Продольное соединение металлических гофрированных элементов в изгибаемых конструкциях
Продольное соединение металлических гофрированных элементов в изгибаемых конструкциях, включающее болтовые соединения, сформированные в ряды, расположенные по ширине соединения на гребнях и впадинах, отличающееся тем, что в соединении под головки болтов и гайки установлены прижимы, обеспечивающие удельное давление непревышающее критическое для устойчивости гофров. Применение полезной модели увеличит в 2 раза прочность (устойчивость) сооружения из сборных металлических гофрированных конструкций.
соединения располагают только по гребням и впадинам (Canadian Journal of Civil Engineering, vol.19, 1992, p.896-905).
Из известных продольных соединений гофрированных элементов в изгибаемых конструкциях ближе всех к предлагаемому по технической сущности является продольное соединение, в котором предложено располагать болты не только по гребням и впадинам, а и на середине между впадиной и гребнем с целью обеспечения требуемой несущей способности изгибаемых соединений при увеличении размера гофра до 400 мм. и толщины листа. [(11) полезная модель №13660, (19) RU, E 01 F 5/00, Б 04 В 1/32, F 16 L 9/22 от 25.02.2000].
Недостаток такого соединения заключается в том, что на середине между впадиной и гребнем (на наклонной поверхности гофра) располагать болт неэффективно, т.к. в этом случае при изгибающем моменте на болт действует нагрузка под углом к оси болта. При таком нагружении даже «призонные» болты не работают нормально: изгибающий момент сминает кромки отверстий соединяемых элементов, изгибает и двигает их в разные стороны, - продольное соединение раскрывается [А.Н.Митинский и др. «Техническая механика», судпромгиз, Ленинград, 1957, с.3б9-372]
Недостаток всех соединений заключается в том, что они не рассчитаны на устойчивость Например, расчеты на устойчивость показали, что для гофра 150 мм с радиусом 81 мм толщиной листа 6 мм критическое удельное давление qкр.=243 кГ/см 2. (Биргер И.А., Пановко Я.Г. Справочник. Том 3. Прочность. Устойчивость. Колебания, изд. Машиностроение, М. 1968 г., с.51) В соединении установлены болты диаметром 20 мм и затянуты моментом 20 кГм, т.е. болт сжимает соединение усилием 10000 кГ. Чтобы гофр не терял устойчивость, это усилие должно прилагаться к поверхности площадью Fкр.>41 см2 , а головка болта и гайка для этого имеет поверхность менее 5 см2. Выполняя это требование, автор спроектировал вариант конструкции прижимов и показал их в масштабе один к одному на фиг.3.
Ширину прижима автор не показал, т.к. она зависит от координат отверстий под болты на поставляемых гофрированных элементах. В данном случае размер от кромки равен 45 мм, поэтому при проектировании прижима автор принял ширину прижима равной 100 мм.
Технический результат предложенной полезной модели заключается в обеспечении требуемой прочности (устойчивости) изгибаемого продольного соединения металлических гофрированных элементов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых показано:
на фиг.1 - размещение болтов и прижимов по предлагаемой схеме при знакопеременных изгибающих моментах;
на фиг.2 - все прижимы одного соединения (схематично);
на фиг.3 - вариант конструкции предлагаемого болтового соединения;
на фиг.4 и 5 - упрочненный вариант установки прижимов.
Примечание. Дополнительные болты для обеспечения прочности соединения на сдвиг и смятые не показаны.
Продольное соединение гофрированных элементов в изгибаемых конструкциях состоит из головной части элемента 1 и хвостовой части элемента 2 (фиг.1), расположенных внахлестку и объединенных болтами 3 с прижимами 4 и 5 (фиг.2 и 3), обеспечивающими удельное давление непревышающее критическое для устойчивости гофров. Болты 3 расположены на гребнях и впадинах. Для пояснения конструкции соединения на фиг.3 оно изображено в масштабе один к одному (вариант конструкции см. стр.2).
Необходимость разработки предлагаемого соединения диктуется следующими соображениями. Существующие виды соединения были разработаны для гофрированных элементов с малым гофром до 150 мм и толщиной до 6 мм и использовались при монтаже сооружений не больших габаритов. При монтаже крупного сооружения арочного типа из
гофрированных элементов с гофром 150 мм и толщиной 6 мм было обнаружено, что продольное соединение нагрузки от изгибающих моментов практически не держит. Это подтвердили расчеты на устойчивость (см. лист 2). Возникающий в продольных соединениях Б и В (фиг.1) изгибающий момент (половину) держит гофрированный элемент 2, т.е. к изгибающему моменту в гофрированном элементе 2 прибавился еще один от рядом расположенных соединений. Если продольное соединение будет держать максимальный изгибающий момент, который держит гофрированный элемент 2, то сооружение будет иметь в два раза большую прочность (устойчивость) или экономию металла около 40%.
Область эффективного использования предлагаемых продольных соединений - конструкции из гофрированных элементов. Продольные соединения апробированы в частном сооружении.
Продольное соединение металлических гофрированных элементов в изгибаемых конструкциях, включающее болтовые соединения, сформированные в ряды, расположенные по ширине соединения на гребнях и впадинах, отличающееся тем, что в соединении под головки болтов и гайки установлены прижимы, обеспечивающие удельное давление, не превышающее критическое для устойчивости гофров.
