Расчет и конструирование заклепочных соединений

Цель расчета и конструирования заклепочного соединения заключается в том, чтобы подобрать соединение с таким числом заклепок выбранного диаметра, чтобы они в сумме могли воспринять действующие в соединении расчетные усилия и были размещены в пределах соединения в полном соответствии с конструктивными требованиями. Поэтому расчет заклепочного соединения надо всегда вести параллельно с его конструированием.

Выбор диаметра заклепок

От рационального выбора диаметра заклепок зависит компактность соединения, а также трудоемкость изготовления конструкций.

Практикой установлены следующие наиболее употребительные диаметры заклепок:

в наиболее распространенных конструкциях средней мощности	20 — 23 мм
в тяжелых конструкциях	26 — 29 мм

Обычно стремятся к тому, чтобы во всем сооружении был принят один диаметр заклепок. Только в тяжелых сооружениях при большой разнице в усилиях отдельных конструкций и соединений можно допустить два или три диаметра заклепок.

Заклепочные соединения осуществляются заклепками с нормальной полукруглой головкой при общей толщине пакета склепываемых элементов до 5d. В пакетах толщиной ot 5d до 7d следует применять заклепки с повышенной головкой и коническим стержнем (смотрите фигуру Типы заклепок). В случае пакетов еще большей толщины следует переходить на точеные болты.

Расчет заклепок на срез и смятие

Основное расчетное условие при проверке заклепок на срез заключается в том, что расчетное усилие, действующее в соединении, не должно превышать суммарного сопротивления всех заклепок сразу

где N — расчетное усилие, действующее в соединении, в кг;

m — коэффициент условий работы конструкции;

m_с — коэффициент условий работы заклепочного соединения, принимаемый по Коэффициенты условий работы m;

n — число заклепок в соединении;

n_ср — число рабочих срезов одной заклепки;

R^закал_ср — рабочее сопротивление срезу заклепки в кг/см²;

Πd²/4 — площадь сечения поставленной заклепки в см²;

[N]^закал_ср — предельное расчетное усилие, которое можно допустить на одну заклепку по срезу. Тогда количество заклепок n, необходимых для восприятия расчетного усилия, будет равняться

Число n округляется до ближайшего большего целого числа.

При расчете заклепок на смятие основное расчетное условие будет иметь следующий вид:

 

Здесь в качестве расчетной площади условно принимается произведение диаметра заклепки d на наименьшую суммарную толщину листов, сминаемых с одной стороны заклепочного стержня ∑δ, т. е. F_см = d∑δ;

[V]^закал_см — предельное расчетное усилие, которое можно допустить на одну заклепку по смятию.

Необходимое количество заклепок из условия проверки на смятие листов будет равно

Изложенная методика расчета заклепок называется расчетом по усилию, действующему в соединении.

Возможен также расчет заклепок не по фактическому усилию, действующему в соединении, а по максимально возможному, которое может быть воспринято сечением присоединяемого элемента.

В этом случае расчетное усилие в соединении равно:

для растянутых элементов

для сжатых элементов

 

где F_нт и F_6p — площади сечения нетто и брутто присоединяемого элемента;

R — расчетное сопротивление основного металла;

φ — коэффициент продольного изгиба.

Такой метод расчета называется расчетом по площади сечения и идет в запас прочности. Расчет по площади применяется обычно при расчете стыков и прикреплений в тех случаях, когда напряжения в элементе близки к предельному, или в случае, когда неизвестно действительное (расчетное) усилие в элементе.

Расчет заклепок на растяжение (отрыв головок)

Основное расчетное условие имеет вид

откуда необходимое количество заклепок равно

 

где R^закл_отр — расчетное сопротивление головок отрыву, принимаемое по табице Расчетные сопротивления для заклепочных соединений в кг/см².

В случаях, когда заклепки одновременно работают на срез (или смятие) и растяжение, они проверяются на то и другое воздействие отдельно.

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов