Сросток Шухова

При разработке конструкций стропильных ферм Шухову пришлось обратиться к расчету клепаных узлов, который теперь считается элементарным, но в свое время содержал ряд неясных мест. Мы считаем необходимым остановиться на этом вопросе, так как ни в статьях о Шухове, ни в современных учебниках по строительному делу нет никаких ссылок на автора методов расчета этих соединений. Речь идет о расчете так называемого «сросток» Шухова, т. е. заклепочного соединения, в котором заклепки располагаются несимметрично к линии действия усилия.

Такие соединения довольно часто встречаются не только в стальных конструкциях, но и в машиностроении, в деталях авиационных конструкций, в такелажных приспособлениях, в технологической аппаратуре и т. д.
В сростке Шухова (рис. 52) нагрузка смешена с вертикальной оси симметрии заклепок, соединяющих горизонтальные уголки, и, кроме того, направление нагрузки не совпадает с продольной осью этих заклепок.

Несимметрично относительно действующего усилия расположены и вертикальные заклепки стойки. К сросткам Шухова следует отнести также другой узел, показанный на том же рисунке, поскольку соединение хотя и имеет ось симметрии, но эта ось не совпадает с направлением нагрузки.

Сросток Шухова

Шухов впервые дал теорию расчета таких узлов, которую можно пояснить на следующем примере.

Пусть к фасонке (рис. 53), прикрепленной тремя заклепками с площадями сечения F1, F2 и F3, приложена сила Q. Эти сечения характеризуют собой то сопротивление, которое заклепки могут оказать разрушению соединения. При любом расположении заклепок центр их сопротивления — точка С- может быть найден как центр тяжести сечений всех заклепок.

Действие заданной силы Q можно заменить действием такой же силы Q‘, но приложенной к точке С, и момента Ql, стремящегося повернуть фасонку вокруг центра С (l- расстояние точки С от направления силы Q).

Поскольку сила Q‘ распределяется между всеми заклепками, необходимо выяснить лишь величину и направление усилий Т1, Т2 и Т3, соответственно приложенных к каждой из заклепок и в совокупности уравновешивающих действующий момент.

Сросток Шухова

При выводе расчетных формул Шухов исходил из того естественного предположения, что направление усилий Тn, приложенных к каждой из заклепок, перпендикулярно к соответствующим линиям rn, соединяющим центры данных заклепок с центром С, вокруг которого может произойти поворот фасонки.

Ясно, что величина возможного смещения каждой заклепки, а значит, и величина воспринимаемого ею усилия Тn тем больше, чем длиннее расстояние r данной заклепки от точки С.

Действующий момент М уравновешивается сопротивлением, оказываемым повороту фасонки всеми усилиями Т:

Сросток Шухова

Определив для каждой заклепки значение усилия Тn, а также усилия Q/n , можно геометрически (или, что проще, графически) сложить эти усилия и получить направление и величину искомого усилия Rn, на которое должна быть рассчитана заклепка.

Ясно, что расчет сводится к проверке прочности наиболее удаленной за клепки, имеющей максимальное r.
Положение точки С центра тяжести сечений заклепок определяется по формулам:

Сросток Шухова

В некоторых случаях при одинаковых заклепках положение точки С может быть определено без вычислений.
Изложенный выше метод проверки прочности шуховских сростков получил всеобщее распространение и стал настолько привычен, что теперь кажется сам собой разумеющимся. Поэтому в ряде пособий он и приводился без ссылки на автора.

Данная Шуховым идея расчета сростков может быть применена и для проверки прочности сварных сопряжений, в которых соединения свариваются несколькими участками шва разной длины, разного сечения и произвольно расположенными по отношению к действующей силе.
Шуховские сростки часто встречаются в современных конструкциях самолетов, например, в узлах крепления консоли крыла к центроплану, в узлах крепления элементов шасси и т. д.

Стр 130-133 Ковельман Г.М. «Творчество почетного академика инженера Владимира Григорьевича Шухова» М.1961 г.

Роман Королёв

Конструктор-моделист, автор сайта.

Оставить комментарий

avatar