СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Типы поперечных сечений

Поперечные сечения стоек имеют различную форму. Она зави­сит от значения усилия, наличия эксцентриситета, длины стойки, конструкции опорных закреплений, общей компоновки объекта. Сжатые элементы должны быть не только прочны, но и устойчивы. Поэтому поперечные сечения сжатых элементов должны обладать возможно большей жесткостью по всем направлениям.

У

я]

7ZZZZZ

тт

е) у

л)

и;

/

/

")

а

Г

0)

і л

4 A

'ILL

)

г)

У

з)

в*

м)

У

ТГУЛ -

■41

П)

^ ШШ222.

ЗШіі

Рис. 19.1. Поперечные сечения сжатых элементов

При небольших продольных усилиях применяют стойки, имею­щие сечение уголка (рис. 19.1,а), однако они обладают малой жест­костью и применяются преимущественно в коротких элементах. Сечения, представленные на рис. 19.1,6, в, рациональны с точки зрения жесткости, но неудобны для окраски и связаны с большим количеством сварочных работ. Наиболее распространено сечение,

б)

Рис. 19.2.

В)

Р

н

п

т1

х

Расчетные схемы стоек

изображенное на рис. 19.1,г. Уголки по длине элемента соединяют между собой прокладками, о чем будет сказано ниже. Для стоек под легкие нагрузки целесообразны трубчатые гнутые профили (рис. 19.1 ,в, и, к) из стали толщиной от 1 до 6 мм, сваренные дуговой или контактной точечной сваркой.

Для изготовления стоек, работающих при продольных усили­ях до нескольких сотен килоньютон, применяют Н-образные про­фили (рис. 19.1,д), которые во мно­гих случаях наиболее рациональны. Открытые швеллерные (рис. 19.1,ас, з) профили применяют, чтобы при наименьшей площади получить значи­тельный момент инерции, трубчатые профили (рис. 19.1,е, и, к) иногда ис­пользуют в станинах.

Рациональные конструкции стоек, работающих при продольных усилиях, составляющих тысячи килоньютон, приведены на рис. 19.1,л—н. Закрытые сечения (рис. 19.1,о, п) вы­годно применять в конструкциях различного рода рам и станин. В сжатых элементах иногда применяют цельнотянутые и свар­ные трубы.

§ 2. Устойчивость стоек со сплошными поперечными еечениями

Расчет на прочность и устойчивость стоек, работающих при

центральном сжатии, производится по формуле

<j=W/F<[a] Рф. (19.1)

При введении в расчетную формулу коэффициента ф<1 обес­печивается расчетная устойчивость сжатого элемента при продоль­ном изгибе. Величина ф зависит от гибкости сжатого элемента. Гибкостью К называют отношение свободной длины элемента I к радиусу инерции г поперечного сечения гибкого элемента:

k=l/ir. (19.2)

Радиус инерции равен

г = УТ¥. (19.3)

В направлении, где радиус инерции имеет наименьшее значе­ние, гибкость элемента наибольшая. Для конструкции, шарнирно закрепленной по концам (рис. 19.2,а), свободная длина / прини­мается равной длине стойки. При этом гибкость стойки определя­ется формулой (19.2). Примерами подобных конструкций могут служить элементы сжатых поясов ферм.

В конструкции, имеющей один конец защемленный (рис. 19.2,6), гибкость равна

Х=21/г. (19.2')

У стоек с защемленными концами (рис. 19.2,в), один из кото­рых (нижний) неподвижен, а другой (верхний) обладает продоль - 232

ной подвижностью,

K=0,5llr. (19.2")

Значення коэффициентов ср, установленные на основе много­численных исследований, приведены в табл. 19.1.

Таблица 19.1

Коэффициенты <р для стоек из низкоуглеродистых, среднеуглеродистых

и низколегированных сталей

Г ибкость элементов >•=///■

Классы стали

С 38/23

С 44/29

С 46/33

С 52/40

С 60/45

С 70/60

С 85/75

СтЗ

Ст4

низколегированные

0

1,000

1

000

1,000

1

000

1,000

1,000

1,000

10

0,988

0

987

0,986

0

985

0,984

0,983

0,982

20

0,970

0

968

0,965

0

962

0,956

0,953

0,950

30

0,943

0

935

0,932

0

927

0,916

0,909

0,903

40

0,905

0

892

0,888

0

878

0,866

0,852

0,838

50

0,867

0

843

0,837

0

823

0,810

0,790

0,760

60

0,820

0

792

0,780

0

764

0,740

0,700

0,660

70

0,770

0

730

0,710

0

682

0,650

0,610

0,558-

80

0,715

0

060

0,637

0

604

0,570

0,518

0,432

90

0,655

0

592

0,563

0

523

0,482

0,412

0,343

100

0,582

0

515

0,482

0

437

0,396

0,336

0,288

110

0,512

0

440

0,413

0

370

0,325

0,273

. 0,230'

120

0,448

0

383

0,350

0

315

0,275

0,230

0,192

130

0,397

0

330

0,302

0

264

0,232

0,196

0,164

140

0,348

0

289

0,256

0

228

0,198

0,168

0,142

150

0,305

0

250

0,226

0

198

0,173

0,148

0,123

160

0,270

0

220

0,200

0

176

0,153

0,130

0,108

170

0,240

0

195

0,178

0

156

1,137

0,116

0,096

180

0,216

0

175

0,160

0

139

0,122

0,102

0,086

190

0,196

0

158

0,142

0

126

0,108

0,092

0,077

200

0,175

0

142

0,129

0

112

0,098

0,082

0,06&

210

0,160

0

130

0,118

0

102

0,089

0,075

0,063

220

0,146

0

119

0,108

0

093

0,081

0,068

0,057

Во избежание местной потери устойчивости стенку стойки под­крепляют продольными ребрами жесткости. Последние ставятся* если

hCT lsCT > 40 уг210/(0,9зт) + 0,4А (19.4)

для двутаврового сечения и

hCT lsCT > 40 К210/(0,9зт) - f 0,2А (19.4')

для коробчатого сечения. В формулах (19.4) и (19.4'): X — гиб­кость стойки; На — высота стенки; sCT — толщина стенки. Для ста­лей классов С 38/23—С 52/40 отношение половины ширины полки

двутавра к ее толщине не должно превосходить 16—14 при гиб­

кости //>=50 и 20,5—18,5 при гибкости //г= 100.

Часто напряжения в сжатых элементах проверяют по преобра­зованной формуле

o=NI (/чр). (19.5)

При этом произведение Ftp называют приведенной пло­щадью сжатого элемента. Трудность подбора сечения сжатого

Р = 9ШН

і

280x10

л

200x8

S——X

Вариант 1

X

Оо

!1

320*10 <

'250*8

Вариант Z

Рис. 19.3. К примеру рас­чета стойки на централь­ное сжатие

элемента при заданном значении си­лы N состоит в том, что допускаемое напряжение является функцией коэф­фициента ф, а последний зависит от поперечного сечения, которое еще не подобрано. Поэтому для подбора по­перечного сечения стоек пользуются методом последовательного приближе­ния. Первоначально задаются коэф­фициентом фі = 0,5+0,8 в зависимости от рода конструкции. Можно принять среднее значение фі = 0,65. По задан­ному коэффициенту определяют тре­буемую площадь поперечного сечения элемента по формуле /гі=^/([огр]фі). Затем проектируют сечение, которое обозначим находят в нем наимень­шее значение момента инерции 7min; наименьший радиус инерции /Ып — = Vlm[JF г - наибольшую гибкость

Ятах = //>тіп И Коэффициент ф2, СООТ - ветствующий значению Яшах. ОпрЄДЄ - ляют напряжение в спроектированном сечении о — N/ (^фг), ко­торое должно быть близким к [а]р. Допустимы отклонения а от Мр в пределах ±5%. В противном случае размеры поперечных сечений элементов изменяют в требуемом направлении. Обычно на второй или третьей стадии подбора сечения результаты оказы­ваются удовлетворительными.

Пример расчета (рис. 19.3). Требуется подобрать поперечное сечение стой­ки; ее длина 1 = 8 м, продольная сжимающая сила Р=—940 кН; концы стойки закреплены шарнирно; материал — сталь класса С46/33 ([<т]р=240МПа). Задаемся в первом приближении коэффициентом фі=0,6. Требуемая площадь поперечного сечения стойки по формуле (19.3)

Fтр=0,940/(240-0,6)=0,00652 м2=65,2 см2.

Принимаем, что сечение сконструировано в форме сварного двутавра из двух листов 280X10 мм и одного 200X8 мм (вариант 1): F=72 см2.

Моменты инерции относительно осей х и у:

/*=2 (13-28/12+28 • 10,52) +203 • 0,8/12= 6711 см2;

/„ = 2 • 28М /12+0,83 • 20/12 = 3659 см4.

Наименьший радиус инерции нахОдим по формуле (19.3):

ry= V3659/72 = 7,13 м; гибкость — по формуле (19.2): 800/7,13= 112.

По табл. 19.1 определяем ф==0,4 и подставляем в формулу (19.5): a=—0,94/ (0,4 • 72 • 10"4) =—326 МПа.

Напряжение больше допустимого [<т]р=240 МПа. Увеличиваем размер так, чтобы возросла не только площадь, но и радиус инерции гу. Для этого берем размеры листов полок 320X10 мм и стенки 250X8 м, м (вариант 2). Тогда F= =2-324-25-0,8=84 см2.

Определяем момент инерции относительно оси у.

1у = 2 • 323 • 1 /12+25 • 0,83/12=5462 см4.

Радиус инерции равен

гу= V5462782"== 8,1 см.

Гибкость %—800/8,1 = 100; ф=0,482.

Затем находим 'напряжение сжатия:

а=—0,940/ (0,482 • 84 • 10"4) =—232 МПа.

Сечение подобрано хорошо.

Если сила приложена к сжатому элементу эксцентрично, то следует выполнить три проверки элемента. Во-первых, необхо­димо проверить прочность от момента М и продольной силы N по формуле

o = +MfW+N/F^[c] Р. (19.6)

Во-вторых, надлежит проверить его устойчивость от силы N в плоскости действия изгибающего момента М, совпадающей, как правило, с направлением наибольшей жесткости поперечного сече­ния, но формуле

o=N/(<pMF)^[o]P. (19.7)

Коэффициент фм ДЛЯ сплошных сечений, у которых все оси материальные, определяется в зависимости от гибкости К в на­правлении действия момента и от величины мц, где fn относи-

Таблица 19.2

Коэффициенты <рм с учетом напряжений от силы N и момента М

тч

0,1

0,5

1,0

1.5

2.0

3.0

4,0

6,0

8,0

14.0

20

0,96

0,80

0,67

0,58

0,50

0,39

0,32

0,23

0,17

0,11

30

0,94

0,77

0,64

0,55

0,48

0,37

0,30

0,22

0,17

0,10

40

092

0,74

0,61

0,52

0,45

0,35

0,29

0,21

0,16

0,10

50

О’, 89

0,71

0,57

0,49

0,43

0,34

0,28

0,20

0,16

0,10

60

0,86

0,67

0,54

0,46

0,40

0,32

0,27

0,19

0,15

0,10

70

0,81

0,63

0,51

0,43

0,38

0,30

0,25

0,18

0,15

0,09

80

0,75

0,59

0,47

0,40

0,35

0,28

0,24

0,17

0,14

0,09

90

0,69

0,55

0,44

0,37

0,33

0,27

0,22

0,16

0,14

0,09

100

0,60

0,50

0,40

0,34

0,31

0,25

0,21

0,16

0,13

0,09

110

0*52

v )

0,46

0,37

0,32

0,28

0,23

0,20

0,15

0,13

0,08

120

045

0,41

0,34

0,30

0,26

0,22

0,19

0,14

0,12

0,08

130

V )

0,40

v »

0,37

0,31

0,27

0,24

0,21

0,18

0,14

0,12

0,08

140

0,36

0,33

0,28

0,25

0,22

0,19

0,17

0,13

0,11

0,07

160

029

0,28

0,24

0,22

0,20

0,16

0,15

0,12

0,10

0,07

180

V)

0,23

0,23

0,21

0,19

0,17

0,15

0,13

0,11

0,09

0,06

200

oj 19

0,19

0,17

0,16

0,15

0,13

0,11

0,10

0,09

0,06

тельный эксцентриситет, т. е. отношение наибольшего напряже­ния от момента к напряжению от продольной силы

т—MF/ (WN)=eFj W; (19.8)

т)=1,45—0,0031ЯМ. (19.9)

Для к >150 т]^1.

Значения коэффициентов фм в зависимости от тц и к для стали С 38/23 приведены в табл. 19.2.

При применении сталей других классов можно пользоваться "табл. 19.2, подставляя вместо гибкости элемента X значения услов­ной гибкости:

Я = Я1/аТ230, (19.10)

где сгт — предел текучести стали. При этом значения фм не долж­ны быть больше значений ф, приведенных в табл. 19.1.

В-третьих, следует проверить устойчивость от силы N в пло­скости наибольшей гибкости, как правило, перпендикулярной пло­скости действия момента М, с учетом изгибно-крутильной формы потери устойчивости. В этом случае проверка производится по фор­муле

а = ЛГ/(с<ртіп^) < Мр. (19.11)

где фтіп — коэффициент, соответствующий наибольшей гибкости сжатого элемента (см. табл. 19.1);

с—р/(1 +ат). (19.12)

Коэффициенты аир приведены в табл. 19.3.

Т а б л и ца 19.3

Значения коэффициентов а и р в зависимости от относительного

Ї7777Л

1-

эксцентриситета и гибкости

т 1

0,7

0,6

а

1 < т <; 5

0,7 + 0,05 (т~ 1)

0,6 + 0,05 (те — 1)

т. >5

0,9

0,8

р

^max ^

1,0

1,0

Р

^max >

0’58/<pmin

1,0

Коэффициенты

Относительный эксцентриситет т и гибкость 'Х

Пр имечания: 1. ymin — коэффициент продольного изгиба. 2. Значения кс для различных классов стали:

Сталь................................ С 38/23 С44/29 С 46/33 С 50/40

1С............................................. 100 92 88 86

Площадь поперечного сечения определяют методом последова­тельного приближения. Если пренебречь напряжением от момен­та, то требуемая площадь сечения

FTp=N f ([а]рф). (19.13)

Задаваясь пониженным значением ф=0,4-*-0,6, определяют FTV. Конструируют поперечное сечение и производят проверку его проч­ности и устойчивости по формулам (19.6), (19.7) и (19.11). Если напря - %р Р жение отклоняется от допускаемого у т I и

j00*12 /

- /

'Г>/777?7-

250x10

х

е=0,6м

больше чем на ±5%, то размеры се­чения меняют и вторично проверяют его прочность и устойчивость.

г

Для конструкций из алюминиевых сплавов, работающих при эксцентри­ческих нагрузках, устойчивость про­веряется по формуле, изложенной в специальных нормах [93].

Пример расчета (рис. 19.4). Элемент дли­ной /=10 м, шарнирно закреплен по концам.

Он сжат силой Р—1000 кН, приложенной центрально, и силой р—50 кН, приложенной с эксцентриситетом /=0,6 м относительно оси; [<т] р = 160 МПа. Подобрать поперечное сечение элемента.

Рис. 19.4. К примеру расче­та стойки на эксцентричное сжатие

Продольная сила

N=P--p=—1050 кН.

В приближении пренебрегаем действием изгибающего момента, принимаем ф=0,5.

Требуемая площадь поперечного сечения определяется по формуле (19.13):

FTp = 1,05/(160-0,5) =0,0131 м2= 131 см2.

Рассмотрим стройку коробчатого сечения, сваренную из двух листов раз­мером 300X12 мм и двух листов размерам 250X10 мм; F= 122 см2.

Определяем момент инерции относительно оси у:

/у=2(303-1,2/124-25• 13/12+25-1-І5,52)= 17 416 см4.

Радиус инерции по формуле (19.3)

Гу—У 17416/122 = 12 см.

Гибкость по формуле (19.2) Ау= 1000/12,0=83.

Момент сопротивления Wy=7 416/16= 1088 см3, а момент Му=ре=> *=30 ікН-м.

Суммарное максимальное напряжение определяется по формуле (19.6):

max

= — 0,03/(1083• 10-6) — 1,05/(122-10-*) = — 113,5 МПа.

Проверяем устойчивость стойки в плоскости действия момента. Для про­верки устойчивости элемента находим относительный эксцентриситет по форму­ле (19.8): т=0,03-122-10'4/(1,05-1088-10"6) =0,32.

Коэффициент, зависящий от профиля сечения, по формуле (19.9) г]=1,45— —0,0031-83=1,19; произведение mr]=0,38. По табл. 19.2 находим значение

фм =0,62.

Напряжение сжатия находим по формуле (19.7):

а?=—1,05/ (0,62 • 122 • 10-*) =—138,7 МПа.

Проверяем устойчивость элемента в направлении, перпендикулярном дей­ствию момента. Определяем момент инерции относительно оси х: /* = =2(25М/12 + 30-1,23/12 +30-1,2-11,92) = 12 808 см4.

Радиус инерции гх = V12 808/122= 10,2 см; гибкость Хх= 1000/10,2=98.

При гибкости А,*=98 коэффициент ф=0,6 (см. табл 19.1), тогда

с=1/(1+сш).

При т=0,32 из табл. 19.3 а=0,6, тогда с=0,85.

Напряжение сжатия находим по формуле (19.11):

<j=—1,05/(0,85-0,6-122-10“4) =—168 МПа.

Сечение подобрано удовлетворительно, так как превышение напряжения относительно допускаемого не более 5%.

СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Здания из металлоконструкций набирают все большую востребованность!

Современные металлоконструкции считаются одними из самых крепких и функциональных изделий, которые могут использоваться для возведения различных жилых коммерческих построек. Столь большая популярность легко объясняется наличием отличных эксплуатационных свойств. В данный …

Бронированные входные двери Коммунар – качество, проверенное годами

Лицом каждого дома или офисного здания является дверь. Она должна не только выигрышно смотреться в эстетическом плане, но и выполнять защитную функцию, предотвращая проникновение злоумышленников в помещения или жилые комнаты.

Отображение графической информации в САПР (машинная графика)

Основными элементами САПР являются коллектив проектиров­щиков, а также технический, программный и информационный комплексы. Связь проектировщиков с ЭВМ, программами и инфор­мацией осуществляется через средства ввода, вывода, накопления и передачи алфавитно-цифровой и …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.