Том 2. Технология (1041447), страница 44
Текст из файла (страница 44)
19.6. Схема конструкции (а) и попе- речные сечения (б — г) стоек, работающих где Р— площадь поперечно- при поперечной силе Я го сечения стойки, смз. Этой формулой следует пользоваться при расчете стоек из низкоуглеродистой стали, а также из сплава АМг6. При расчете конструкций из стали повышенной прочности и сплава Д16Т целесообразнее пользоваться формулой Яусл=400Р. (19.18) В конструкции, изображенной на рис, 19.6,а, в стойке возникает реальная поперечная сила Я, равная горизонтальной реакции: Я=Ре! 1. (19.19) Когда в стойках реальные поперечные силы больше, чем условные, определенные по формулам (19.17), (19.18), то в качестве расчетной принимают реальную поперечную силу Я.
В сжатых стойках, имеющих сплошные поперечные сечения, 239 У ! Рнс. 19.7. Стойки с соедини тельными швами 240 соединительными элементами являются сварные швы. Их конструируют непрерывными (рис. 19.6,б). Расчетным усилием в соединительных швах является поперечная сила: реальная, если она существует, и условная, определяемая по формуле (19.17) или (19.18).
В последнем случае должно выполняться условие Я( 4хсл. Касательные напряжения в соединительных швах определяют по формуле т=Я5 ~ (2фК), (19.20) где ( — момент инерции всего сечения относительно оси у; 5— статический момент площади пояса (рис. 19.6,б, в). Для конструкции, изображенной на рис. 19.6,г, срезывающие напряжения в продольном шве определяются по формуле т= ЯЗ/(2й), (19,20') где Я=Ес; Р— площадь полукольца; с — расстояние от центра тяжести полукольца до центра трубы. В большинстве случаев напряжения в швах от поперечной силы оказываются незначительными, Тем не менее размер катета шва следует принимать К)4 мм, если наименьшая толщина соединяемых элементов больше 4 мм.
Пример расчета. Для стойки (см. рис. 19.3, вариант 2) определить напряжения в соединительных швах К=5 мм, площадь сечения Г=84 см', материал — сталь 15ХСНД, сварка ручная, р=0,7. По формуле (19.18) определим Яуза=400'84=33600 Н. Момент инерции сечения 4 4 1 25з.О 8/12,+2(32,1з/12+32 1 13,02') = =11861 смз. ! Определяем статический момент пояса относительно центральной оси: 8=32 1.13=416 смз.
Напряжение в швах определим по формуле (19,20): т=О 0336,416.10-з/(10-з.11 861.2~< Х0,7 0,5 10-') =16,8 МПа, ! В стойках составного поперечного сечения планки между ветвями стойки целесообразнее вваривать стыковы! ми швами, так как при этом число а 11, швов, требуемых для прикрепления планок, меньше, чем при других способах соединений (рис. 19.7,а). Однаь ко вследствие технологических труд- ностей чаще применяются соединения у с угловыми швами (рис. 19.7,б). ШиУу рина планки Ь определяется при расс чете на прочность. Учитывая требование жесткости, ширина планки Ь.=з )0,5Ь. Толщина планки должна быть подобрана таким образом, чтобы Ьо1ж,50, где Ьо — расстояние между ветвями в свету.
М=Я11/4, (19.21) где 1з — расстояние между осями планок; Я вЂ” поперечная сила. Напряжение в планке, вызванное изгибающим моментом, а=М~ Ю~[о1 р, (19.22) где Т=зЬа16, Наименьшая требуемая ширина планки определяет- ся по формуле Ь = ф'6МД[о[ 8)'. (19.23)ь Если соединение планок со стойкой стыковое, то напряжение в швах определяется из условия о =6МЯвЬ') -== [о'] . (19.24) Если планки приварены угловыми швами, то их условия прочности определяются формулой М = тЬзрК~6+ тра (Ь+ К). (19.25) Обозначения величин приведены на рис, 19.7,б. Пример расчета.
Произвести расстановку соединительных планок в кои струкции стойки, приведенной на рис. 19.7, и определить их прочность. Сечение состоит из двух швеллеров № 22а. Принимаем 1зт1р — — 210 МПа. Наименьший момент инерции швеллера № 22а относительно собственной вертикальной оси 7, 157,8 омз, его площадь Г=31,84 см', радиус инерции г, = )Г 157,8/31,84 = 2,2 см.
Примем гибкость ветви ХАМ=40. Расстояние между осями планок 11= Хл = 88 см. Поперечная сила в стойке определяется по формуле (19.18): 9=400 2 31,84=25 460 Н. 24$ ! 6 — 201 Ветви поперечного сечения сжатого элемента дополнительно соединяют между собой диафрагмами, расположенными перпендикулярно оси элемента (см.
рис. 19.5,а). Назначение диафрагм— препятствовать скручиванию профиля, которое может произойти из-за взаимного смещения ветвей. Число диафрагм в элементе зависит от его длины, но не должно быть меньше двух. Диафрагмы расчетом на прочность не проверяют, их геометрические размеры зависят от расстояния между ветвями и от поперечного сечения стойки.
Толщина диафрагмы равна толщине соединительной планки. Конструирование сжатых составных элементов только с одними диафрагмами, без соединительных планок или решетки, неприемлемо, так как при этом обе ветви стойки работают раздельно, а не как одно целое. Расчет прочности планки производится в основном на изгибающий момент Изгибающий момент определяется по формуле (19.21): И=0,02546 88 10-94=0,0056 МН/м. Принимаем толщину планки з=0,8 см.
Требуемая ширина вычисляется по формуле (19.23): = 0,142 м. Принимаем й=15 см. Размеры горизонтальных швов: а=5 см; К=0,8 см. Напряжение в швах от изгиба при р=0,7 определяется по формуле (19.25): 0,7 0,8 15» 1 т= 0,00560 1О' 0,7 0,8 5(!5+ 0,8)+ ' 6 ~ = 99,3 МПа, что ниже допускаемого (т']=0,65.(а)р — — 136,5 МПа. ф 5. Стыки Соединения стоек по длине можно производить несколькими способами.
Стыковые соединения сваривают прямым швом (рис. 19.8,а 6). значения [о1,ж, прочность швов проверяется по формуле Е)Ф~ (~К[а~,~), (19,26) где Л вЂ” длина периметра швов, приваривающих сечение стойки к прокладке. $6. Базы и оголовки Рис. 19.9. Пример базы и оголовка стойки и жест- силу Р Пример конструкции базы и оголовка стойки приведен на рис.
19.9. В а 3 а сконструирована в форме плиты, к которой стойка приваривается тавровым соединением. Плита опирается на фундамент и крепится к нему четырьмя болтами. Для равномерного распределения давления под плитой ее делают жесткой. Для этого использованы шесть ребер жесткости, установленных в плоскостях стенки и поясов стойки.
Вертикальные швы 1 нагружены слабо. Они воспринимают лишь фиктивную поперечную силу, которая, как правило, мала. Нижние швы 2 в тавровом соединении передают часть нагрузки Р со стойки на плиту, в то время как другая часть нагрузки передается через плоскость соприкосновения стойки с плитой. Вследствие изгиба плиты все швы, лежащие на горизонтальной плоскости, испытывают напряжения от поперечной силы, точное определение которой представляет трудности.
Швы делают непрерывными; катет К=(0,75 —: —.1,0) з толщины ребер жесткости. О г о л о в о к оформлен в виде верхней плиты с ребрам кости. Верхние швы 8 в тавровом соединении передают с плиты на стойку аналогично швам 2. Рис. 19.8. Стыки стоек Как правило, в таких соединениях напряжение о существенно меньше, чем допускаемое, так как по условию устойчивости о~ ~Яд, поэтому прочность такого соединения обеспечена.
Стыковые соединения, выполняемые прямым швом с накладкой (рис. 19.8,в), применяются для стоек, имеющих составные поперечные сечения; при этом стыковые накладки служат одновременно соединительными планками. На рис, 19.8,г показаны соединения с помощью прокладок.
Так как часть сил передается по плоскости соприкосновения двутавра с прокладкой, то допускаемые напряжения при расчете сварных швов могут быть повышены до 242 5 7. Примеры стоек Примерами стоек являются колонны промышленных зданий. Типовая колонна среднего ряда изображена на рис.
19.10. При различных размерах поперечных сечений такие колонны применяют в зданиях с пролетами 24, 30 и 36 м при разных нагрузках на кровлю и соответственно различных давлениях на фермы. Основной тип профиля колонны в верхней части — сварной двутавр. В нижней части колонна состоит из двух двутавров, соединенных диагональными связями — гнутыми уголками мелких калибров и диафрагмами. Колонны поддерживают стропильные фермы и подкрановые балки, на которые устанавливают рельсы. 16» 243 В качестве стоек работают -также мачты, поддерживающие представляют собой решетчатые слой и а) ртдедсти~7 лйй' монтйлг лиг Йитд! Рис.
19.10. Сварная колонна промышленного здания Рис. 19.11. Стык мачты на мон- тажных болтах мачты линий электропередачи, а антенные устройства. Часто они конструкции, состоящие из вертикальных поясов, соединенных между собой связями. Негабаритные конструкции изготовляют на заводах в форме блоков. Последние транспортируют на место монтажа, где соединяются сварными швами или высокопрочиыми болтами (рис. 19.11). Пояса стоек и их связи изготовляют из элементов уголкового профиля или из тонкостенных труб.
Трубы соединяются либо непосредственно, либо при сплющивании концов. В металлических конструкциях, поддерживающих антенные устройства, важно точное соблюдение заданных габаритных размеров. Необходимо обеспечить жесткость конструкции и довести до минимума влияние таких форм внешних нагружений, как изменение окружающей темпера- туры и импульсы от ветровой нагрузки. ГЛАВА 20 РЕШЕТЧАТЫЕ КОНСТРУКЦИИ (ФЕРМЫ) ф 1. Типы ферм Многочисленные эксперименты показали, что усилия в стержнях реальных ферм близки по значению к усилиям, вычисленным в предположении шарнирности узлов ферм.
Обоснованное экспе- 244 риментами допущение, что узлы ферм шарнирны, значительно облегчает проектанту задачу конструирования и расчета. Проектирование фермы начинается с выбора рациональной ее системы. Система ферм зависит от их назначения, общей компоновки конструкции„требований эксплуатации. Очень часто рациональная система определяется на основе опытного проектирования и сравнения нескольких вариантов.
Из них выбирают ту конструкцию, которая отличается наименьшей массой и трудоемкостью при изготовлении. Рис. 20.!. Схемы ферм больших пролетов: а — стропильных; б — крановых; в — схема аагружения панели пояса сосредоточенной силой Для стропильных ферм больших пролетов (рис. 20.1,а) желательны системы, имеющие стойки.
Длины б1 панелей этих ферм составляют 1,5 — 3 м, отношение высоты к пролету Ь/1=1/10 —:1/14. Пример крановой фермы приведен на рис. 20.1,6. Длина панели верхнего пояса, по которой перемещается тележка с грузом, принимается бай=1,5 —:2,5 м, отношение высоты к пролету 611=1/12 —: —:11'18. Это отношение определяется требованиями жесткости и компактности конструкции. Чем больше й/1, тем меньше прогибы ферм под нагрузкой, но зато тем больше должна быть высота цеха.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
