Сварные конструкции (II часть) - середина (1085877), страница 19

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

Текст из файла (страница 19)

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).

§ 10. 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.

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 штырями. Ширина опорной плиты b₀ принимается рав­ной (1,1÷1,2)b, длина пли­ты а = (1÷1,5)b.

Рис. 18.13. Конструкция опорной части балки.

Плиты изготовляют стальными: толщина их у конца So=10÷15 мм, ради­ус цилиндрической поверхности R = l÷2 м. Толщина плиты на оси находится из условия ее прочности при работе на изгиб. Реактивные усилия, действую­щие на единицу длины плиты, обозначим q. От нагрузки q на оси плиты образуется поперечная сила

Q=qa/2=A/2. (18.54)

Изгибающий момент по оси плиты равен

M=qa²/8=Aa/8. (18.55)

Момент сопротивления сечения плиты, ослабленной отверстия­ми штырей, определяется из соотношения

W=(b₀—2d)s²/6. (18.56)

Требуемая толщина плиты

. (18.57)

§ 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 горизонтальных 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 приваренным к нему рельсом, тем на большую зону вертикального листа 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 перемен­ными нагрузками.

Сварные балки хорошо работают под переменными нагрузками при условии, если рационально выбраны формы конструкций и технологический процесс сварки. Эти балки должны быть выполнены 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 горизонтальных листов с плавным изменением их толщины и ширины, на рис. 18.14,6 —рациональные обрывы накладок. Ребра жесткости целесообразно приваривать так, как это показано на рис. 18.14,е. К растянутому поясу и в растянутой зоне вертикального листа на длине а=(0,l÷0,2)h 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.

Т а б л и ц а 18.2

Влияние способа вварки ребер жесткости в сварные двутавровые балки на их усталостную прочность

	Ребра приварены к стенке и к обеим полкам	Ребра приварены к стенке и только к сжатой полке	Ребра приварены к сжатой полке и на ¾ высоты стенки от сжатой полки
Вид сварки ребра жесткости
Предел выносливости на базе 2∙106 циклов, МПа	130(100%)	187(144%)	231 (177%)

На рис. 18.15 приведены примеры сварных балок из низко­углеродистой стали и их пределы выносливости при пульсирующих, нагрузках. Испытания показали, что применение накладок, при­варенных к поясам угловыми швами, значительно снижает уста­лостную прочность конструкции. Наибольшей усталостной прочно­стью обладали балки без стыков и с косыми механически обрабо­танными стыковыми соединениями.

Рис. 18.15. Пределы выносливости сварных балок

§ 12. Примеры конструкции балок.

На рис. 18.16 приведена типовая конструкция подкрановой балки пролетом l=12 м под краны грузоподъемностью 5—75 г (ЦНИИ «Проектстальконструкция»). С изменением нагрузок ме­няются высота Я и размеры поперечных сечений балок, но разбивка ребер жесткости остается прежней. Сварка поясных швов авто­матическая. При тяжелом режиме работы катет поясных швов K=0,85s_B в сжатой зоне и K=0,65s_B в растянутой. Сварка выпол­няется с полным проваром стенки.

Рис. 18.16. Конструкция сварной подкрановой балки

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-

Характеристики

Список файлов книги