СКИДКА 20% ЗА РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
Пальцевые соединения
Введение
Наверняка многие из Вас встречали пальцевые соединения или хотя бы слышали о них. Они уже давно применяются в сборно-разборных стальных зданиях в Европе и некоторых уникальных капитальных здания в РФ, но в нормах РФ отсутствует методика проектирования и расчета таких соединений. Так как же их проектировать? Давайте разбираться.
Соединение состоит из вала «пальца» установленного в отверстие. Методика расчета пальцевых соединений изложена в EN 1993−1-8:2005 Часть 1−8.
Работа соединения
Пальцевые соединения образуются путем установки втулки (пальца) или болта в проушины. Пальцевые соединения воспринимают только продольные усилия и передают их между элементами через давление внутренней грани поверхности проушины на грань пальца. В пальце при этом возникает срез и изгибающий момент.
Изгибающий момент в пальце следует определять по формуле:
где F — действующее усилие
b — толщина средней проушины
а — толщина крайних проушин
c — зазор между крайними и средней проушиной.
Эта формула несколько консервативна и дает определенный запас, по сравнению с методиками расчета подобных соединений, применяемых в авиастроении. Срезающее усилие определяется так же, как и для болтовых соединений.
Конструирование
Конструирование пальцевых соединений выполняется двумя способами: задаются геометрией соединения, и затем определяют требуемую толщину проушины или задаются толщиной проушины и определяют необходимую геометрию соединения. Конструкция пальцевых соединений должна удовлетворять требованиям представленным на рисунке
При заданной толщине проушины расстояние от центра пальца до края пластины в направлении усилия должно быть не менее:
где F — действующее усилие
γm — коэффициент надежности по материалу
t — толщина проушины
Ryn — нормативное сопротивление стали проушины по пределу текучести
d — диаметр пальца.
При заданной толщине проушины расстояние от центра пальца до края пластины в направлении перпендикулярном направлению усилия должно быть не менее:
где F — действующее усилие
γm — коэффициент надежности по материалу
t — толщина проушины
Ryn — нормативное сопротивление стали проушины по пределу текучести
d — диаметр пальца.
При заданной геометрии соединения толщина проушины должна быть не менее:
где F - действующее усилие
γm - коэффициент надежности по материалу
t - толщина проушины
Ryn - нормативное сопротивление стали проушины по пределу текучести
d - диаметр пальца.
РасчеТ
Несущая способность пальца на срез определяется по формуле:
где A — площадь поперечного сечения пальца
γu — коэффициент условий работы при расчете элементов по пределу прочности
Run — нормативное сопротивление стали проушины по пределу прочности.
Несущая способность пальца и проушины на смятие определяется по формуле:
где t — толщина проушины
dp — диаметр пальца
Ryn — нормативное сопротивление стали проушины или пальца по пределу текучести
γm — коэффициент условий работы при расчете элементов по пределу текучести.
Несущая способность пальца на изгиб определяется по формуле:
где W — момент сопротивления сечения пальца
Ryn — нормативное сопротивление стали проушины по пределу текучести
γm — коэффициент надежности по материалу.
При совместном действии среза и изгиба необходимо выполнить проверку по формуле:
где M — изгибающий момент
Nm — несущая способность пальца на изгиб
F — срезающее усилие
Nb — несущая способность пальца на срез.
Для разборных пальцевых соединений следует выполнить дополнительную проверку на срез по формулам:
где t — толщина проушины
dp — диаметр пальца
Ryn — нормативное сопротивление стали по пределу текучести
γc — коэффициент надежности по материалу.
И на изгиб по формуле:
где W — момент сопротивления сечения пальца
Ryn — нормативное сопротивление стали проушины по пределу текучести
γc — коэффициент.
А также выполнить проверку давления проушины на поверхность пальца по формуле:
где E — модуль упругости стали
Fn — нормативное значение срезающего усилия
d — диаметр отверстия
dp — диаметр пальца
t — толщина проушины
Ryn — расчетное сопротивление стали по пределу текучести
γc — коэффициент надежности по материалу.
Для расчета по СП 16.13 330.2017 могут быть приняты те же формулы, с заменой отношений нормативных сопротивлений стали по пределу текучести и пределу прочности к коэффициентам надежности по материалу на расчетные сопротивления стали по пределу текучести и проделу прочности. Так же необходимо помнить о необходимости проверки проушины на растяжение по ослабленному сечению.
Что ж, теперь для Вас точно не составит труда запроектировать и рассчитать такое соединение. Остается ожидать, когда их внесут в нормативные документы или хотя бы приведут в СТО (надеюсь, что без существенных усложнений). Подписывайтесь на наши социальные сети, оставляйте свои вопросы и комментарии. Впереди Вас ждет ещё много интересного!


Автор статьи:

Блинов Сергей

Инженер-конструктор

ПУБЛИКАЦИИ