Средства соединения стальных элементов

Сварные соединения. Допускаемые напряжения для сварных соединений указаны в табл. 6.

В конструкциях, работающих под динамической нагрузкой, следует преимущественно применять соединения встык (у них более высок предел выносливости). Соединения тавром при динамических нагрузках лучше осуществлять К-образным швом.

Таб. 15. Формулы для расчёта сварных соединений

Сварные соединения, работающие одновременно на нормальные силы и срез, в том числе косые швы центрально-нагруженных элементов, проверяют на нормальные и срезывающие силы отдельно.

Швы встык, работающие на изгиб, рассчитывают по формулам, установленным для целого сечения.

Косые швы встык, выполненные под углом 45°, не рассчитывают, за исключением швов, выполненных электродами с тонкой обмазкой в элементах, работающих со знакопеременными усилиями под регулярной подвижной нагрузкой.

Размеры валиковых швов должны удовлетворять следующим требованиям:
а) толщина шва h_ш (по катету) должна быть не менее 4 мм и не более 1,5 δ в конструкциях, рассчитываемых на статическую нагрузку, и 1,2 δ — в конструкциях, рассчитываемых на динамическую нагрузку (δ — наименьшая толщина соединяемых элементов);

б) расчётная длина флангового или лобового шва должна быть не менее 40 мм и не менее 4 h_ш;

в) наибольшая расчётная длина флангового шва в сквозных конструкциях должна быть не более 60 h_ш; если сила, передающаяся фланговому шву, возникает на всём его протяжении, то длина шва не ограничивается;

г) расстояние в свету между прерывистыми швами должно быть в сжатых элементах не более 16 δ, в растянутых — не более 30 δ;
д) в соединениях внахлёстку величина напуска должна быть не менее пяти толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов.

В случаях крепления сварными швами несимметричных профилей рабочие площади этих швов должны быть расположены так, чтобы равнодействующая усилий, передаваемых швами, совпадала с осью прикрепляемого элемента. Для уголка (фиг. 10) это приводит к требованию:

Фиг. 10. Крепление уголка сварными швами

Швы встык, усиленные накладками, рассчитывают на изгиб так же, как целые сечения. Например, для случая, представленного на фиг. 11,

Фиг. 11. Шов встык, усиленный накладками

При расчёте валиковых швов, выполненных автоматической сваркой под слоем флюса, разрешается учитывать увеличение рабочего сечения шва за счёт глубокого провара.

Валиковые швы, выполненные автоматической сваркой под слоем флюса, следует рассчитывать на срез, принимая за расчётный размер шва величину, равную катету шва. Расчётное напряжение среза в шве должно удовлетворять условию

Валиковые швы ручной сварки, рассчитанные обычным путём по формулам табл. 15, допускается заменять эквивалентными швами меньшего размера, выполненными методом глубокого провара согласно табл. 16.

Таб. 16. Эквивалентные швы, выполненные обычным способом и методом глубокого провара

Значения допускаемых усилий на 1 пог.см сварного шва встык и валиком при ручной и автоматической сварке приведены в табл. 17.

Таб. 17. Допускаемые усилия в кг на сварной шов длиной в 1 см по прочности на сжатие, растяжение и срез при учёте основных нагрузок

Клёпаные и болтовые соединения. Соединение элементов внахлёстку с высверливанием отверстий производят при помощи заклёпок горячей или холодной клёпки и болтов точёных, чёрных или рифлёных. Болты применяют преимущественно в монтажных соединениях как второстепенных элементов (прогонов, связей, элементов фахверка и т. п.), так и основных (стоек и ригелей рам, стропильных ферм и др.).

Монтажные соединения горизонтальных элементов с вертикальными целесообразно осуществлять на чёрных болтах, работающих на растяжение, с передачей вертикального давления на столики.

Наиболее часто применяют заклёпки диаметром 17, 20, 23 и 26 мм и чёрные болты диаметром 16, 19, 22 и 25 мм.

Заклёпки рассчитывают по диаметру расклёпанной заклёпки, т. е. по диаметру отверстия. Рифлёные болты рассчитывают на срез и смятие по диаметру отверстия, а на растяжение — по ослабленному резьбой сечению стержня. Чистые и чёрные болты рассчитывают на срез и смятие по диаметру стержня брутто, а на растяжение —по диаметру стержня нетто (в месте нарезки).

Таб. 18. Формулы для расчёта клёпаных и болтовых соединений

Допускаемые напряжения см. табл. 5. Заклёпки и болты, работающие одновременно на сдвиг и растяжение, проверяют отдельно на срез, на смятие и на растяжение.

Значения допускаемых нагрузок на одну заклёпку приведены в табл. 19. Значения коэффициентов μ для расчёта клёпаных соединений по площади прикрепляемых элементов приведены в табл. 20.

Таб. 19. Допускаемые усилия в кг на одну заклёпку по прочности на отрыв головок, на срез и смятие при учёте основных нагрузок

В креплениях одного элемента к другому через прокладки или иные промежуточные элементы, а также с односторонней накладкой число заклёпок (болтов) увеличивают против требуемого по расчёту на 10%.

При прикреплении выступающих полок уголков или швеллеров с помощью коротышей число заклёпок (болтов), прикрепляющих этот элемент к коротышу, увеличивают против требуемого по расчёту на 50%.

В рабочих элементах конструкций число заклёпок, прикрепляющих элемент в узле или расположенных по одну сторону стыка, должно быть не менее двух.

Толщина склёпываемого пакета, как правило, не должна превосходить пяти диаметров заклёпки. При постановке заклёпок с повышенными головками и коническим стержнем толщина пакета может доходить до семи диаметров (с производством горячей клёпки в два молотка или скобой).

Заклёпки и болты размещают согласно табл. 21. В стыках и узлах заклёпки и болты размещают на наименьших расстояниях, а соединительные заклёпки и болты размещают, как правило, на наибольших расстояниях.

В соединениях, работающих на передачу изгибающего момента М, перерезывающей Q и нормальной N сил, проверяют наиболее удалённые от нейтральной оси заклёпки (болты).

Усилие, приходящееся на одну заклёпку в крайнем ряду, при вытянутом вдоль стыка заклёпочном поле (фиг. 12), определяют по формуле

Фиг. 12. Клёпаный стык, работающий на М, Q и N

Комбинированные соединения заклёпками и сваркой. Применение комбинированных соединений, в которых часть усилия воспринимается заклёпками, а часть сварными швами, во вновь проектируемых конструкциях запрещается.

Применение сварки для усиления существующих клёпаных конструкций разрешается с соблюдением следующих условий:
а) сварные швы должны быть рассчитаны на усилие N₂, возникающее от нагрузки, приложенной к конструкции после её усиления;

б) клёпаное соединение должно быть проверено на усилие N = N₁ + 0,5 N₂, где N₁ — усилие, действующее во время усиления конструкции.

Если клёпаное соединение не удовлетворяет этой проверке, то сварные швы должны быть рассчитаны на полное усилие N₁+N₂ (без учёта работы заклёпок).