Конструирование соединения обшивки с элементами продольного набора

Конструирование соединения обшивки с поясом лонжерона или стрингером является частным вопросом конструирования подкрепленной панели и опирается на проектировочный расчет панели. Основы проектирования панелей в данном пособии не рассматриваются. Опуская эти вопросы, отметим лишь, что в общем случае панель нагружена потоками нормальных и касательных сил (рис. 7.4).

Продольные профили в панелях могут выполнять функцию только подкрепляющих элементов (рис. 7.4, сеч. Б-Б), либо дополнительно служить в качестве стыковых элементов (рис. 7.4, сеч. В-В).

Возможны два принципиальных варианта продольного стыка листов: встык (сеч. В-В, вариант а) и внахлест (сеч. В-В, вариант б).

Силовая роль соединения обшивки с продольным профилем заключается в уравновешивании потоков касательных усилий справа и слева от профиля. Нормальными силами соединение не нагружается. Рассматривая равновесие обшивки в зоне соединения с профилем, можно определить усилие, действующее на крепежный элемент (болт, заклепку).

Рис.7.4

Варианту без стыка листов обшивки (рис. 7.4, сеч. Б-Б) соответствует схема уравновешивания, показанная в узле А (рис. 7.4).

Условие равновесия

где t - шаг; i - число рядов крепежных элементов (на рисунке показано однорядное соединение).

Усилие на одну заклепку (болт):

. (7.8)

Соединению листов обшивки встык на профиле (рис. 7.4, сеч. В-В, вариант а) соответствует схема уравновешивания, приведенная на рис. 7.5, вариант а.

- для листа слева от профиля;

- для листа справа от профиля.

Усилия на одну заклепку (болт) соответственно:

. (7.9)

Рис. 7.5

Соединению листов обшивки внахлест на профиле (рис. 7.4, сеч. В-В, вариант б) соответствует схема уравновешивания, приведенная на рис. 7.5, вариант б. Заметим, что заклепки (болты) в этом варианте конструкции работают на срез по двум плоскостям. Соответствующие усилия определяются из условий равновесия для верхнего и нижнего листов:

, (7.10)

.

Подбор крепежных элементов ведется по максимальному из двух найденных усилий:

. (7.10а)

Более выгодным в конструктивном отношении является вариант с меньшим значением P_з. Он реализуется, когда из двух соединяемых листов верхним ставится лист с меньшим значением потока касательных сил Т.

Выражения (7.8)-(7.10) позволяют определить диаметр и другие параметры заклепочного (болтового) соединения (см. гл. 1, 2). Вместе с условиями прочности и устойчивости эти параметры позволяют сконструировать горизонтальную полку пояса лонжерона по условиям размещения необходимого числа рядов заклепок (болтов).

Полученные выше выражения соответствуют точечному (дискретному) соединению профиля (пояса лонжерона) со стенкой и обшивкой. Для других непрерывных швов (клеевого, сварного и др.) расчетные формулы получаются из аналогичных рассуждений.