Балки (1085861), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

где β — коэффициент (при ручной свар­ке (β=0,7).

Рис. 18.8. К расчету пояс­ных швов сварных балок:

а — типы швов; б — связующие напряжения σ от изгиба; в — рабочие напряжения τ; г — об­разование в швах рабочих на­пряжений τ_P под сосредоточен­ной силой Р.

При наличии в вертикальном листе подготовки кромок каса­тельные напряжения определяются по формуле

τ =QS/(Is_B). (18,40)

При сварке конструкций, у которых толщина листов s_B>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 τ_P в поясных швах определяется по формуле

τ_P=nP/ (2z 0,7K), (18,41)

где Р — вес сосредоточенного груза; п — коэффициент, зависящий от характера обработки кромки вертикального листа (обычно п=0,4); z— расчетная длина шва, по которой происходит передача давления с пояса на вертикальный лист, определяется по формуле (18,23).

После вычисления τ_P определяют условное результирующее напряжение:

(18,42)

Швы, приваривающие ребра жесткости, как правило, на проч­ность расчетом не проверяются. Они выполняются угловыми с ка­тетом К= (0,3÷0,6) s_B, где s_B— 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.

Стыки

Расчет прочности стыков балок (см. рис. 14.22), описанных в гл. 14, производится обычно на изгиб. Напряжение в стыке

(18,43)

Если допускаемое напряжение в соединении (в шве или при­легающем к шву металле) , то такой стык оказывает­ся неравнопрочным целому сечению. В этом случае стыки целе­сообразно помещать в сечениях, удаленных от зон максимальных моментов, чтобы выполнялось условие . Если , 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

(18,44)

где — 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.

Применение штампованных и гнутых профилей

Типы поперечных сечений балок из штампованных и гнутых профилей показаны на рис. 18.9. Как правило, эти конструкции тонкостенные (s=l÷5 мм). Рационально применение в балках тонкостенных штампованных и гнутых элементов, соединенных контактной точечной сваркой. Дуговая сварка гнутых 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 в местах, удаленных от зон пластического деформирования.

Рис. 18.9. Облегченные конструкции балок из гнутых и штампованных профилей.

Рис. 18.10. Примеры поперечных сечений балок, сваренных точеч­ной сваркой:

а, б — связующие соединения; в — з — рабочие соединения.

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. Срезывающее усилие на единицу длины балки определяется по формуле (18.38). Каса­тельное усилие на участке балки длиной, равной расстоянию меж­ду точками t,

T=QSt/I. (18.45)

Шаг (расстояние между точками) t должен быть не менее 30s_min в сжатой зоне и не менее 40s_min в растянутой, где s_min— минимальная толщина стенки.

Срезывающее напряжение в точке находится по формуле

τ=T/2πd²/4), (18.46)

где d — диаметр точки. (В сечении находятся две точки.)

Обычно рабочие напряжения точек в конструкциях указанного типа незначительны.

Балки из алюминиевых сплавов

Для алюминиевых балок рекомендуется применение сплавов AB(Al + Mg + Si), алюминиево-магниевых (АМг5, АМг6, АМг61), алюминиево-магниево-цинковых (В92). В этих сплавах в зависи мости от состояния их термической обработки пределы прочности стыковых сварных со­единений составля­ют (0,6÷0,9) . Чем прочнее сплав, тем ни­же коэффициент. Для повышения прочности стыковых соединений в отдельных случаях применяют косые швы. Целесообразно приме­нение прессованных, штампованных и гну­тых профилей.

При конструирова­нии 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.

Рис. 18.11. Конструкция сварного узла балок из алюминиевых сплавов.

Конструкции из алюминиевых сплавов имеют значительно меньшую жесткость по сравнению со стальными (см. § 2 гл. 18). Балки для различных элементов конструкций имеют следующие значения f_max/l:

Подкрановые балки (грузоподъемность крана 50 т) ……………………………………………… 1/600

Балки междуэтажных перекрытий…………………………………………………………………. 1/400—1/200

Балки покрытий……………………………………………………………………………………… 1/250—1/200

Если для сварных алюминиевых балок отношение высоты к толщине вертикального листа составляет h_B/s_B<80 для сплава АМг, h_B/s_B≤70 Для сплава АВТ-1 (термически обработанного и искусственно состаренного), то ребра жесткости не ставятся или их ставят друг от друга на расстоянии a=2,4h. Проверка устой­чивости стенки, подкрепленной только вертикальными ребрами жесткости (см. рис. 18.6,а), производится из условия

(18.47)

где σ — расчетное напряжение на верхней кромке вертикального листа;

σ ₀=210(100s_B/h_B)²; (18.48)

τ =Q/(s_Bh_B); (18.49)

τ₀=10(4,2 + 3,2/v²)(100s_B/d)², (18.50)

где σ₀ и τ₀ выражены в МПа; d — меньшая из величин а и h_B; v — отношение большей стороны прямоугольника, образуемого сторо­нами а и h_B, к меньшей.

Значение коэффициента U определяется в зависимости от экви­валентного напряжения :

σ_i/[σ]_P……………………………… 0,66 0,75 0,9 1,0

U……………………………………. 1,00 0,92 0,7 0,5

Ширина ребер жесткости, выраженная в миллиметрах, опреде­ляется из условия b_р=h_в/30+40 (см. рис. 18.6), а их толщина s_p≥b_p/12.

Рис. 18.12. Определение коэффи­циентов ψ(α) для балок из алю­миниевых сплавов:

Проверка общей устойчивости сварных алюминиевых балок, ра­ботающих под действием изгибаю­щего момента М, производится по формуле

(18.51)

Коэффициент φ_в определяется из выражения

(18.52)

где 1_Х и 1_У — моменты инерции се­чения балки относительно главных центральных осей; l — длина бал­ки или расстояние между ее за­креплениями в горизонтальной плоскости; ψ — коэффициент, определяемый по графику, представлен­ному на рис. 18.12. Параметр α находят из соотношения

. (18.53)

Обозначения величин соответствуют рис. 18.6.

При проверке устойчивости поступают следующим образом: по формуле (18.53) находят α и по графику (рис. 18.12) находят ψ, а по формуле (18.52)— φ_в. Если значения φ_в >0,67, то вместо φ_в следует принимать коэффициенты :

……………………………… 0,67 0,8 1,0 1,2 1,4 2,0

……………………………… 0,67 0,75 0,82 0,88 0,93 1,0

Затем проверяют условие (18.51).

Опорные части.

Опорные части балок, чтобы обеспечить шарнирность опирания, часто конструируют в форме выпуклых плит. Изготовление пло­ских плит нерационально. При очень больших нагрузках опорные части выполняют сварными.

Характеристики

Список файлов лекций