Фиг. 13.

листа. Область значительных возмущений напряжений распространяется в поперечном направлении приблизительно на 1 диаметр от края отверстия, в продольном же направлении (область пониженных напряжений)-примерно на 4,5 диаметра с каждой стороны. Фиг. 13 изображает эпюру нормальных растягивающих напряжений в сечении, которое проходит через центры двух отверстий, ослабляющих полосу.

Влияние усилий, передаваемых заклепочными стержнями па напрял-сения и деформации в 3. с. Усилия, передаваемые в соединении заклепочными стержнями, оказывают не менее сильное влияние на распределение напряжений и условия работы элементов соединения, чем заклепочные отверстия. Благодаря сосредоточенной передаче усилий, действующих на срапнительно небольшой площадке, соответствующей касанию заюгепочного стержня со стенкой дыры, усилия эти вызывают большие местные напряжения в материале и сильно усложняют картину распределения напрялсений в 3. с. Фиг. 14 изображает распределение нормальных продольных напряжений в последовательных сечениях металлич. полосы с заклепкой под влиянием действующего на заклепку усилия. Приведенные эпюры соответствуют усилию, передаваемому зак.яепкой, Р = 2 ООО кг, вызывающему среднее напряжение в целом сечении

-did J\i

~0,25d К

11 лШ

fiillllJ

.+ffx 5d

Фиг. 14.

полосы 250 кг/см, в заклепке (d = 20)--ок. 640 кг/см на срезывание и 1 ООО кг1см на смятие. Из характера очертания эпюр видно, что на расстоянии около 3d от центра заклепки напряжения в полосе распределяются почти равномерно; по мере приближения к заклепке постепенно образуется область пониженных напряжений в средней части сечения и повышенных-по обе стороны отверстия. Неравномерность распределения напряжений возрастает по мере приближения к отверстию, и в сечении, проходящем через его центр, наибольшие напряжения у краев отверстия превышают более чем в 3 раза среднее напряжение в целом

сечении полосы; у краев полосы напряжения менее половины среднего. В сечении, касательном к заклепочному отверстию, т.е. проходящем через точку передачи заклепкой сосредоточенного усилия, возникают очень интенсивные напряжения сжатия, превышающие почти в 9 раз среднее напряжение в целом сечении. Растягивающие напряжения в том же сечении лишь приблизительно в 1,5 раза больше среднего.В следующих сечениях полосы позади захигепки напряжения постепенно уменьшаются и подходят к нулю на расстоянии ок. 2d от центра заклепочного отверстия. На приведенных эпюрах характерно отражается влияние сосредоточенной передачи усилия заклепочным стержнем, которое, благодаря всегда имеющейся в заклепках неплотности заполнения отверстия, действует лишь по небольшой площадке касания стенок заклепочной дыры с телом заклепки. Наличие сильно повышенных местных напряжений у заклепок не представляет опасности для прочности заклепочного соединения, т. к. при сосредоточенном смятии металла допускаемые напряжения м. б. сильно повышены. Но на.ти-чие этих перенапряжений влечет за собой обмятие заклепочных дыр и перерождение перенапряженного металла при действии ряда повторных нагрузок на 3. с, так как даже при усилиях, сравнительно небольших, действующих на соединение, местные напряжения около заклепок превышают предел пропорциональности и даже предел текучести. Фиг. 15 изображает траектории главных растягивающих (сплошные линии) и сжимающих (пунктир) напрялсений в простейшем 3. с. под действием растягивающей и сжимающей нагрузок. Траектории главных растягивающих напрялсений, являющихся основными в первом случае, обхватывают заклепку подобно канатам, перпендикулярно к которым проходят траектории сжимающих напряжений. Во втором случае траектории слсимающих напрялсений (являющихся здесь основными) представляют как бы пучок криволинейных стерженьков, поддер-лсивающих действующую нагрузку и упирающихся в заклепки; перпендикулярно к ним проходят траектории растягивающих напряжений.

Сдвиги в 3. с. В работе 3. с. под действием внешней нагрузки различают две основные стадии: 1) действующее усилие не превзошло силы трения между листами, вызванной натяжением заклепок; 2) произошли первые сдвиги, т. е. внешняя нагрузка превзошла силу трения, и началась непосредственная передача усилий телом заклепочных стержней. В течение первой стадии, соответствующей небольшим нагрузкам соединения, передача усилий происходит за счет сил трения между склепанными элементами. При напряжениях в металле порядка 300- 600 кг/см силы трения преодолеваются, и

Фиг. 15.

начинаются первые сдвиги 3. с, после к-рых наступает передача усилий путем непосредственного касания стенок дыры и заклепочного стержня. Эти сдвиги происходят за счет неизбелсного вследствие остывания заклепки ненолного заполнения ею отверстия, при чем величины сдвига в зависимости от качества клепки могут быть порядка 0,001- 0,01 мм и более. При более высоких повторных нагрузках, соответствующих второй стадии работы соединения, благодаря боль-щим местным напряжениям в месте передачи усилий заклепками, происходят обмятие и разработка 3. с, вызывающие образование сдвигов второго порядка (пластических). Факт появления сдвигов в 3. с. особенно ва-лсен для сооружений, подвергающихся действию подвижной нагрузки (мостов); 3. с, работающие под временной нагрузкой зна-копеременно, наиболее часто расщатывают-ся благодаря накоплению остаточных сдвигов второго порядка. В этом случае передача усилий заклепками при перемене направления нагрузки сопровождается сдвигами и ударами, ухудшающими работу сооружения и способствующими дальнейшему разрушению 3. с. Вообще расстройство 3. с, вызванное обмятием и сдвигами 3. с, особенно неблагоприятно отражается на динамической работе клепаных конструкций и может привести даже к преждевременному их разрушению.

Распределение усилий между отдельными заклепками одного продольного (параллельного действующему усилию) ряда при проектировании принимается равномерным. Однако, даже элементарным подсчетом можно показать, что при материале, работающем в пределах упругости, распределение усилий между заклепками д. б. крайне неравномерно. Более точные

30%:

----(йг7%

Фиг. 16.

теоретич. исследования, учитывающие возникновение деформаций и сдвигов 3. с. вследствие местных перенапряжений, обмя-тий в заклепках н пр., также показывают, что распределение усилий мелоду заклепками не одинаково, при чем наиболее нагруже-. нь1 крайние захслепки ряда за счет недогрузки средних заклепок. Неравномерность распределения усилий между заклепками возрастает с увеличением шага заклепок в ряду. Наиболее существенное влияние имеет, однако, модуль с д в и г а 3. с,т. е. величина, обратная сдвигу 3. с. на единицу действующего усилия. Чем меньше модуль сдвига, т. е. чем больше деформируется 3. с. под действием нагрузки, тем равномернее распределение усилий между заклепками, и обратно. Опытные исследования распределения усилий между заклепками ряда, произведенные несколькими исследователями, при-

Фиг. 17.

водят к результатам, близко совпадающим с изложенными выше теоретич. выводами. Фиг. 16 изображает картину распределения усилий мелоду заклепками простого однорядного стыка двух полос, по опытам Финд-ейзена. Пунктиром на чертеже нанесена линия изменения усилий, действующих на заклепки, пстученная путем теоретического подсчета по способу Блейха. Фиг. 17 изображает силовое поле в фасовке, прикрепляющей полосу, и распределение усилий мелоду отдельными заклепками прикре-п.чения, по опытам Вис-са. С увеличением нагрузки, действующей на соединение, благодаря нарастанию обмятий у заклепок, вызванных возрастающими местными напряжениями, уменьшается модуль сдвига соединения, и распределение усилий между заклепками несколько выравнивается. Выравнивание распределения усилий между заклепками, т. е. привлечение к работе средних, менее нагруженных заклепок, при возрастании нагрузки имеет большое значение, потому что приводит к одновременному разрушению всех заклепок. Следовательно, при нагрузках, близких к разрушающей, распределение усилий мелоду заклепками приближается к условиям, принимаемым при расчете.

Из различных опытных исследований над более сложными прикреплениями интересны опыты Руделофа над заклепочными прикреплениями полосы. Исследованию подверглись три типа прикреплений (фиг. 18): стык Шведлера (А), прямоугольный стык (Б) и косой стык (В). Стыки имели по 15 заклепок. Разрушение всех образцов произошло от одновременного срезывания заклепок. Результаты исследования показали, что все три типа стыков работают в общем почти одинаково, хотя возникновение пер- вых сдвигов наблюдалось при различных нагрузках. Можно считать, что наиболее благоприятные условия работы обнаружились в прямоугольном стыке, затем в косом стыке и, наконец, в стыке Шведлера. Судя по остаточным деформациям, наиболее равномерно работающим также оказался прямоугольный стык. В стыке Шведлера первая заклепка оказалась сильно перенапряженной; перенапряжения эти падают по мере увеличехшя числа заклепок в сечении. Следовательно, шведлеровский стык не имеет преимуществ ни перед прямоугольным ни перед косьпя стыком. Косой стык по условиям работы почти не уступает прямоугольному, а потому применение его на практике вполне допустимо. Сравнительные исследования стыков с двусторонним и односторонним перекрытием показывают, что работа при одностороннем перекрытии значительно хуже вследствие сильного изгиба стыка, понижающего его прочность. В стыках с не непосредственным перекрытием, когда накладка перекрывает стык через цельный лист, последний оказывается сильно

перенапряженным как от изгиба, так и от действия продольных усилий. Разрушение таких стыков часто происходит от разрыва этого .чиста при пониженном коэффициенте использования стыка. Поэтому стыков с несимметричным и не непосредственным перекрытием должно по возможности избегать.

Фиг. 18.

Применение их допустимо лишь в соединениях очень жестких пакетов, когда влияние изгиба становится незначительным. Опыты, произведенные над стыками толстых пакетов (из четырех листов), показьшают, что

Фиг. 19.

прочность при различных способах стыкования оказьгоается почти одинаковой. В отношении равномерности распределения напряжений и момента наступления и величины сдвигов эти стыки также оказываются

равноценными. Результаты опытных исследований над прикреплениями уголковых и швеллерных сечений показывают, что прикрепление неплоских элементов просто внахлестку сильно ухудшает их работу, вызывая их изгиб, существенно отражающийся как на распределении напряжений в стержне, так и на работе заклепок прикрепления. Некоторое улучшение прикрепления уголковых сечений м. б. достигнуто применением

Фиг. 20а.

коротышей или увеличением длины прикрепления. В отношении распределения напряжений, сдвигов и прочности, прикрепления помощью коротышей оказываются более слабыми, чем длинные прикрепления одной полкой. По опытам Дернена, заклепки, прикрепляющие коротыши, напряжены значительно меньше, чем в основном уголке. Некоторое улучшение работы коротыша м. б. достигнуто путем увеличения количества заклепок, связьшающих его с основным уголком (фиг. 19, А). Хорошие результаты дает

\P-50t

Фиг. 206.

также прикрепление уголков одной полкой с наклонным пропилом (фиг. 19, Б). На фиг. 20а приведено силовое поле в фасонном листе маленькой фермы (фиг. 206), испытанной Виссом, при чем сплошными линиями изображены главные растягивающие, а пунктиром-сжимающие напряжения. Траектории главных напряжений в фасовке, возникаюпдах под действием усилий, передаваемых заклепками, дают полную картину передачи усилий с заклепок на заклепки, при чем характерны сгущения и разрежения силовых линий в различных частях фасовки, свидетельствующие о крайней неравномерности и слолшости работы фасо-нок, представляющих совокупность нескольких заклепочных прикреплений.

Лит.: Стрелецкий Н. С, Курс мостов. Металлические мосты, М., 1925; П а т о к Е., Железные мосты, т. 1-Фермы балочных мостов. Материалы и заклепки, 3 изд., Киев, 1913; Велихов П., Введение в курс металлических конструкций, М., 1910; Передерни Г., Материалы для проектирования железных ферм, Л., 1927; Кривошеий Г. Г., Дан-