Том 2. Технология (1041447), страница 39
Текст из файла (страница 39)
е. для увеличения «нр, при заданной высоте балки следует уменьшить а, устанавливая ребра жесткости. Постановка ребер необходима, если не соблюдены условия (18.28) и (18.29). Обычно вертикальные ребра жесткости конструируют из полос, реже из профильного материала (рис. 18.6,б, в). Тргцгольник д~Всажас нп Рис. 18.6. К расчету местной устойчивости вертикальных листов балок: и — образование напряжения о и т, вызывающих потерю устойчивости; б, а постановка ребер жесткости Ширину ребра, выраженную в миллиметрах принимают Ь,= =1~,/30+40, толщину зр~Ьр(15.
Расстояние между ребрами жесткости определяется значением напряжений и размерами балки. Для обеспечения местной устойчивости вертикального листа должно быть удовлетворено следующее условие: 1~ (о/о, + о„~сиз)'+ (~~~,)' ~ 1, (18.31) где ом — напряжение под сосредоточенной силой [по формуле (18.22)1; а — нормальное напряжение на верхней кромке вертикального листа, определяемое по формуле (8.20); « — среднее касательное напряжение: (18,32) 2!3 гть, то, омо, выражаемые в МПа,— условные факторы, определяе- мые по нижеследующим формулам: оо= — 75. 10гзв/йв, (18.33) то= (125+95/о') (100яв/ ь/) г (18.34) где Ы вЂ” наименьшая из сторон а и Й„заключенная,между горизонтальными листами и ребрами жесткости; а — отношение большей стороны (а или Йв) к меньшей; (18.35) амо=К1 (8в/а) г10а.
Значения К1 связаны с отношением а//4: а/язв 0 5 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 К, . . . . . . 2,21 3,65 4,85 6,08 7,68 9,49 !1,46 13,86 Для подкрановых балок выражение (18.31) не должно превышать 0,9. Помимо основных ребер жесткости, устанавливаемых по всей высоте вертикального листа балки, в интервалах между ними иногда ставят укороченные ребра жесткости треугольного очертания (рис. 18.6,а). Их высота составляет примерно й,/3. Укороченные ребра (треугольники жесткости) иногда ставят при воздейстствнн на пояс балок сосредоточенных грузов большого веса. Как правило, наличие таких ребер нежелательно, так как асимметричное нх расположение относительно осн вызывает при сварке искривление балки в вертикальной плоскости.
В балках очень большой высоты й:=-2,5 — 3 м иногда ставят горизонтальные ребра жесткости. Их располагают на расстоянии с=(1/4 —:1/5)й, от верхнего горизонтального листа (рис. 18.6,6). Рис. 18.7. К расчету балки на кручение: а — двутввровый открытый профиль; б — труб чзтый закрытый профиль 214 ф 5. Работа балок на кручение В тех случаях, когда балки работают на кручение, двутавровый профиль применять нецелесообразно.
Напряжение от кручения в незамкнутых профилях (двутавровых, уголковых и т. д.) равно (рис. 18.7) Ю =М ю //а~~об' а ч ь (18.36) 1 у где Мир — крутящий мо- мент; ог — коэффициент, заР1хр висящий от отношения з,/а;; он может быть прин»т равным 0 33; а=1 для уголка; а=1,3 для двутаврового профиля; а; — больший размер сечения элемента; яг — меньший размер того же сечения; ггпах наибольшая толщина профиля. Так как момент сопротивления, как правило, невелик, то напряжение т значительно.
При двутавровом профиле х 'Я о,б';а; = О, 43 (з',6, + 2в'„6,). При кручении целесообразно применение сварных балок коробчатого поперечного сечения. Напряжение от крутящего момента с достаточной степенью точности может быть найдено по фор- муле $6. Сварные соединения Горизонтальные листы соединяются с вертикальными поясными швами.
Они, как правило, угловые (рис. 18.8,а) и в редких случаях при наличии сосредоточенных перемещающихся грузов большого веса или при действии переменных нагрузок — с подготовкой кромок. Если балка работает на поперечный изгиб, то в поясных швах вследствие совместной деформации шва и основного металла возникают Ъ связующие нормальные напряжения о, которые в учет не принимаются (рис. 18.8,б), и рабочие касательные напряжения г (рис. 18.8,в).
Поясные швы обеспечивают работу на изгиб всего се- б/ чения как единого целого. Срезывающие усилия на уровне крайних кромок вертикального листа на единицу длины определяются по формуле т=О5/1, (18.38) где 5 — статический момент площа дн пояса относительно центра тяжести сечения. Роль касательных напряжений т существенна, несмотря на то что они часто невелики по значению. В швах с катетом К касательные напряжения г1 Рельс Рис. 18.8, К расчету поясных швов сварных балок: а — типы швов; б — связугощие напряжения о от изгиба; в— рабочие напряжения т; г — обрззовзние в швах рабочих нзпряженнй т под сосредоточенной силой Р т= Я5/ (2фК), (18.39) где 1о — коэффициент (при ручной сварке р=0,7).
215 т=Мкр/ (2Езтш) «К, (18.3?) где Р— площадь сечения прямоугольника (рис. 18.7), ограниченного штрихпунктирными линиями; я„; — наименьшая толщина вертикального или горизонтального листа. Так как площадь Е велика, то напряжение т оказывается незначительным. При наличии в вертикальном листе подготовки кромок касательные напряжения определяются по формуле т=95/(Й ). (18.40) При сварке конструкций, у которых толщина листов ли~4 мм, принимают К~4 мм. Прерывистые швы нецелесообразны, так как при этом затрудняется применение автоматической сварки и возникает дополнительная концентрация напряжений. При наличии на балке сосредоточенных перемещающихся грузов поясные швы принимают некоторое участие в передаче нагрузки с горизонтального листа на вертикальный (рис. 18.8,г).
Это имеет место вследствие неплотного их взаимного соприкосновения. Если груз перемещается по рельсу, прикрепленному к поясу балки, то напряжение тр в поясных швах определяется по формуле .ср — — пР~ (2я 0,7К), (18.41) где Р— вес сосредоточенного груза; а — коэффициент, зависящий от характера обработки кромки вертикального листа (обычно и= .==0,4); з — расчетная длина шва, по которой происходит передача давления с пояса на вертикальный лист, определяется по формуле (18.23) . После вычисления тр определяют условное результирующее напряжение: рез 1' ~ + я - [ч 1.
(18.42) Швы, приваривающие ребра жесткости, как правило, на прочность расчетом не проверяются. Они выполняются угловыми с катетом К=(0,3 —:0,6)г„где ги — толщина вертикального листа. Эти швы в опорных сечениях, а также в местах приложения сосредоточенных сил непременно выполняют непрерывными. Ребра жесткости вне опорных сечений в наиболее напряженных волокнах растянутой зоны иногда не приваривают.
ф 7. Стыки Расчет прочности стыков балок (см. рис. 14.22), описанных в гл. 14, производится обычно на изгиб. Напряжение в стыке о=М/К~ [о'1 р. (18 43) Если допускаемое напряжение в соединении (в шве или прилегающем к швУ металле) 1тт'1р<1а1р, то такой стык оказывается неравнопрочным целому сечению.
В этом случае стыки целесообразно помещать в сечениях, удаленных от зон максимальных моментов, чтобы выполнилось Условие а~~гг'1р. Если о)1о'1р, а стык должен находиться в зоне, где М имеет максимальное значение, то допускается произвести местное усиление балки привариванием к ее поясам дополнительных горизонтальных листов, увеличивающих момент инерции и момент сопротивления в расчетном сечении. При этом а=М~ Ф"~ [а'1 р, (18.44) 216 где 1й"' — момент сопротивления сечения усиленной балки.
К накладкам прибегают редко, так как они являются источником образования концентрации напряжений и их применение ухудшает работу балок под переменными нагрузками. В некоторых случаях стыки проектируют косыми.Это неудобно в технологическом отношении. Более рационально применение обычных прямых стыков, выполненных технологическим процессом высокого качества. $8. Применение штампованных и гнутых профилей Типы ттоперечных сечений балок из штампованных и гнутых профилей показаны на рнс. 18.9. Как правило, эти конструкции тонкостенные (я=1 †: 5 мм). Рационально применение в балках тенкостенных штампованных и гнутых элементов, соединенных контактной точечной сваркой. Дуговая сварка гнутых профилей А А7 Рис.
18.9. Облегченные конструкции балок нз гнутых и штампованных профилей осложняется, если укладку шва производят по зоне пластической деформации, вызванной в процессе изготовления элемента. В этих зонах возможно старение металла, т. е. ухудшение пластических свойств и образование трещин. Сварные точки и швы располагают и местах, удаленных от зон пластического деформирования.
а') Р~ б Ж Рис. 18.10, Примеры поперечных сечений балок, ной сваркой: а, б — связующие соединения; в — и — рабочие сваренных точеч- соединения 217 В поперечных сечениях балок, изображенных на рис. 18.10,а, б, точки являются связующими. Они не несут рабочих усилий и расчету на прочность не подлежат. В сечениях балок, изображенных на рис. 18.10,в — з, точки являются рабочими.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
