Прочностной расчет не метрического соединения

[AL Project & Steel]

Добрый вечер, камрады!

Собственно вопрос в названии темы. Возможно ли какими то программными средствами, произвести расчет (смоделировать) соединения самореза по DIN 7981 с резьбовым каналом стойки? Или возможно у кого нибудь имеется протокол испытания такого соединения?

[tzertis]

Думаю что можно посчитать в программе SolidWorks, в модуле SolidWorks Simulation или может быть  в модуле Консультант по соединениям (сам то ни разу такой тип расчета в Солиде не выполнял).

P.S А если к примеру вручную, упрощенно, посчитать (или это очень ответственное соединение и нужна точность ?)
 

Изменено 23 января пользователем tzertis

[AL Project & Steel]

Интересует максимальная нагрузка на данный узел - опорный кондуктор козырька.

Протокол испытания у них есть (в разделе документация под картинками образец), но он испытывался только на заявленную эксплуатационную нагрузку.

8 часов назад, tzertis сказал:

P.S А если к примеру вручную, упрощенно, посчитать

Есть еще такой момент, нужно ли учитывать сам резьбовой канал, или считать только стенку профиля у основания канала через которую проходит саморез.

Наверно самым лучшим решением будет самостоятельное проведение подобного испытания, но уже на полноразмерном образце, с усилителем и без усилителя стойки. Так же можно испытать разный способ крепежа этого кондуктора. Жаль только данное мероприятие выходит за рамки текущих задач.

[tzertis]

Так а может ли такое быть, что максимальную нагрузку на данный узел, они заявили как эксплуатационную нагрузку в месте соединения (кондуктора и уса стойки) ?

Т.е в месте крепления, кондуктор максимально держит 810 кг. (по закону сложения сил в механике, при Rx= 7kH, Ry= 7kH)

Но как мне кажется, козырек,- это по сути некий рычаг (фомка )

И надо считать нагрузку с учетом габаритов и веса козырька.

И при проекционной длине козырька, к примеру в 150 см, расстоянии между верхним и нижним креплением в 90 см, приложив нагрузку в 480 кг на край козырька (материал + снег + ветер), получим 810 кг наверху, в опорном кондукторе.

Далее, упрощенно считаем что 810 кг равномерно распределяться на все 7 саморезов кондуктора (по ~116 кг на каждый).

(когда-то, где-то читал что первый виток резьбы воспринимает 50% всей осевой нагрузки, вто­рой — 25%, третий — 12%)

Значит первый виток самореза воспримет 116 / 2 = ~ 58 кг.

Шаг резьбы самореза DIN7 983 D5.5x55: 1,94 мм (к примеру), глубина проникновения витка самореза в тело стойки (глубина резьбы): 0,7 мм. Длина витка: 17 мм (при диам.тела самореза 3,66 мм), тогда получим напряжение в этом витке: 58 кг / (17 мм х 0,7 мм) = 4,9 кг/мм2 <=> 49 Мпа

предел текучести алюм.сплава (6061 Т6) - не менее 240 МПа

Т.е коэфф-т запаса для алюм.стойки = 4,9 (вроде бы как и неплохо).

Расчет самореза на растяжение, показывает что он выдержит осевую нагрузку в 116 кг при запасе прочности = 1, 66 (Кдоп.напряж =0,6). Тоже вроде бы как и норм.

   

[AL Project & Steel]

26 минут назад, tzertis сказал:

Так а может ли такое быть, что максимальную нагрузку на данный узел, они заявили как эксплуатационную нагрузку в месте соединения (кондуктора и уса стойки) ?

Сказали, что коэффициент запаса прочности 2, что в принципе логично.

29 минут назад, tzertis сказал:

И при проекционной длине козырька, к примеру в 150 см

2 м вылет козырька, коэффициент при расчете снегового мешка практически максимальный (в среднем 5,5). В роботе статику посчитал, получается превышение эксплуатационной нагрузки. Но представить сугроб спрессованного снега высотой 2 м над входом и что бы его не почистили как то сложно. 

[Rexther]

29 минут назад, AL Project &amp; Steel сказал:

Но представить сугроб спрессованного снега высотой 2 м над входом и что бы его не почистили как то сложно. 

Я не о прочности, а о человеческом факторе - если что-то можно нарушить это будет нарушено. Можно не сомневаться.

[AL Project & Steel]

Я к тому, что в новом СП 20.13330.2016, на мой взгляд, сильно перестраховались с расчетом снеговых мешков. С другой стороны данный узел тоже не вызывает особого доверия в отличие от болтового соединения. 

[tzertis]

Заметил что в последние годы происходит всёнарастающее упрощение (даже в ущерб теплотехнике).

К примеру берется труба с пятками и с помощью болтов, насквозь, прикручивается к стойкам витража.

А на этой трубе приварены стальные уши, для установки noname фурнитуры.

_узлы.pdf

[AL Project & Steel]

Для козырьков с не большим вылетом кондуктор, на мой взгляд, оптимальное решение. Уж если и смотреть в сторону удешевления, то лучше своими силами изготавливать данные детали, чем городить не понятно что. 

[Пыль]

Держит вся резьба.

Но норма, а она же- минимум- это пять витков. 

Аксиома- ШАГ НЕ ИМЕЕТ ЗНАЧЕНИЯ. Только количество витков. 

За шурупы- не знаю. 

23 часа назад, tzertis сказал:

Заметил что в последние годы происходит всёнарастающее упрощение (даже в ущерб теплотехнике).

К примеру берется труба с пятками и с помощью болтов, насквозь, прикручивается к стойкам витража

Той тенденции- тридцать лет. 

"Наращивали балконы".. Как вспомню- так вздрогну. Значит так: то, что нижний швеллер заводили в кладку, и чеканили раствором с жидким стеклом, это- "стандартное решение". 

От себя добавляли "лом", сквозь стену. Чуть выше, и под наклоном наружу. На одной стороне кругляка, наспех извазюканого в сурике- пятак- закладная, на другой- в стене, в углублении  приваривалась шайба. Затем ставили пробку- цемент, да стекловату. 

Не красиво? Ну- да.. Эстетики- нуль. Но, задача была- перебдеть, а значит- не сесть.. 

[newsolutions]

6 часов назад, Пыль сказал:

Держит вся резьба.

Но норма, а она же- минимум- это пять витков. 

 

Где то помню информацию, что держит 3 первых витка в основном. Остальная резьба делается из за удобства производства/эксплуатации.

Как уже выше коллега сказал.

[Пыль]

За шурупы.

Сейчас рассматривал арматуру, из ПВХ окна, интересно, что в местах фиксации 3.9х16 оставили риски максимум полтора витка, а в месте крепления петель, фурнитурными шурупами, нарезка- по одному витку. 

Думаю ТС- прав, с шурупами всë сложно, и они не могут рассматриваться отдельно от материала "ввинчивания", для проверки/подтверждения соединений действительно нужна некая "лабораторная работа".

[Пыль]

[tzertis]

В СКАД'е попробовал рассмотреть 3 вар-та расчета.

Вар-т №0: считаем упрощено, что в точках А и Б, только одна шарнирно-неподвижная опора.

Тогда в этом случае, нагрузка на вырыв, в точке А составляет Rx=800 кг.

Вар-т №1: считаем подробнее, что в точке А мы закрепляем кондуктор на все семь саморезов.

Тогда в этом случае, видим что нагрузка не распространяется равномерно. Макс.нагрузка приходится на саморез №4 и на вырыв составляет Rx=550 кг (а одновременно еще есть нагрузка на срез 236 кг).

Вар-т №2: считаем подробнее, что в точке А мы закрепляем кондуктор на шесть саморезов (забыли монтажники вкрутить саморез №3).

Тогда в этом случае, видим что нагрузка также не распространяется равномерно. Но ситуация ухудшилась, теперь

макс.нагрузка приходится на саморез №4 и на вырыв составляет Rx=898 кг (а одновременно еще есть нагрузка на срез 336 кг).

Вообщем в моем первом посте, я неправильно предложил считать, что нагрузка в точке, распределяется равномерно между всеми саморезами.

Это не так 

Как видно, разные саморезы работают в разных условиях и нагрузка между ними распределяется совсем не равномерно.

[AL Project & Steel]

11 часов назад, tzertis сказал:

В СКАД'е попробовал рассмотреть 3 вар-та расчета.

Как так у Вас получилось, что в этом узле, саморезы работают и на растяжение и на сжатие?

[nnv2812]

Только в варианте №1 для шурупа №3 Ry=236

Но в целом - всё так. Даже подозреваю, что в жизни, при экстремальных нагрузках шурупы 3 и 4 вытягиваются и в работу вступают крайние.

В Шуко подобный узел требует сухаря в стойке и метрической резьбы в него, а в Алютехе крепление в ус стойки, но поперёк, на срез.

[nnv2812]

8 минут назад, AL Project &amp; Steel сказал:

Как так у Вас получилось, что в этом узле, саморезы работают и на растяжение и на сжатие?

Профиль - многопролётная балка с неподвижными шарнирными креплениями (саморезами). И её соответственно гнуть будет не дугой, а волной. В некоторых местах отрывать от стойки, в других - вдавливать. По идее ещё можно в расчёте добавить на концах балки два шарнирно-подвижных узла.

[tzertis]

44 минуты назад, AL Project & Steel сказал:

Как так у Вас получилось, что в этом узле, саморезы работают и на растяжение и на сжатие?

Программа Скад выдала такой результат.

ссылка на скадовский файл: https://cloud.mail.ru/public/Y36G/NfGHsBoQe

Изменено 29 января пользователем tzertis
прикрепил ссылку

[AL Project & Steel]

55 минут назад, nnv2812 сказал:

Профиль - многопролётная балка

Это понятно, но в самом профиле кондуктора нет резьбы, там сквозное отверстие. Соответственно на саморез он может передавать только растягивающее усилие.

[nnv2812]

48 минут назад, AL Project &amp; Steel сказал:

Это понятно, но в самом профиле кондуктора нет резьбы, там сквозное отверстие. Соответственно на саморез он может передавать только растягивающее усилие.

На саморез - да, только растяжение. Программа даёт реакции опор. Конечно, можно ещё добавить данных в расчётную схему, но как это повлияет на конечный результат?

[tzertis]

А вообще конечно интересная тема, т.е по идее, логически приходим к тому, что в окончательном расчете самореза на растяжение, необходимо к Rx прибавлять и  дополнительное растяжение самореза, ранее возникшее при фиксации кондуктора к стойке.
Ведь по логике, мы саморезы закрутили с неким крутящим моментом и соответственно в них возникли растягивающие усилия.

 

 

 

[tzertis]

Еще подумал, что надо учесть и растягивающие напряжения в нерж.крепеже из-за температурного расширения алюминиевого кондуктора. 

К примеру, негативный сценарий: прикрутили кондуктор к стойке зимой, а летом, из-за нагрева, возникли температурные напряжения в крепеже, т.к он из другого мат-ла.

Т.е имеем:

ТКЛР алюминия: α = 23х10-6 0С-1; модуль упругости: Е = 70000 МПа

ТКЛР нерж.стали А2: α = 16,5х10-6 0С-1

Разница в температуре: от -20 до +30 град.Цельсия, т.е ΔT = 50 град.Цельсия

считаем по ф-ле: σ = Е·α·ΔT 

σ = 70000 МПа *((23х10-6 0С-1 - 16,5х10-6 0С-1)*50 град.Цельсия = 22,75 Мпа.

Т.е нужно будет из σр=500 МПа (предел прочности для нерж.стали А2-50) вычесть 22,75 Мпа.

[AL Project & Steel]

Хочу усилить данный узел таким саморезом. В ответной части стальная полоса 6х22х275 мм. 

[Пыль]

3 часа назад, AL Project &amp; Steel сказал:

Хочу усилить данный узел таким саморезом. В ответной части стальная полоса 6х22х275 мм. 

Нихт! 

Забудьте про шурупы. Пожалуйста. 

 

[Пыль]

Смотрите:

Очевиден люфт у пластины. 

Да, саморез в конце-концов способен притянуть еë, но каких это трудов будет стоить- сборщик возможно уже при сверлении обломает шуруп, и во время прижатия ещё один. 

 

-Добро- скажите вы, тогда делаем в пластине предварительные отверстия.

Но! Если есть возможность подготовить пластину, то и нарезать М6, или больше))) не составит большого труда.

Ненавижу шурупы, за их хладноломкость, за непредсказуемый момент начала нарезания резьбы, за отсутствие авторского контроля, и сопровождения крепежа представителем производителя. 

Да, всю жизнь крутил шурупы, но всё течëт, всё меняется. 

К достоинству резьбового соединение можно отнести практически неограниченное количество раз циклов ввинчивания, и ввинчивания. 

С шурупами, даже именитыми, быстроходными, японскими, канадскими, возможность ПРОСТО выкрутить их- невредимыми, пропадает уже через месяц. 

Пластина доломает, на резьбе шурупа, и без того покрытое ТРЕЩИНАМИ (всегда!!!! всякое покрытие нитриды, хром, карбиды... и проч. - !губка! , и только цинк-слошное) гальваническое покрытие, что только ускорит процесс коррозии участка прошедшего сквозь пластину. Практически сразу после сборки соединение приобретëт характеристику неразъемного... 

 

Изменено 31 января пользователем Пыль