17. Розрахунок з’єднань виконаних кутовими швами.

За конструктивними ознаками розрізняють кутові, стикові та прорізні шви. Кутові шви утворюються в результаті заповнення розплавленим металом кута, утвореного з’єднаними деталями. В залежності від місця розташування швів до напрямку діючого зусилля розрізняють лобові, флангові та скошені шви.

В з’єднаннях, виконаних за допомогою кутових швів, виникає значна концентрація напружень за рахунок скривлення ліній силового потоку при переході з одного елемента на інший. (Рис.1.)

З огляду на складність фактичної роботи кутових швів їх розрахунок носить умовний хар-р. При цьому зусилля приймають рівномірно розподілене вздовж шва та розглядають можливість його руйнування по двох перерізах. (Рис.2.)

Міцність з’єднань, виконаних кутовими швами при дії повздовжньої або поперечної сили перевіряють за ф-лами:

(по металу шва);

(по металу межі сплавлення).

l_w - розрахункова довжина шва, яка прийм. рівною його повній довжині, зменшеній на 10мм.

k_f – катет шва.

ß_f та ß_z- коеф-ти глибини проплавлення шва, які прийм. по СНіП в залежності від виду зварювання, положення шва та ø зварювального дроту.

γ_wf та γ_wz - коеф-ти умови роботи шва. Якщо t > -40^о γ_wf та γ_wz =1. В інших випадках прийм. по Сніп.

R_wf та R_wz - розрахункові опори зрізу відповідно по металу шва та по металу межі сплавлення. R_wz = 0,45R_un.

Якщо на з’єднання діє згин. момент, в площіні перпендикулярній площіні розміщення швів, то розрахунок ведуть за формулами:

При дії згинального моменту, який співпадає з площиною розміщення швів. В цьому випадку розрахунок ведуть для точки шва найбільш віддаленої від центра ваги перерізу. (Рис.4.)

x, y – координати точки шва, яка найб. віддалена від центра ваги перерізу.

При спільній дії згин. моменту та попер. сили кутові шви розраховують на рівнодіюче зусилля.

18. Розрахунок з’єднань металевих конструкцій на болтах та заклепках.

Болти нормальної, підвищеної та грубої точності.

Основним видом роботи болтових з’єднань є робота на зсув. При цьому руйнування з’єднання може відбуватись або від зрізу болтів або від зім’яття поверхні отворів з’єднаних елементів.

Сили зім’яття спричиняють виколювання листа між отворами або між отворами та окрайками елемента.

Розподіл повздовжньої сили, яка приходить через центр ваги перерізу приймають для всіх з’єднань рівномірними, що дає змогу вважати несучу здатність болта або заклепки однаковою. Зусилля, які сприймаються одним болтом або заклепкою визначаються за формулами:

1) При роботі з’єднання на зріз (зусилля, яке сприймається 1-им болтом)

2) За умови роботи на зім’яття несуча здатність:

3) За умови роботи на розтяг

– розрахункові опори відповідно зрізу болта, зім’яттю поверхні та розтягу (Сніп)

А – розрахункова площа;

А_п – площа перерізу болта «нетто», яка приймається по ГОСТ;

– найменша сумарна товщина елементів, що згинаються в одному напрямку

– кількість розрахункових зрізів болта (на 1 менше кількості з’єднувальних деталей)

– коефіцієнт умови роботи з’єднання (Сніп)

Необхідна кількість болтів в з’єднанні:

Болти високої міцності.

При розрахунках з’єднань на болтах високої міцності вважають, що зусилля в стику сприймаються за рахунок сил тертя між з’єднувальними елементами.

Згадані сили тертя виникають за рахунок затягування болтів до зусиль, які забезпечують таку роботу з’єднання.

Одержати такі зусилля за допомогою болтів нормальної міцності неможливо. Для підвищення сил тертя поверхні з’єднувальних деталей в стику підлягають спеціальній обробці. Розрахунок зусилля, яке сприймається поверхнею тертя під 1-им болом високої міцності визначають за формулою:

, де – розрахунковий опір розтягу болта високої міцності; – мінімальне значення тимчасового опору матеріалу болта; – коефіцієнт умови роботи з’єднання; – коефіцієнт тертя, який приймається по Сніп в залежності від способу обробки поверхні та способу регулювання натягу болтів.; – коефіцієнт надійності (Сніп) в залежності від виду навантаження та різниці номінальних діаметрів отворів та болтів.

Необхідна кількість болтів в з’єднанні: , де k – кількість площин тертя з’єднувальних елементів.

Розрахунки на міцність з’єднувальних елементів послаблених отворами під болти слід виконувати з урахуванням того, що половина зусилля, яке припадає на 1 болт в перерізі припадає на сили тертя.