Сварные конструкции (II часть) - середина (1085877), страница 18

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

Текст из файла (страница 18)

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 h_B /3. Укорочен­ные ребра (треугольники жесткости) иногда ставят при воздейстствии на пояс балок сосредоточенных грузов большого веса. Как правило, наличие таких ребер нежелательно, так как асимметрич­ное их расположение относительно оси вызывает при сварке ис­кривление балки в вертикальной плоскости.

В балках очень большой высоты h≥2,5÷3 м иногда ставят горизонтальные ребра жесткости. Их располагают на расстоянии с= (l/4÷l/5) h_в от верхнего горизонтального листа (рис. 18.6,б).

§ 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).

Рис. 18.7. К. расчету балки на кручение:

а — двутавровый открытый профиль; б — труб­чатый закрытый профиль.

, (18,36)

где М_кр — крутящий мо­мент; v_i — коэффициент, за­висящий от отношения s_i/a_i; он может быть принят равным 0,33; α=1 для уголка; α =1.,3 для двутав­рового профиля; a_i — боль­ший размер сечения эле­мента; s_i — меньший размер того же сечения; s_max — наибольшая толщина профиля.

Так как момент сопротивления, как правило, невелик, то на­пряжение т значительно.

При двутавровом профиле

(18,37)

При кручении целесообразно применение сварных балок ко­робчатого поперечного сечения. Напряжение от крутящего момен­та с достаточной степенью точности может быть найдено по фор­муле

τ =M_Kp/(2Fs_min)≤[τ], (18,38)

где F — площадь сечения прямоугольника (рис. 18.7), ограничен­ного штрихпунктирными линиями; s_min — наименьшая толщина вер­тикального или горизонтального листа. Так как площадь F вели­ка, то напряжение т оказывается незначительным.

§ 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 связующие нормальные напряжения σ, которые в учет не принимаются (рис. 18.8,6), и рабочие касательные напря­жения τ (рис. 18.8,в). (Поясные швы обеспечивают работу на изгиб всего се­чения как единого целого. Срезывающие усилия на уровне крайних кромок вер­тикального листа на единицу длины определяются по формуле

T = QS/I, (18,38)

где S — статический момент площади пояса относительно центра тяжести се­чения.

Роль касательных напряжений τ су­щественна, несмотря на то что они часто невелики по значению. В швах с катетом К касательные напряжения

τ =QS/(2IβK), (18,39)

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.

§ 7. 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.

§ 8. 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.

§ 9. 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.

Характеристики

Список файлов книги