Статически неопределимые системы из металлических конструкций с болтовыми соединениями элементов широко применяются в строительстве. Целесообразность применения металлических конструкций устанавливается на основании технико-экономического анализа конструктивных решений. Таким конструкциям присуще высокая прочность, относительная легкость, технологичность изготовления и монтажа, транспортабельность.
Стремление к увеличению габаритов зданий а, следовательно, и увеличению площади покрытия в промышленных, развлекательных и спортивных сооружениях привело к расширению номенклатуры конструкций с болтовыми соединениями их элементов.
Компоновочные и конструктивные особенности таких элементов позволяют выделить монтируемые с их применением конструкции в особый класс сооружений, отличительными особенностями которых являются:
- перераспределение усилий в статически неопределимых системах вследствие неупругих смещений в соединениях элементов, вызываемых неплотной постановкой болтов в отверстия;
- влиянием на усилие в статически неопределимых системах повышенных деформаций их оснований вследствие неравномерных просадок фундаментов этих сооружений.
О важности учета отмеченных факторов свидетельствуют наблюдавшиеся на практики случаи потери несущей способности элементов, к примеру, надстроек плавучих опор для строительства мостов в результате перераспределений усилий от неучтенных перемещений. Причиной разрушения некоторых покрытий развлекательных сооружений, выполненных из металлических статических неопределимых систем с болтовыми соединениями элементов может быть также по причине неучтенных смещений на величину разности диаметров болта и отверстия и на величину смятия металла в соединении по площадке контакта болта с отверстием. Этим определяется актуальность соответствующих исследований.
Наиболее сложным вопросом расчета статически неопределимых систем является определение усилий в элементах. Решетчатые конструкции с болтовыми соединениями элементов рассчитываются в основном с учетом шарнирного соединения в узлах. При расчете таких конструкций, представляющих собой многократно статически неопределимые стержневые системы, с целью сокращения объема вычислений, часто пользуются приближенными способами, понижающими, а иногда и полностью исключающими степень статической неопределимости.
Выполненный обзор научно-исследовательских работ в области решетчатых каркасных конструкций свидетельствует о существенном влиянии деформативности болтовых соединений на перераспределение внутренних усилий в элементах. Столь значительное влияние смещений в соединениях вынуждает весьма внимательно подходить к проектированию и расчету решетчатых конструкций, элементы которых соединяются на болтах нормальной точности.
Смещение в болтовых соединениях решетчатых конструкций учитываются посредством замены модулей упругости Е на модуль линейной деформации Еэ элементов, определяемые через модули деформаций болтовых соединений в начале 
и в болтовых 
i- го элемента.
Модуль деформации болтового соединения 
при усилии 
в i-том элементе запишется как:
,
где 
-- сила трения в соединениях i-го элемента;
-эмпирическая зависимость при работе соединения на смятие [2];
U - сдвиг в соединении на разность номинальных диаметров болта и отверстия;
V - допускаемые отклонения от номинальных диаметров болта и отверстия;
-- неупругая деформация смятия.
Для соединений на высокопрочных болтах, в случае использования последних как несущих, сила трения определяется по формуле:
,
где 
-- нормативное усилий натяжение болта;
f - коэффициент трения;
B0 , B1 -- эмпирические параметры, значения которых для низколегированной и углеродистой стали, приводятся в таблице [2].
Изменение 
расстояний между центрами узлов i-го элемента определяется как сумма упругой деформации 
и 
,
или 
.
Отсюда модуль линейной деформации i-го элемента
.
Допуская, что величины смещений в соединениях в начале и конце i-го элемента одинаковы, модуль деформации элемента будет определяться по формуле:
.
Расчет ведется методом итерации с поэтапным уточнением усилий в элементах статически неопределимых систем. Итерационный процесс можно выполнять, также уточняя напряжения 
в i-том элементе. В этом случае формула для определения модуля деформации будет иметь вид:
.
В первом приближении значения 
определяется по напряжениям в конструкции с не смещающимися узлами.
Таким образом, замена модуля упругости на модуль линейной деформации позволит учесть смещения в болтовых соединениях при расчете многократно статически неопределимых систем и избежать перераспределений усилий в элементах, приводящих к разрушению конструкций.
Библиографическая ссылка
Должиков В.Н., Должиков А.В. К ВОПРОСУ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СТАТИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛИМЫХ СТЕРЖНЕВЫХ ПОКРЫТИЙ С БОЛТОВЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ ЭЛЕМЕНТОВ // Успехи современного естествознания. – 2007. – № 12-1. – С. 93-94;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=11865 (дата обращения: 21.11.2024).