Том 2. Технология (1041447), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Срезывающее усилие на единицу длины балки определяется по формуле (18.38). Касательное усилие на участке балки длиной, равной расстоянию между точками ~, т=ра//. (18.45) Шаг (расстояние между точками) 1 должен быть не менее ЗОЗпнп В СжатОй ЗОНЕ И НЕ МЕНЕЕ 40гпнп В раСтяНутсй, ГдЕ З,1п— М1гнимальная толщина стенки. Срезывающее напряжение в точке находится по формуле т=Т/ (2 АР/4) (18.46) где г/ — диаметр точки. (В сечении находятся две точки.) Обычно рабочие напряжения точек в конструкциях указанного типа незначительны. 9 9. Балки из алюминиевых сплавов Для алюминиевых балок рекомендуется применение сплавов АВ(А1+Мд+Я), алюминиево-магниевых (АМг5, АМг6, АМг61), алюминиево-магниево-цинковых (В92).
В этих сплавах в зависи- мости от состояния их — термической обработки оп пределы прочности ф стыковых сварных со- т единении о в составляют (0,6 —:0,9) гт,. Чем прочнее сплав, тем ниже коэффициент. Для повышения прочности ф~ стыковых соединений в отдельных случаях применяют косые швы. Целесообразно применение прессованных, штампованных и гнуРнс. 18.11. Конструкция сварного узла балок из тЬ1х РОФНЛеи алюминиевых сплавов При конструирова- нии алюминиевых балок следует избегать концентрации напряжений, особенно в зонах сварных соединений.
На рис. 18.11 показана конструкция узла сопряжения сварных балок из алюминиевых сплавов. Швы располагаются вне зон наибольших нормальных напряжений и зон со значительными концентраторами напряжений. Конструкции из алюминиевых сплавов имеют значительно меньшую жесткость по сравнению со стальными (см. ~ 2 гл. 18). 218 Балки для различных элементов конструкций имеют следующие Зпачения ~п~ах/1: 1/600 1/400 — ! /200 1/250 †!/200 Гсли для сварных алюминиевых балок отношение высоты к толщине вертикального листа составляет /тв/з,»80 для сплава АМг, Ь,/з,»70 для сплава АВТ-1 (термически обработанного и искусственно состаренного), то ребра жесткости не ставятся или 11х ставят друг от друга на расстоянии а=2,4й. Проверка устойчивости стенки, подкрепленной только вертикальными ребрами жесткости (см.
рис. 18.6,а), производится из условия (18.47) где и — расчетное напряжение на верхней кромке вертикального листа; 176=210 (100зв /Ьв) ', (18.48) т=О/(знй,); (18.49) то=10 (4,2+3,2/о') (100з,/с() ', (18.50) где ао и то выражены в МПа; Ы вЂ” меньшая из величин а и й,; о— отношение большей стороны прямоугольника, образуемого сторонами а и /т„к меньшей. Значение коэффициента (/ определяется в зависимости от эквивалентного напряжения о; = 1/о'+ 3~'! о1/1о)р ° ° ° ° 0,66 0,75 0,9 1,0 1/ . .
. . . . . . . . . 1,00 0,92 0,7 0,5 Ширина ребер жесткости, выраженная в миллиметрах, определяется из условия Ьр=/т,/30+40 (см. рис. 18.6), а их толщина 5р.з-Ьр/12. Проверка общей устойчивости сварных алюминиевых балок, работающих под действием изгибающего момента М, производится по формуле М/ (Ю'грв) «» [ст) р. (18.51) Рис. 18.12. Определение коэффициентов 1Р(а) для балок из алюминиевых сплавов: 1 — Д16Т; 2 — АМгоМ; 3 — АВТ1 и АМг61 М 219 Подкрановые оалки (грузоподъемность крана 50 т) Балки междуэтажных перекрьпий Балки покрытий Коэффициент ср, определяется из выражения <Рв =ф (/р//х) (/т/1) 2 106, (18.52) где У„и 1„— моменты инерции сечения балки относительно главных центральных осей; 1 — длина балки или расстояние между ее закреплениями в горизонтальной пло- зо гр 05 !70 Требуемая толщина плиты 611~' / 6Л4 бв — 2~1 1 1о)р 1бо — 2с1) (18.57) а (18.53) а=8~Ь„! (ЬЬ) Л1+7тзз,~ (2Ьзз,)1 067 08 10 12 14 20 0,67 0,75 0,82 0,88 0,93 1,0 Та б ли ца !8.2 Затем проверяют условие (18.51).
ф 10. Опорные части Ребра приварены к сжатой полке и на 314 высоты стенки от сжатой полки Ребра приварены к стенке и только к сжатой полке Ребра приварены к стенке и к обеим полкам Вид сварки ребра жесткости 130 (100%) Предел выносливости на базе 2.10' циклов, МПа 187 (144%) 231 (177оуе) Я=да/2=А ~2. (18.54) (18.55) Г=(Ьо — 2Ы) з'~6. (18.56) 220 скости; тр — коэффициент, определяемый по графику, представлен- ному на рис. 18,12. Параметр а находят из соотношения Ооозначения величин соответствуют рис.
18.6. При проверке устойчивости поступают следующим образом: по формуле (18.53) находят а и по графику (рис. 18.12) находят тр, а по формуле (18.52) — <р,. Если значения срв)0,67, то вместо следует принимать коэффициенты ср': О порные части балок, чтобы обеспечить шарнирность опирания, часто конструируют в форме выпуклых плит. Изготовление плоских плит нерационально. При очень больших нагрузках опорные части выполняют сварными.
Пример конструкции опорной выпуклой плиты приведен на рис. 18.13. На одной из опор балка, как правило, имеет продольную подвижность, на другой она закреплена болтами или 'у штырями. Ширина опорной плиты Ьо принимается равной (1,1 —:1,2) Ь, длина плиты а= (1 —:1,5)Ь. % Плиты изготовляют Рис. 18.13.
Конструкция опорной части стальными: толщина их у балки конца 8о=10 —:15 мм, ради- ус цилиндрической поверхности Я=1 —:2 м. Толщина плиты на оси находится из условия ее прочности при работе на изгиб. Реактивные усилия, действующие на единицу длины плиты, обозначим д. От нагрузки д на оси плиты образуется поперечная сила Изгибающий момент по оси плиты равен М=да'~ 8=А а18.
Момент сопротивления сечения плиты, ослабленной отверстиями штырей, определяется из соотношения ф 11. Результаты испытаний балок При испытаниях сварных балок под статической нагрузкой установлено, что стальные сварные балки обладают необходимой прочностью, однако распределение напряжений в них по поперечному сечению происходит неравномерно.
В широких горизон- Влияние способа вварки ребер жесткости в сварные двутавровые балки на: их усталостную прочность тальных листах балок двутаврового профиля напряжения у оси больше, чем по кромкам. При наличии прерывистых поясных швов сечение балки не работает как одно целое. В зоне кромок: вертикального листа наблюдается концентрация напряжений. При непрерывных швах она значительно меньше. Концентрация напряжений имеет место и в случае приложения к поясу балки сосредоточенной силы (колеса крана).
Чем жестче пояс балки с при- 221' У5гп055 05!пса М 6.=1001!0« с абрабптппа деэ пбрабппаас ..00 !500 5000 Ь00 ЯЮ твпеы 1500 5Ь и ~ 15еб дсь яадааьь! Г,=550-:10055 0« прямпй шаб 8,=5Л а!Па деэ ать!па 8р 500 'г1 Па с яакпадгпй Ж~ пбрабптти хасай шпб с пбрабаткпй 222 варенным к нему рельсом, тем на большую зону вертикального чиста распределяется сосредоточенная сила и тем меньше концентрация напряжений, Поясные швы двутавровых балок в случае смещения оси кранового пути относительно оси балки нередко работают неудовлетворительно. 'Рис. 18.14.
Конструктивное оформление балок, работающих под перемен- ными нагрузками Сварные балки хорошо работают под переменными нагрузками атри условии, если рационально выбраны формы конструкций и технологический процесс сварки, Эти балки должны быть выпол- беэ ппбабьм а!баб с ппбабь5ми шбама с ппабным пере5пдт Рис. 18.!6. Пределы выносливости сварных балок иены таким образом, чтобы уменьшить возможность образования в них концентраторов напряжений. Все стыки элементов по длине должны быть сварены стыковыми соединениями без применения накладок.
На рис. 18.14,а показаны примеры стыков горизонтальпь.х листов с плавным изменением их толщины и ширины, на. рис. 18.14,б — рациональные обрывы накладок. Ребра жесткости целесообразно приваривать так, как это показано на рис. 18.14,в.. К растянутому поясу и в растянутой зоне вертикального листа на длине а=(0,1 †: 0,2)Й ребра жесткости рекомендуется не приваривать вовсе. В табл. 18.2 приведены данные о рациональных способах приварки ребер жесткости к стенкам балок.
Цифры указывают пределы выносливости при пульсирующих нагрузках и испытаниях в условиях изгиба. На рис. 18.15 приведены примеры сварных балок из низко- углеродистой стали и их пределы выносливости при пульсирующих нагрузках. Испытания показали, что применение накладок, при-- варенных к поясам угловыми швами, значительно снижает усталостную прочность конструкции. Наибольшей усталостной прочностью обладали балки без стыков и с косыми механически обработанными стыковыми соединениями. ф 12. Примеры конструкции балок На рис. 18.16 приведена типовая конструкция подкрановой балки пролетом 1=12 м под краны грузоподъемностью 5 — 75 т (ЦНИИ «Проектстальконструкция»).
С изменением нагрузок меняются высота Н и размеры поперечных сечений балок, но разбив- Рис. 18.16. Конструкция сварной подкрановой балки ка ребер жесткости остается прежней. Сварка поясных швов автоматическая. При тяжелом режиме работы катет поясных швов.. К=0,85бв в сжатой зоне и К=0,65зв в растянутой. Сварка выполняется с полным проваром стенки. Подкрановые балки нередко имеют длину пролетов 24, 36 м и более. При этом целесообразно применение высокопрочных металлов с высоким пределом текучести. Обеспечить устойчивость подкрановой балки двутаврового профиля из указанных материалов трудно, так как балки получаются высокими.
Поэтому более ра- 22З 'циональными оказываются коробчатые профили с тонкими вертикальными листами. При значительной высоте последних листы сваривают по длине продольными стыковыми швами. Толщина гори.зонтальных листов, как правило, не должна превышать 40 — 50 мм. Подкрановые балки с пролетом 36 м, в особенности под тяже.лые краны, могут быть усилены шпренгелями (рис. 18.17), состоящими из горизонтальной затяж- ЯЮ ки, стоек и подкосов. Шпренгельная балка представляет собой статически неопределимую систему. За лишнее неизвестное в уравнениях деформаций принимается усилие затяжки Н, которое образуется при изгибе балки вследствие увеличения расстои- 7оу0Ю~ ния между точками АА. При этом момент в сечении балки М=Мо — Ну.
(18.58) где Мб — момент при отсутствии 750х .шпренгеля в балке; у — плечо си„лы Н относительно оси балки. $ 13. Пример расчета и конструирования балки Требуется разработать конструкцию сварной балки пролетом ! 16 м со свободно опертыми концами. Допускаемое напряжение в подкрановых балках устанавливают с учетом коэффициентов условий работы 5п=0,9 и перегрузки п=1,2: 1п1 р 1трлз/и.
Для стали СтЗ при 1тр —— 210 МПа 15у1р — — 157,5 МПа-160 МПа. В лп 42 Д/ 422 Ф 451 ~ ~) о„.~." Ю" Д1 сь ь; ъ.~~ 750 7200 т5 мр Лагг Рис. 18.17. Сварная шпрен- гельная балка Рис. 18.18. Поперечное сечение подкрановой балки 22 ~е ~~о сь . Г. ~сГ '=5 т ~,„~' 01 и) ~е,км 15 — 201 225 'Затяжка шпренгеля создает полезный изгиб балки противоположного знака от вертикальной нагрузки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
