книги / Расчёт сварных соединений и конструкций примеры и задачи

Вес наплавленного металла ориентировочно равен 0,5 -г- веса сварной конструкции. Для данной балки это 30 Ч- 60 кгс.

Более точный подсчет дает: поясные швы с К = 6 мм

G4 = •0,6й •2036 •4 •0,008 = 11,7 кгс;

швы опорных ребер с К = 8 мм (4 ребра; швы тавровые; длина с Уче* том высечек)

G6 = -Y •0,8й (170 + 2 •7) 2 •4 •0,008 = 3,8 кгс;

швы промежуточных ребер с К = 4 мм (12 ребер; швы тавроВые> длина с учетом высечек)

Ge = •0,4й (170 + 2 •7) 2 •12 •0,008 = 2,8 кгс.

Технологические стыки поясов по ГОСТ 8713—70 имеют раЗмеРы сечения, показанные на рис. 129. При этом площадь наплавленного сечения F„ да 1,66 смй, вес одного погонного метра наплавленного ме' талла тн = 1,294 кгс/м. Предполагаем, что при наличии монтажного стыка, в балке будет не более четырех технологических стыков пояса. Тогда

G7 = nbnmn 4 •0,36 • 1,294 = 1,87 кгс.

При изготовлении полотнища стенки из листов шириной 1800 мм и наличии монтажного стыка посредине длины предполагаем, что в балке будет всего два технологических вертикальных стыка стенки. По ГОСТ 8713—70 стык имеет размеры, показанные на рис. 130. Пло­ щадь наплавленного сечения

F H= 11,06 см2; тн = 0,824 кгс/м.

Для двух стыков

= nhBmu = 2 • 1,76 * 0,824 = 2,9 кгс.

Суммарный вес наплавленного металла

GH= С4+ G6+ Ge + G? + G8 = 11,7 -f- 3,8 -f- 2,8 + 1,87 -J- 2,9 ==

= 23,1 кгс.

При заказе электродной проволоки необходимо учесть (добавить) потери на угар и разбрызгивание (3% при сварке под флюсом и до 15% при сварке в С 02), а также электроды для прихватки при сборке балки.

Общий вес балки с учетом веса сварных соединений

GB = 5935 + 23 = 5958 кгс.

Пр и ме ч а н и я : 1. Для консольной балки (схема 2) распределенная нагрузка q действу­ ет только на консоли на длине I.

2. Если а = — (неподвижные грузы сошлись всередине), то величину груза брать Р, а не 2Р.

3. Если с = 0, то груз брать один, равный Рп.

4. Можно задать другую схему балки (параметр а), иной материал (параметр б), а также любые величины параметров в, г, д, е, ж, з, и, как промежуточные, так и выходящие за преде­ лы указанных. Сочетание задаваемых величин должно быть реальным.

Г л а в а V

РАСЧЕТ СВАРНЫХ СТОЕК И КОЛОНН

§ 1. Общие положения

Стойками называют элементы конструкций, работающие преиму­ щественно на сжатие и продольный изгиб.

При расчете стойки необходимо обеспечить прочность и устойчи­ вость. Обеспечение устойчивости достигается снижением допускаемых напряжений для сжатых элементов.^Минимальная сжимающая сила, вызывающая в сжатом стержне потерю устойчивости, называется кри­ тической силой NKp.

Для стержня, шарнирно-закрепленного по концам и нагруженно­ го осевой сжимающей силой по Эйлеру,

где I Q_ - ' свободная длина стержня (между шарнирами);

-радиус инерции;

Х= Лl- - гибкость стержня.

При акр < ат допускаемые напряжения определяют по формуле

М еж = ^ ,

где К3 — коэффициент запаса.

Это достигается умножением обычных [а] на коэффициент продоль­ ного изгиба ср < 1. Тогда [а]сж = М ф.

Коэффициент продольного изгиба ф зависит от X и от материала сжатого стержня. Значение ф для некоторых конструкционных мате­ риалов приведено в приложениях 17 и 18.

Для определения гибкости X берется приведенная свободная дли­ на /0>зависящая от геометрической длины стержня и от характера за­ крепления концов его. На рис. 131 даны приведенные свободные дли­ ны при некоторых типах закрепления концов сжатых стержней. Чем меньше гибкость Я, тем ближе к единице коэффициент ф и тем полнее используется материал. Поэтому для стоек выгодно брать те сечения,

расчете гибкости таких стоек необходи­ мо учитывать собственную гибкость отдельных ветвей сечения, так как за счет нее увеличивается общая гибкость

стойки. Поэтому расчет стоек с составным сечением ведут по приве­

денной гибкости Я0, учитывающей обычную гибкость Я = Л- и гибкость ветви /

к - - ? - .

где /„ — длина части ветви между закреплениями (планками или уз­ лами крепления раскосов);

»'в — радиус инерции ветви относительно оси, параллельной оси сечения стойки (х или у), относительно которой подсчиты­ вается Ло (^х. и Ау4, если обе оси свободные).

Формулы и соотношения для расчета Я0 приведены в приложе­

нии 15.

Тип сечения стойки выбирается конструктором в зависимости от на­ значения, величины и характера нагрузки (центральная, эксцентрич­ ная) и от приведенной свободной длины стойки /0.

Рис. 132

На рис. 132, а, б, в приведены некоторые типы сечений стоек и колонн соответственно для малых (до 10 тс), средних (10 ч- 100 тс) и больших нагрузок (более 100 тс). Деление нагрузок на малые, средние и большие и пределы величин этих нагрузок приняты условно.

§ 2. Расчет сечения центрально-нагруженной стойки

Расчет по формуле [а]сж = М ф вести трудно, так как коэффициент продольного изгиба <р не известен и зависит от / и F сечения. Поэтому расчет ведут по методу последовательного приближения.

Чтобы быстрее приблизиться к оптимальному сечению, вначале следует пользоваться некоторыми соотношениями в стойках. Габарит

При этом считают, что если сила приложена к стойке эксцентрично и создает момент, то этот момент действует в плоскости xz. Габарит се­

ix = Kxhy,

где Кх — числовой коэффициент, для разных типов сечений (см. при­ ложение 4);

то hy назначают по зависимости

Обычно для начала расчета берут

Порядок расчета сечения. 1. Выбирают тип сечения стойки (по нагрузкам, назначению).

2.Для выбранного типа сечения по табл. 9 и формуле (5.2) назна­ чают начальные габариты сечения hx и hy.

3.Задают <р = 0,5 4 - 0,8 (обычно 0,65—0,7) и определяют требуе­ мую площадь сечения

^треб= [а] ф '

4. Конструируют сечение выбранного типа с площадью F « F-греб и с габаритами hx и hy (толщины и размеры элементов сечения брать из ГОСТа на сортамент).

5. Уточнив все истинные размеры сечения, определяют значения

Перегруз более 5% недопустим. Недогруз более 5% допускается, ес­ ли он оправдан, например, переход на ближайшие меньшие профили ГОСТа, составляющие сечение, приводит к перегрузу более 5% .

6. Если сечение по формуле (5.4) не подошло, то его изменяют в нужную сторону и повторяют проверку по п.5.

П р и м е ч а н и е . Чтобы рационально использовать материал, нужна провер­ ка относительно оси, для которой <р Ф <pmln давала недогруз не более 5% .

§ 3. Расчет сечения внецентренно-нагруженной стойки

В случае внецентренного нагружения стойки возникают дополни­ тельные трудности. Например, если стойка (рис. 133, а) нагружена усилиями N — Рг + Рг и М = Р2е, то действие момента М вызывает прогиб f (рис. 133, б), после чего уточненный момент

/ и момента. Дальнейшим уточнением величины момента можно пре­ небречь.

Напряжения в стержне стойки

§ 4. Расчет соединительных элементов стоек составного сечения

Расчет ведут по перерезывающей силе Q. Для случаев, когда фак­ тическая перерезывающая сила мала или отсутствует (например, на рис. 133, а), расчет ведут по фиктивной перерезывающей силе

Коэффициент А = 20 для СтЗ; Ст2 и сплавов АМгб и АМц и А = = 40 для низколегированных конструкционных сталей.

Чтобы обеспечить совместную работу ветвей стоек составного се­ чения, их соединяют планками (рис. 134, а) или раскосной решеткой (рис. 134, г, д).

Планки применяют при небольшом разносе ветвей b (при hx < < 0,8 м). При больших разносах планки не экономичны.

Раскосную решетку применяют при большом разносе ветвей (прй hx > 0,6 м).

Размеры и расчет соединительных планок. Планки должны быть