Сопротивление материалов. Шпаргалка для студентов - страница 9

где A_>p= nd_>efΣt_>min – условная расчетная площадь смятия одной заклепкой;

N – эквивалентная расчетной нагрузке на соединение продольная сила;

n – количество заклепок в заклепочном соединении;

n_>s – число плоскостей среза одной заклепки;

d_>ef – расчетный диаметр;

Σt_>min – минимальная суммарная толщина элементов, сминаемых с одной стороны стержня заклепки;

R_>p – расчетное сопротивление смятию соединяемых деталей;

γ – коэффициент условий работы заклепочного соединения;

γ_>с – коэффициент условий работы соединяемых элементов.

Для того чтобы найти необходимое число заклепок, неравенство преобразуется:

Помимо расчетов заклепок на смятие и разрыв, также проводится проверка прочности соединения на осевое усилие сечений, через которые проходят отверстия для заклепок. Условие прочности записывается как:

где A_>нет = A – kd_>0t – площадь нетто опасного поперечного сечения;

A = bt – площадь брутто сечения;

N – эквивалентная расчетной нагрузке на соединение продольная сила;

k – количество отверстий в сечении;

d_>0 – диаметр отверстий;

t и b – толщина и ширина элемента соответственно;

R – расчетное сопротивление сжатию соединяемых материалов.

Минимальные расстояния между центрами заклепок должны быть не менее 3d_>0, а от краев листа не менее 2d_>0.

Самый распространенный способ соединения стальных конструкций – это сварка.

Существует несколько видов сварных соединений, но наиболее часто используются стыковой и нахлесточный.

Стыковое соединение заключается в том, что пространство между соединяемыми элементами заполняется расплавленным металлом. При таком соединении предполагается, что напряжение равномерно распределяется по всей длине шва. Прочность определяется следующим неравенством:

где σ_>w – нормальное напряжение в шве;

N – расчетная продольная сила в соединяемых элементах;

A_>w – площадь продольного сечения шва;

t_>min – толщина более тонкого элемента;

l_>w – расчетная длина шва;

R_>wy – расчетное сопротивление растяжению (сжатию);

γ_>с – коэффициент условий работы соединяемых элементов.

Прочность стыка на растяжение уступает прочности основных соединяемых элементов, так как если качество сварки недостаточно велико, в шве могут появиться дефекты (поры, включения). Поэтому на практике часто встречается косой стык, который увеличивает длину шва. Экспериментально установлено, что если угол стыка α ≤ 67°, то такой шов почти не уступает в прочности основному материалу соединяемых частей. Проверка прочности при косом стыке проводится по нормальным и касательным напряжениям.

При нахлесточном соединении соединяемые поверхности располагаются под углом друг к другу, полученный угол заливается расплавленным металлом. Расположенные перпендикулярно к действию усилия швы называются лобовыми, расположенные параллельно – фланговыми. Предполагается, что напряжение среза равномерно распределяется по расчетному сечению углового шва. Условие прочности выглядит следующим образом:

В этом неравенстве ΣA_>wf – расчетная площадь среза угловых швов в соединении, β_>f – коэффициент глубины провара шва, k_>f – толщина углового шва, Σl_>w – расчетная сумма длин угловых швов соединения, R_>wf – расчетное сопротивление соединения условному срезу, γ_>wf – коэффициент условий работы шва (обычно принимается равным единице).

Применение легирования для упрочнения швов порой приводит к тому, что несущая способность соединения определяется основным металлом, прочность которого меньше, чем у шва. Проводится дополнительный расчет на прочность: