19 СТОЙКИ (Конспект лекций 4302)

СТОЙКИ

Типы поперечных сечений

Поперечные сечения стоек имеют различную форму. Она зави­сит от значения усилия, наличия эксцентриситета, длины стойки, конструкции опорных закреплений, общей компоновки объекта. Сжатые элементы должны быть не только прочны, но и устойчивы. Поэтому поперечные сечения сжатых элементов должны обладать возможно большей жесткостью по всем направлениям.

При небольших продольных усилиях применяют стойки, имею­щие сечение уголка (рис. 19.1,а), однако они обладают малой жест­костью и применяются преимущественно в коротких элементах. Сечения, представленные на рис. 19.1,6, в, рациональны с точки зрения жесткости, но неудобны для окраски и связаны с большим количеством сварочных работ. Наиболее распространено сечение,

изображенное на рис. 19.1,г. Уголки по длине элемента соединяют между собой прокладками, о чем будет сказано ниже. Для стоек под легкие нагрузки целесообразны трубчатые гнутые профили (рис. 19.1,в, и, к) из стали толщиной от 1 до 6 мм, сваренные дуговой или контактной точечной сваркой.

Для изготовления стоек, работающих при продольных усили­ях до нескольких сотен килоньютон, применяют Н-образные про­фили (рис. 19.1,д), которые во мно­гих случаях наиболее рациональны. Открытые швеллерные (рис. 19.1,ж, з) профили применяют, чтобы при наименьшей площади получить значи­тельный момент инерции, трубчатые профили (рис. 19.1,е, и, к) иногда ис­пользуют в станинах.

Рациональные конструкции стоек, работающих при продольных усилиях, составляющих тысячи килоньютон. приведены на рис. 19.1л—н. Закрытые сечения (рис. 19.1,о, п) вы­годно применять в конструкциях различного рода рам и станин. В сжатых элементах иногда применяют цельнотянутые и свар­ные трубы.

§ 2. Устойчивость стоек со сплошными поперечными сечениями

Расчет на прочность и устойчивость стоек, работающих при центральном сжатии, производится по формуле

(19.1)

При введении в расчетную формулу коэффициента <1 обес­печивается расчетная устойчивость сжатого элемента при продоль­ном изгибе. Величина зависит от гибкости сжатого элемента. Гибкостью называют отношение свободной длины элементаI к радиусу инерции r поперечного сечения гибкого элемента:

(19.2)

Радиус инерции равен

r= . (19.3)

В направлении, где радиус инерции имеет наименьшее значе­ние, гибкость элемента наибольшая. Для конструкции, шарнирно закрепленной по концам (рис. 19.2,а), свободная длина / прини­мается равной длине стойки. При этом гибкость стойки определя­ется формулой (19.2). Примерами подобных конструкций могут служить элементы сжатых поясов ферм.

В конструкции, имеющей один конец защемленный (рис. 19.2,б), гибкость равна

=2l/r. (19.2')

У стоек с защемленными концами (рис. 19.2,в), один из кото­рых (нижний) неподвижен, а другой (верхний) обладает продоль ной подвижностью,

=0,5l/r. (19.2")

Значения коэффициентов ф, установленные на основе много­численных исследований, приведены в табл. 19.1.

Таблица 19.1

Коэффициенты для стоек из низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и низколегированных сталей

Во избежание местной потери устойчивости стенку стойки под­
крепляют продольными ребрами жесткости. Последние ставятся,
если !

h_CT /s_CT >40 (19.4)

для двутаврового сечения и

h_CT /s_CT >40 (19.4')

для коробчатого сечения. В формулах (19.4) и (19.4'): — гиб­кость стойки; h_СТ — высота стенки; s_CT — толщина стенки. Для ста­лей классов С 38/23—С 52/40 отношение половины ширины полки двутавра к ее толщине не должно превосходить 16—14 при гиб­кости l/r=50 и 20,5—18,5 при гибкости l/r=100.

Часто напряжения в сжатых элементах проверяют по преобра­зованной формуле

. (19.5)

При этом произведение называют приведенной пло­щадью сжатого элемента. Трудность подбора сечения сжатого