Сварные конструкции. Расчет и проектирование

ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ ИЗГОТОВЛЕНИЕ СВАРНЫХ БАЛОК

Подлинная революция в производстве произошла после создания сварных балок.

Сварка позволяет создавать балки всевозможных разме­ров — высотой до 3. . .4 м. и более а также любой длины.

Она позволяет наиболее рациональным образом соче­тать размеры горизонтальных листов, часто называемых поясами, с вертикальной стенкой.

Применяются балки с толстыми широкими поясами в сочетании с высокими тонкими стенками.

Пояса нередко выполняются не только из листового проката, но и из других профилей, например прокатных швеллеров, а также при необходимости из гнутых профилей. Пояса могут состоять из двух листов и более, при необхо­димости обладать разными свойствами.

Показателем экономичности сечения балки служит пара­метр

А '

где № — момент сопротивления профиля, см; Л — площадь сечения профиля, см*.

Чем выше это отношение, тем при меньшей массе метал­ла достигается увеличение сопротивления профиля на изгиб.

Однако принимать чрезмерно тонкие вертикальные станки оказывается невозможным из-за недостатка местной устойчивости. Необходимо разумное сочетание размеров. Сварочный процесс допускает в этом отношении разные вариации.

Производство двутавров прокаткой при приблизительно одинаковых размерах со сварными — производительнее. Но огромные преимущества сварной конструкции, допу - скакмцне ее оформление в желаемых соотношениях разме­ров, делают их более экономичными с позиций расхода металла, а во многих случаях и более рентабельными по стоимости.

Большое значение имеет характер производства. При крупносерийном производстве нередко оказывается рента­бельнее прокатка, а при мелкосерийном и особенно в инди­видуальном производстве — сварка.

Расширение строительства автоматизированных линий выдвигает сварные конструкции на первую линию перед другими способами их выполнения.

Выбор производства балки — прокаткой или сваркой — должен решаться при непременном использовании ЭВМ о учетом широкого комплекса факторов, определяющих рен­табельность всего производственного цикла.

При расчете балок встречаются три вида задач.

1. Заданы размеры балки, известны расчетные усилия— изгибающие моменты и поперечные силы. Требуется прове­рить прочность балки. В этом случае определяют нормаль­ные и касательные напряжения.

2. Задана балка и допускаемые напряжения. Требуется определить допускаемую нагрузку на балку. Эта задача также легко решается с использованием общеизвестных формул из курса «Сопротивление материалов».

3. Требуется спроектировать балку, обеспечивающую требуемую грузоподъемность. Эта задача решается сле­дующим образом: от заданной нагрузки определяют опор­ные реакции, строят эпюры поперечных сил Q, изгибающих моментов М подлине и крутящих моментов, если последние имеют место.

При наличии подвижных нагрузок строят линии влия­ния опорных реакций, затем линии влияния Q и М для сечений х—0, х—0,1/, лг=0,2/, . . . *=0,5/, где / — длина балки. В указанных сечениях вычисляют максимальные значения усилий при самом опасном для них положении подвижных нагрузок. После этого подбирают размеры по­перечных сечений балки, обеспечивающие прочность. Из условия прочности расчетные напряжения не должны пре­вышать 1,05 [olp. При экономном подходе к расходу металла расчетное напряжение должно быть больше 0,95 [о]р, где lolp — допускаемое растягивающее напряжение для основ­ного металла.

Поперечные сечения балок, в особенности двутаврового профиля, иногда изменяются по длине (рнс. 9.2, а). В не­которых случаях изменяют толщину или ширину горн -

зонгальных листов (рнс. 9.2, б). Эго более целесообразно, нежели изменять толщину вертикальных листов. Иногда горизонтальные пояса делают составными по толщине, если толщина пояса s>25. . .30 мм, при этом в менее нагру­женных листах число листов уменьшают (рис. 9.2, б).

Балки переменного сечения позволяют лучше исполь­зовать несущую способность металла по всей их длине. Они дают экономию металла в сравнении с балками по­стоянного профиля, значительная часть которых работает при напряжениях, значительно меньших допускаемых.

В технологическом отношении балки переменного про­филя несколько сложнее. Вопрос выбора конструкций решается с экономических позиций, а иногда и с учетом общей компоновки и эстетики. Большинство типовых балок имеет профиль, постоянный по длине.