Сварные конструкции. Расчет и проектирование
РАБОТА БАЛОК НА КРУЧЕНИЕ
В тех случаях, когда балкн работают на кручение, двутавровый профиль применять не целесообразно. Напряжение от кручения в незамкнутых профилях (двутавровых,- уголковых и т. п.) (рис. 9.7, а, б)
Мцр*т« 1П ое>
т = —^—— • (9.35)
а 2л vi*iai
где М „р — крутящий момент; и, — коэффициент, зависящий от отношения sja,, может быть принят равным 0,33; а — = 1—для уголка, а= 1,3 — для двутаврового профиля; а/ — больший размер сечения элемента; s — меньший размер того же сечения; smt„ — наибольшая толщина профиля.
|
Рис. 9.7. К расчету балки на кручение: а — двутавровый открытый профиль; б — трубчатый закрытый профиль |
Так как момент сопротивления, как правило, невелик, то напряжение т значительно.
При двутавровом профиле
а 2 vt*iai — 0,43 (sJA,-f2s£an). (9.36)
При кручении целесообразно применение сварных балок коробчатого поперечного сечения. Напряжение от крутящего момента с достаточной степенью точности может быть найдено по формуле
где А — площадь сечения прямоугольника (рис. 9.7, б), ограниченного штрихпунктирными линиями; — наименьшая толщина верти кального или горизонтального листа.
Так как площадь А велика, то напряжение т оказывается незначительным.
Эффективность применения коробчатых сечений по сравнению с открытыми при кручении весьма велика.
Пример. Сечение балки, изображенной на рис. 9.7, б, имеет размеры листов 10Х 1см*.
Допустимый момент кручения
Если снять один из листов, например верхний, сечение примет 1_1-обраэиый профиль, тогда
Л»«р, = 0,43 (I*. 10+2-1*. 10) т = 12,9т.
Сопротивляемость кручению уменьшилась более чем в 7 раз.
§ 9.8. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
|
s} s. |
Горизонтальные листы соединяются с вертикальными поясными швами. Они, как правило, угловые (/) и в редких случаях при наличии сосредоточенных перемещающихся грузов большого веса или при действии переменных нагрузок — с подготовкой кромок (2) (рнс. 9.8).
|
О) |
|
|
|
В) |
|
В) |
|
г) |
|
Рис. 9.8. К расчету поясных швов сварных балок: а — типы шло»; б — связующие напряжения а от изгиба; а — рабочие напряжения т; е — образование в швах рабочих ваприжс. |
Если балка (рис. 9.8, а) работает на поперечный изгиб, то в поясных швах вследствие совместной деформации шва и основного металла возникают связующие нормальные напряжения о, которые в учет не принимаются (рис. 9.8, б), и рабочие касательные напряжения т (рис. 9.8, 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
гр __ Q 1 - 1 '
(9.38)
|
НиЯ Тр под сосредоточенной силой |
где 5 — статический момент площади пояса относительно центра тяжести сечения; Q — поперечная сила в сечении. Роль касательных напряжений т существенна, несмотря на то. что они часто невелики по значению. В двусторонних швах с катетом К касательные напряжения
|
(9.39) |
Q-S
Щк'
где р — коэффициент, равный для ручной сварки 0,7; J — момент инерции сечения.
При наличии в вертикальном листе подготовки кромок касательные напряжения определяются по формуле
При сварке конструкций, у которых толщина листов sc>4 мм, принимаем К>4 мм.
Прерывистые швы не целесообразны, так как при этом затрудняется применение автоматической сварки и возникает дополнительная концентрация напряжений.
При наличии в балке сосредоточенных перемещающихся грузов поясные швы принимают некоторое участие в передаче нагрузки с горизонтального листа иа вертикальный (рнс. 9.8, г). Это имеет место вследствие неплотного их взаимного соприкосновения. Если груз перемещается по рельсу, прикрепленному к поясу балки, то напряжение тр в поясных швах определяется по формуле
где Р — вес сосредоточенного груза; п — коэффициент, зависящий от характера обработки кромок вертикального листа (обычно п=0,4); г — расчетная длина шва, по которой происходит передача давления с пояса на вертикальный лист (определяется по формуле (9.24)).
В ряде случаев, например в подкрановых или крановых балках, поясные швы в верхней зоне в результате локального действия сосредоточенных сил Р испытывают значительные усилия. При этом их целесообразно оформлять с катетами в отношении 1,5 : 1 или 2:1с обеспечением глубокого проплавлення.
При расчете целесообразно принять Р=0,7, несмотря на автоматический метод сварки.
После вычисления тр определяют условное результирующее напряжение:
= K т*+т£<[т']. (9.42)
Швы, приваривающие ребра жесткости, как правило, на прочность расчетом не проверяются. Они выполняются угловыми с катетом, составляющим (0,3. . .0,6) от толщины вертикального листа sB. 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.
В балках, работающих под статической нагрузкой, рекомендуется укладка односторонних угловых поясных швов при автоматической сварке и соответственно с глубоким проплавлением. Также возможна укладка односторонних швов при приварке ребер жесткости.
