклепок отличается от того, из которого соединяются листы, и что за счет клепки увеличивается прочность материала заклепок.
Прочность при сжатии на каждую оболочку отверстия, как наивысшее значение нагрузки, не так четко выражена, как прочность на сдвиг. Когда расстояние е от конца листа не слишком велико, заклепки рвут его; На рис. 5 показаны изображения разбивки. Раздавливающее напряжение по огибающей отверстия, необходимое для среза торцов листов, может составлять 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.
Рис. 5 - Виды переломов
Исторические правила заклепок
Расстояние между заклепками. Расстояние между заклепками e (колесная база) ограничено вниз из-за легкости клепки, пиков напряжения и снижения сопротивления отверстий. Максимальное расстояние между заклепками ограничено, поэтому нельзя открывать соединители из-за риска появления ржавчины, а также нельзя сгибать листы под давлением. Наибольшее расстояние зависит от толщины листа t. Обычные расстояния между заклепками железнодорожных мостов и других стальных конструкций различаются в определенных пределах. Расстояние от конца равно e1, и оно находится в направлении действия силы. Расстояние от конца e2 перпендикулярно направлению действия силы.
Клепающая позиция. Заклепки в основном расположены в виде регулярных заклепок и расположены прямыми линиями друг за другом. Для более широких секций требуется больше рядов заклепок (рис. 6), при этом следует следовать таблице 1. Для внутренних конструкционных заклепок широких натяжных стержней его можно увеличить в два раза по сравнению со значениями из таблицы 1.
Рис. 6
Рис. 7 - Пример заклепок для профилированной стали
Винты и заглушки
В конструкциях, где необходимо обеспечить надежность соединения, практически всегда используются винты. Болты, изготовленные из высококачественного материала, должны передавать усилия за счет трения, при этом прочность на сдвиг и сжимающие напряжения на оболочке втулки не вносят существенного вклада. В стальных конструкциях используются винты с метрической резьбой. Правила применения винтов соответствуют правилам для заклепок с тем же диаметром отверстия d. Однако наименьшее расстояние не должно быть меньше e = 3,5d, предпочтительно 4d. Остальные расстояния, корни и линейные размеры такие же, как для заклепок. Болты должны быть смещены дальше друг от друга, чем заклепки, поскольку требуется больше места для гаек и болтового ключа.
Для стальных конструкций в основном рассматриваются следующие формы:
Необработанные шестигранные болты: имеют шестигранную гайку и шайбу. Диаметр резьбы d = от 10 до 33 mm с диаметрами отверстий d1 = от 11 до 34 mm. Эти винты имеют только резьбу, поэтому оставляйте зазор от 0,5 до 2 mm между корпусом и отверстием. Следует проявлять осторожность при применении более высоких усилий, так как соединения с помощью винтов часто подвергаются значительным деформациям.
Рис. 8 - Винт
Винты: их размеры соответствуют необработанным винтам с шестигранной головкой, но они имеют точно цилиндрический корпус, поэтому хорошо заполняют отверстие. Встроенные винты заменяют необработанные, когда необходимо передавать большие силы или когда перемещения соединений должны оставаться в небольших пределах.
Опорные пластины: винты крепятся к опорным пластинам. Толщина пластины зависит от размера используемого винта.
Маркировка: маркировка, размеры отверстий и винтов приведены в следующей таблице:
Рис. 9 — Метки винтов
Статическое напряжение отдельных винтов
Сдвиговые соединения: Напряженное состояние в болтовых соединениях аналогично напряжённому состоянию в заклёпанных соединениях. При определении размеров его рассчитывают по средним значениям напряжения сдвига τm и давления на обсадную колонну σlm. Известно, что давление на обсадную трубу отверстия сильно возрастает при входе резьбы в отверстие, поэтому этого следует избегать.
Сопротивление трения в обычных соединениях с винтами ниже, чем в заклепочных фитингах, поскольку при затяжке гаек можно добиться лишь относительно небольших усилий затяжки. Слишком сильное затягивание повредит резьбу. Это относится к винтам высокой ценности, для которых сопротивление трению в соединениях имеет решающее значение для их поведения.
Прочность на сдвиг установленных цилиндрических заглушек такая же, как и у заклепок. Статическое испытание на разрыв при нормальных обстоятельствах не может определить разницу между установленными заглушками и заклепками с точки зрения прочности на сжатие на каждую зону отверстия. При усталостном нагружении пропорционально более низкое сопротивление трения является причиной существенно различного поведения соединений с винтами.
Необработанные винты имеют меньшее сопротивление в соединениях, нагруженных сдвигом, до 20% из-за зазора между отверстием и телом винта. По этой причине допустимые напряжения для необработанных винтов ниже, чем для ввинченных. Для определения размеров следует принять фактический диаметр корпуса d.
Заглушки
Соединительные крышки обеспечивают устойчивое к растяжению и давлению соединение, при котором соединяемые элементы могут вращаться. Применение на стыках опор Гербера, подвесных ремней цепных подвесных мостов, соединений натяжных стержней в виде шарниров и т.п. Сетки с соединениями в узлах в стык, т. н. Мосты с пробками уже почти не строят. Большие силы трения, возникающие на втулках, препятствуют движению, а взаимное вращение достигается только при больших моментах.
Рис. 10 — Колпачки, а) колпачок с винтом; б) пробка с разрезом; в) втулка одного подвесного моста
Напряжённое состояние вилки в основном аналогично заклепочным соединениям. Поэтому размеры заглушек выбираются в соответствии со средним напряжением сдвига τm и средним напряжением сжатия на оболочку отверстия σlm. Однако, поскольку пробки должны легко вращаться, σlm принимают меньшим. Изгибающие напряжения в пробках в большинстве случаев незначительны, но могут достигать значительных значений при высокой концентрации соединяемых участков.
Для каждого реального объекта используются действующие методы расчета, предписанные детали соединений и проектная документация уполномоченного эксперта. Этот текст сохранен как исторический образовательный ресурс.