Заклепочные соединения в металлоконструкциях. Применение, рекомендации к расчету и основные характер

Введение

В данном материале рассматриваются общие характеристики и применение заклепочных соединений в металлических конструкциях возводимых каркасов зданий, а также некоторые указания к расчету и проектированию данных соединений.

Общие сведения

Заклепка – разновидность крепежа, деталь заклепочного соединения в виде круглой трубы или стержня, имеющая с одной стороны закладную головку и с другой стороны замыкающую (также известная как «высадная») головку, которая образуется в процессе клепки [1]. Заклепочное соединение является неразъемным.

Заклепки известны еще с древности: их до сих пор обнаруживают на археологических раскопках городищ древней Руси, найденные крепежи датируются IX-X веками. Несмотря на то, что в последние десятилетия использование заклепочных крепежей в строительстве резко сокращается в связи с активным развитием и совершенствованием технологий сварки, заклепочные соединения до сих пор находят применение в частных случаях по технологическим и конструктивным соображениям. Основная причина прекращения использования заклепок в металлоконструкциях в строительстве обусловлена следующими факторами:

  • высокий уровень шума, который приводит к профессиональным заболеваниям органов слуха
  • необходимость иметь специальную печь (горн) для разогрева заклепок до пластичного состояния на месте монтажа
  • необходимы компетентные кадры для монтажа и контроля качества
  • большие затраты на демонтаж неверно установленных заклепок
  • трудозатратный и дорогой процесс самого монтажа заклепок (необходимо иметь много рабочих в звене, от 3 до 5 человек).

Однако, в отличие от сварки, заклепочные соединения не изменяют структуры металла, не вызывают коробление конструкции и перегрев деталей, что позволяет применять данный крепеж с разнородными или плохо свариваемыми материалами.

Материалы и инструменты для создания заклепочного соединения

Заклепки, как правило, производят из мягкой стали марок Ст.2 (кп, пс, сп) и Ст.3 (кп, пс, сп), обладающими хорошими пластическими свойствами и вязкостью. Головки заклепок могут иметь различную форму. Чаще всего в при возведении металлоконструкций используют заклепки с полукруглой (а – высокая, г – низкая), потайной (б) и полупотайной (в) головками.

Для создания заклепочного соединения необходим ряд специализированных инструментов:

  • спиральные развертки и сверлильные машинки для образования отверстия в конструкции
  • переносные горны для разогрева заклепок
  • обжимки (ручные и пневматические) для образования головки заклепки
  • поддержки (ручные и пневматические) для удержания заклепки в рабочем положении при скреплении конструкции
  • также необходимы клещи, зубила и прочие вспомогательные инструменты

Расчет заклепочного соединения

В связи с редким использованием заклепочных соединений в строительстве, современные методики расчета данных соединений отсутствуют. Согласно методическому пособию по основам конструирования [4], методика, ранее представленная в нынче устаревшем СНиП II-В.3-62, не согласуется с действительными условиями работы данных соединений. По СНиПу расчет стержней заклепок производится при их работе на срез (рис. 199, а), однако данное состояние возникает только после сдвига соединяемых деталей на величину зазора между стенками отверстия и стержнем заклепки, что уже говорит о разрушении соединения. При расчете правильнее исходить из величины осевой силы N, которая развивается при усадке заклепки, и силы трения P на стыке (рис 199, б). Однако трудность данного расчета обусловлена тем, что большинство величин при расчете являются переменными, и определить их с высокой точностью не представляется возможным. Также заклепочные соединения подвергаются дополнительным напряжениям, таким как растяжение или изгиб (рис. 199, в, г), что еще больше затрудняет расчет. По причинам описанных выше проблем, выбор заклепочных соединений производится главным образом с упором на опыт ранее изготовленных конструкций, которые были проверены в эксплуатации, при этом учитывают специфические условия работы проектируемого соединения.

Основные требования и указания по проектированию заклепочных соединений можно найти в справочниках конструктора и другой профессиональной литературе. [2, 3]

Процесс монтажа заклепочного соединения

В ранние времена монтаж заклепочных соединений производился с помощью молотка, однако  в начале ХХ века на помощь строителям пришли ручные пневматические заклепочники. Установка заклепок, как правило, производится бригадой из 3 человек: один человек нагревает заклепки до пластического состояния (900-1000 С) в специальной печи и подает их монтажнику, который вставляет заклепку в отверстие и подпирает ее в основании с помощью специального пневматического инструмента (поддержки); третий рабочий после установки раскаленной заклепки в рабочее положение осаживает противоположный (неотформованный) конец клепальным инструментом ударного или прессового действия (обжимкой), формируя замыкающую (высадную) головку. При остывании заклепка усаживается, плотно сжимая соединяемые детали. Прочность соединения по большей части определяется силами трения, которые возникают на поверхности стыка деталей в результате усадки заклепок.

Список литературы

1. ru.wikipedia.org/wiki/Заклёпочное_соединение

2. Абаринов А. А. Составление деталировочных чертежей металлических конструкций. М., Стройиздат, 1977.

3. Стальные конструкции. Справочник конструктора. Под общ. Ред. Н. П. Мельникова. М., Стройиздат, 1976.

4. Орлов П. И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие в 3-х книгах. Кн. 2. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1977.

Видеоматериалы:

Автор:

Инженер-проектировщик ООО ПТЦ "ЛУКАРИНВЕСТ"

Панкратов Тимур Рашитович

29.03.2019 
Просмотров: 80