Расчет фланцевых соединений на поперечную силу
|
При расчете фланцевых соединений на действие поперечной силы следует рассматривать три расчетных сечения (рис. 1): 1) Сечение соединяемых элементов в непосредственной близости от фланца; 2) Сечение по сварным швам, прикрепляющим фланец к двутавру; 3) Сечение между контактирующими поверхностями фланцев;  Условие прочности фланцевого соединения имеет вид:  В первом расчетном сечении поперечные силы передаются, в основном, через стенки соединяемых двутавров. Предельная поперечная сила, воспринимаемая стенкой, может приближенно определяться как для обычных сечений, удаленных от фланцевого соединения  При установке ребра в растянутой части соединения, часть поперечной силы будет передаваться через это ребро. При этом предельная поперечная сила, воспринимаемая сечением соединяемых элементов найдется как  Предельная поперечная сила Qef2, воспринимаемая сварными швами, равна суммарной несущей способности этих швов, расположенных вдоль стенки. Расчет швов, прикрепляющих фланец к соединяемым элементам, производится аналогично расчетам сварных швов опорных ребер балок в соответствии нормами. Влияние дополнительных касательных и нормальных напряжений в сварных швах, возникающих при изгибе фланца в растянутой зоне соединения, можно учесть введением коэффициента условия работы швов γс = 0,9-0,95. При расчете соединения по сечению 3, проходящему между контактирующими поверхностями фланцев, следует учитывать следующие факторы, влияющие на величину расчетной поперечной силы Qef3: — силы трения Qfr между фланцами в сжатой зоне соединения; — нагрузку Qbp и Qbs воспринимаемую силами трения для болтов сжатой и растянутой зон соединения; — нагрузку Qv, воспринимаемую силами трения, возникающими при действии рычажных сил V. Таким образом, суммарная величина расчетной поперечной силы в зоне контакта фланцев найдется как  Найдем составляющие формулы (4). Силы трения Qfr в сжатой зоне соединения  Усилие N определим, учитывая формы эпюры напряжений в околофланцевой зоне рассмотренные ранее.  Учитывая, что α = Af/hw*tw и приравнивая σf = Ry найдем:  Расчетная поперечная сила Qbp, воспринимаемая болтами сжатой зоны, определится как для фрикционных соединений  где np — количество высокопрочных болтов, расположенных в сжатой зоне соединения (на расстоянии менее ξhef от сжатой полки). При ξ = 0 учитываются только болты, расположенные вдоль сжатой полки; Qbh — расчетное усилие сдвига, воспринимаемое одним высокопрочным болтом и определяемое согласно; γbfl — коэффициент условия работы, учитывающий снижение предварительного напряжения болтов сжатой зоны при нагружении соединения. При наличии остаточных сварочных деформаций фланцев γbfl = 0,95. В остальных случаях γbfl = 1,0. Расчетную поперечную силу Qbs следует определять с учетом уменьшения контактных усилий между фланцами в зоне болтов растянутой зоны соединения. Контактные усилия снижаются до величины  Усилие сдвига, воспринимаемое одним болтом растянутой зоны, найдется по формуле:  Суммарная расчетная величина поперечной силы, воспринимаемая болтами растянутой зоны будет равна:  Для упрощения расчетов можно считать, что все болты растянутой зоны нагружены одинаково. Тогда, с некоторым запасом, найдем  Расчетные сдвиговые усилия, воспринимаемые рычажными силами V определяются с учетом результатов, полученных ранее. В интегральной форме величина Qv найдется как  На практике, в запас несущей способности, можно принимать Qv= 0. |
