Соединения

С учетом функциональности, а также для облегчения анализ! работы соединений в конструкциях с совместно работающими покрытиями их можно подразделить на главные, уплотняющие, про межуточные и др. Соединения должны обладать соответствующей прочностью и жесткостью в период эксплуатации конструкции сохранять водо- и пыленепроницаемость. К ннм также предъяв ляются требования упругого разрушения в ходе испытаний. Ва это влияет на конструкцию соединений, а также на внд применя мых соединителей (соединительных элементов).

 

В качестве соединителей в главных соединениях применяют монарезающие винты, обычные или односторонние заклепки, невматические дюбели, болты с гайками. Главные соединения ыполняются контактной электросваркой либо точечным швом.  Иногда применяют прорезные швы.

Главные сварные соединения применяются также с качестве уплотняющих. Уплотняющие соединения выполняют также подвертыванием и сжатием кромок металлических листов.
В промежуточных соединениях применяются такие же соединительные элементы. Соединения, которые выполнены без учета совместной работы покрытий, в данной работе не рассматриваются.

 ФОРМИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЙ

Для данного и последующих разделов будем пользоваться термином «типичная несущая способность» (соединительного элемента: заклепка, дюбель, винт; соединения; узла конструкции) и расчетная несущая способность, далее для краткости называемая несущей способностью.

Типичная несущая способность — это полученные при испытаниях значения разрушающих образец силы или момента, в которых определенная часть испытываемого материала (например, 95 %) превышает допускаемую вероятность (например, 90 %).

Несущую способность можно определить по типичной несущей способности,умножив ее значение на коэффициент неоднородности или рассчитав с помощью теоретических или эмпирических зависимостей, в которые подставляют расчетные значения соответствующих прочностных свойств (например, расчетное сопротивление растяжению R).

Соединения в профилированных настилах должны быть так запроектированы, чтобы при их работе происходило перераспределение нагрузок, что связано с пластической деформацией соединений. Соединения с такой характеристикой разрушаются при сдвиге в результате овализации отверстий в металлических листах, отрыва соединительного элемента от нижнего листа, перетяжки верхнего листа через головку болта или дюбеля, а прн растяжении — в Результате значительных перемещений листа вокруг соединительного элемента, отрыва последнего и перетяжки листа через его оловку, что происходит по иной форме, чем при сдвиге.

Хрупкость соединений обусловливает разрушение при сдвиге Уединяющих элементов или вырывы у кромок листа, и при растяжеиии — в результате разрыва стержня или отрыва его головки. Во избежание этого расчетная несущая способиость проектируемого соединения, соответствующая формам хрупкого разрушения, не менее чем на 25 % должна превышать несущую способиость, соот-i ветствующую формам упругого разрушения 136].

Перед проверкой несущей способности соединений следует определить их перемещения, так как онн могут способствовать перераспределению и выравниванию усилий в соединении при разрушении. Если такое перераспределение и выравнивание наблюдается, то при расчете соединения можно учитывать только основные нагрузки.

 

 

 

 

К основным нагрузкам при сдвиге относятся: собственный вес покрытия; воздействия от совместной работы покрытия с каркасом, если такая совместная работа предполагается; воздействия, вызванные разностью температур.

Дополнительные нагрузки при сдвиге: воздействия, вызванные совместной работой с каркасом, если в конструкции предусмотрены дополнительные элементы жесткости (например, ветровые связи) н при проектировании каркаса совместная работа ие учитывалась; воздействия, вызванные мембранной работой покрытия (например, в результате прогиба металлического листа от ветровой нагрузки удлиняется нейтральная ось).

Основными нагрузками при растяжении являются силы, вызванные ветровым отсосом, дополнительными — воздействия, возникающие при опирании покрытия на элементы каркаса (рис. 3.1). Прогибающееся покрытие опирается на прогон в точках А (при отсосе) или В (при давлении). Дополнительные моменты защемления покрытия обусловливают дополнительные растягивающие усилия соединительных элементах, значения которых зависят от следующих параметров:

гибкости покрытия;
податливости покрытия в сечении вблизи стержня;
диаметра и жесткости шайбы под головкой;
расстояния от оси соединительного элемента до точки А или В;
 

размещения соединительного элемента относительно стенки-балки профилированного настила;
кручения опор.

Чтобы избежать учета дополнительных сдвигающих нагрузок в случае главных и промежуточных соединений, перемещение при разрушении соединения должно превышать 3 мм при малой деформации отверстия в элементе каркаса. Если разрушающая нагрузка достигается при меньшем перемещении, то усилие, соответствующее перемещению в 3 мм, должно быть равно по меньшей мере несущей способности (рис. 3.2). Приведенные требования должны удовлетворяться для наиболее неблагоприятного сочетания толщины и прочности в пределах допусков стального листа и соединительного элемента. Поэтому типичная несущая способность, соответствующая форме разрушения при небольших перемещениях, должна быть соответственно больше типичной несущей способности, определенной для формы разрушения при больших перемещениях (в работе [37] достаточным считается 30 %).
В растянутых соединительных элементах требуемое перемещение также должно быть более 3 мм. Экспериментально подтверждено, что требование удовлетворяется, если:

Как и в предыдущем случае, типичная несущая способность, соответствующая форме разрушения при малом перемещении, должна на 30 % превышать типичную несущую способность при достаточном перемещении. Кроме того, деформации не должны привести к нарушению непроницаемости покрытия либо к потере конструкцией эстетичного вида.

Информацию о несущей способности различных соединений можно получить на основании испытаний, проведенных по рекомендациям [391. Для предотвращения среза заклепок или самонарезающих вин-то!з соединение проектируют так, чтобы их типичная несущая способность на срез, полученная при проведенных в соответствии с рекомендациями 1391 испытаниях, ие менее чем в 1,5 раза превышала минимальную расчетную несущую способность, определенную по формулам табл. 3.1 и 3.2.

Для предотаращения среза болтов их расчетная несущая способность, определенная по табл. 3.1, не менее чем на 25 % должна превышать минимальную расчетную несущую способность, определенную по формулам табл. 3.1 и 3.2 для остальных форм раз-РУгаеиия.

Соединения с самоиарезающими винтами, подвергающиеся растяжению, проектируют с типичной  несущей способностью на