SK3 (1) (Лекции в формате Word), страница 3

В некоторых случаях стойки работают при поперечном изгибе (см. рис. 70).

Рис. 70. Схема определения перерезывающей силы в сечении стойки

Когда стойка работает при чистом изгибе, перерезывающая сила может возникнуть из-за искривлений и эксцентриситетов, связанных с неточной сборкой. В этих случаях определяют условную силу по формуле

. (115)

Если , то в расчетах соединительных элементов принимают .

Под действием в планках, соединяющих ветви, возникают напряжения от изгибающего момента (рис. 71).

Рис. 71. Схема работы соединительной планки

Планки обычно ставят парами (по обе стороны от сечения стойки). Тогда на каждую планку ложится половина

- момент, действующий на планку;

- момент сопротивления планки;

- расстояние между планками;

Этот же момент действует на стыковые или угловые швы, прикрепляющие планку.

В сплошных сварных стойках сила вызывает напряжения в продольных швах, соединяющих части сечения

(136)

где - статический момент приваренного продольными швами пояса, - суммарная толщина швов, - момент инерции всего сечения стойки.

Стыки стоек

Прочность стыков обычно обеспечена, так как к ним не относится понижение допускаемых напряжений на потерю устойчивости ( )

Можно совмещать стык с соединительной планкой, тогда она является накладкой и дополнительно усиливает стык.

Оголовок с консолями

1. Сечение оголовка рассчитываются на изгиб, при этом принимается, что соединение оголовка с ветвью стойки является для оголовка шарнирной опорой.

2. Швы, приваривающие верхний лист оголовка к ребрам жесткости, рассчитываются по результирующему напряжению.

(137)

где

(138)

где -число швов; - условная длина, на которую распределяется сила , ( - толщина вертикального ребра)

(139)

- напряжения в швах от перерезывающей силы , ( - статический момент пояса; - момент инерции всего сечения, включающего пояс и вертикальные ребра).

1. Вертикальные швы, приваривающие оголовок к стойке, рассчитываются на

(140)

где - напряжение от изгибающего момента; - напряжение от продольной силы в шве.

Считаем в запас прочности, что и передаются только швами, без участия верхнего листа.

База (опора)

Рассчитываются аналогично оголовку в предположении, что со стороны опоры действует равномерная распределенная нагрузка. Размеры опорной поверхности выбираются в зависимости не только от прочности самой базы, но и от свойств основания (на мягком грунте площадь опоры должна быть больше, чтобы уменьшить среднее давление)

Анализ эффективности работы сечения стойки

Уголок 100х100х10

Рис. 79

Труба с таким же сечением и толщиной, как два уголка

Если мы возьмем 2 отдельных уголка

Если их сварим с общей стенкой

Если их сварим в коробчатое сечение

Если взять трубу того же сечения

Так же соотносятся коэффициенты при оценке устойчивости стержней различных сечений.

Рассмотрим, как влияет частота соединительных элементов

Рис. 80

В случае с уголками минимальное число связей

В СНиП заложено условие отсюда , где - радиус инерции.

Дальнейшее повышение устойчивости при переходе к составному сечению (не менее трех ветвей)

Рис. 81

Раздвигая ветви, можно получить .

В этом случае необходимо большое число промежуточных связей.

Сварные балки.

При производстве стоек сварные конструкции с составными сечениями находятся вне конкуренции, когда требуется создать высокую и легкую стойку, несущую большую нагрузку.

При производстве балок сварные конкурируют с прокатными.

При серийном производстве прокатные дешевле.

Эффективное применение сварных балок ограничивается областями:

1. Единичного производства, когда нет возможности подобрать подходящий профиль проката, а организовать выпуск нового профиля неэкономичного.

2. При производстве уникальных по азмеру балок, которые не могут быть прокатаны на имеющемся оборудовании.

3. При производстве биметаллических балок или балок, сваренных из прокатных профилей (пример – перфорированная балка для перекрытий).

Показатель экономичности сечения

Однако увеличение при заданной площади ограниченно, так как в тонкостенных балках возможна потер устойчивости листа.

Расчет сечения балки из условия прочности и жесткости.

Так как балки должны обеспечивать ровную поверхность под нагрузкой.

1. Условие прочности

(141)

- может определяться из условия статической или усталостной прочности;

1. Условие жесткости.

Это условие возникает не для всех балок а, например, для подкрановых, где при большом пролете тележка будет ездить по уклону, что вызовет перерасход энергии.

Требования по жесткости выражаются в виде предельного значения отклонения , зависящего от типа конструкции.

Для подкрановых балок и ферм при грузоподъемности более - .

Прогиб балки определяется по формуле

(142)

где - коэффициент, зависящий от условий опирания балки.