книги / Расчёт сварных соединений и конструкций примеры и задачи
..pdfДля принятого сечения фиктивная перерезывающая сила
фф = 20F,*, = 20 •228 = 4560 кгс.
Это больше истинного Qx = 4,17 тс, поэтому расчет ведем по <3Ф.
^ |
Максимальные касательные напряжения на оси планки по формуле |
||||||||||||||||
|
|
Тт = |
1 5__И _ - |
|
1 |
_ |
Ь5 •4560 •120 _ |
944 |
кгс/см2 <г |
||||||||
|
|
Т |
1,0 |
Апfin — |
|
2bh„6 ~ |
2 |
56 |
30 |
1 — 244 |
кгс/см |
< |
|||||
|
|
|
|
|
< |
/?ср ~ |
|
— 1300 -уу = |
975 |
кгс/см2. |
|
|
|||||
Щов, |
|
прикрепляющий планку к двутавру, назначаем угловым с К = |
|||||||||||||||
= |
8 |
мм. |
Проверяем |
прочность шва, |
пользуясь |
формулами |
(5.18), |
||||||||||
(5.19), |
(5.20): |
|
|
|
|
|
4560 |
120 |
|
|
|
1670 |
|
||||
TQ = |
|
Т |
|
|
Qlв |
|
|
|
|
|
' Ж |
|
|||||
|
0,7КЛП |
260,7АГЛП ~ 2 •56 •0,7 -0,8 |
30 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
= |
291 |
кгс/см2; |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
хм = |
|
|
|
|
|
OJKhn |
|
|
л |
а |
|
|||
|
|
|
|
0,7Ка (Л„ + К) + |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
- 44- 4560 •120 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
0,7 |
0,8 |
5(30 + 0,8) |
0,7 •0,8 |
|
30г |
|
|
|
Е Э - |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
4560 •30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
= |
|
803 |
кгс/см2; |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
86,3 + 84 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Трез = У/"ХМ"1" ТQ— |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
= |
|
! 8032 + |
2912 = |
1001/64,4 + |
8,47 = |
|
|
|
|
|||||||
|
= |
|
100 У 72^7 = 853 |
кгс/см2 < |
RcpJ 1 |
= |
|
|
I |
|
|||||||
|
= |
|
0,6R ~ = |
1260 • |
|
|
= 945 |
кгс/см2. |
|
L |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уточняя размеры, |
ставим пятнадцать пар |
|
Рис. 154 |
|
||||||||||||
ных планок на расстоянии 1180 мм между их |
|
|
|
||||||||||||||
осями. Расстановку нужно вести сверху. Верхняя планка упирается в плиту оголовка. Расположение планок и диафрагм показано на рис. 154
(диафрагмы показаны стрелками Д). |
|
|
||
Диафрагмы ставим |
между каждыми третьими планками, |
считая |
||
снизу (т. е. на 3-й, 6-й, 9-й, |
12-й планке) — всего четыре промежуточ |
|||
ные диафрагмы. Расстояние |
между соседними |
диафрагмами |
будет |
|
3/в = |
3 - 1180 = 3540 мм < 4 |
м. |
|
|
Размеры диафрагмы 550 х 550 х 10 мм. Диафрагмы приварить, как показано на рис. 155.
Таких швов две пары. Возьмем еще пару швов, разнесенных на 380 мм. Воспринимаемый ими момент
М2 = 0,7KlmRcP |
= 0,7 •0,8 - 26 • 1260 • |
•38 = |
= 523 000 кгс •см = 5,2 тс •м.
Эти три пары швов могут воспринять в^сь Ма'.
2 |
+ |
М2 = |
2 • 10,2 + |
5,2 = 25,6 тс •м > |
Ма = 25 |
тс •м. |
|
|
||||||
Остальные |
швы, |
а именно шесть верти |
|
|
1000 |
|
|
|||||||
кальных |
швов по 260 мм и швы, |
при |
|
|
|
|
|
|
||||||
варивающие |
двутавры |
по |
контуру |
к |
|
'560 |
щ ц * |
ш г |
|
|
||||
траверсам |
и |
плите, могут передать |
на |
|
t280 |
|
|
|
||||||
грузку |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П |
|
|
|
|
|
|
Nm= |
6 •0,7 •0,8 •26 •1260 •-J 4 |
+ |
|
|
|
|
|
|||||||
+ 2 - 0 ,7 |
0,8 - 172 • 1260 - |
= |
|
|
Я |
Щ |
Г |
/50тс |
||||||
|
Q г ш |
г ш ш ш п |
||||||||||||
= 82 600 + |
182 000 = |
264 000 кгс = |
|
|
|
|||||||||
|
-Щ5тс |
-ЩЗтс |
|
|
||||||||||
|
|
265 тс |
N = 120 |
тс. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Рис. 157 |
|
|
||||||
(Здесь периметр сечения двутавра № 55 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
принят 172 см). Шов значительно |
больше, |
чем |
это необходимо |
|
для |
|||||||||
передачи нагрузки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Конструкция |
и расчет |
оголовка. |
Расчетная |
схема |
показана |
на |
||||||||
рис. 157, конструкция —* на рис. 158. Опорные реакции |
|
|
|
|||||||||||
В* = |
1,28Ра + 0,28Pi |
1,28 •50 + |
0,28 |
70 |
= 149,3 |
тс; |
|
|
||||||
|
0,56 |
|
|
|
0,56 |
|
|
|
||||||
Вг = N — В2 = 120 — 149,3 = — 29,3 тс.
Принимаем сечение оголовка в виде двух двутавровых балок. Для каждой
м |
36 106 |
= 1142 см3. |
^треб = |
2 •1575 |
|
2R ^п- |
|
|
|
|
Этому требованию отвечают двутавры № 45, Wx = 1220 см3. Однако проверка показала, что сечение не проходит по TQ на оси двутавров. Поэтому принимаем сечение в виде спаренных двутавров № 60 с вели чинами J x = 75 450 см4; Sx = 1450 см3; d — 11,1 мм; Ьг = 190 мм. Тогда
_ Q2SX |
_ |
99 300 -2 |
1450 |
862 кгс/см2 < RCp — = 975 кгс/см2. |
Т<3 — 2Jx2d |
~ |
2- 75 450- |
2- 1,11 |
v П |
Проверку на изгиб не производим, так как по расчету проходил двутавр № 45. Так как сосредоточенные нагрузки велики, то в местах приложения их предусматриваем ребра толщиной бр = 10 мм, ши риной йр = 80 мм. Ребра ввариваем в двутавры до сборки оголовка. Затем двутавры привариваем к верхним плитам и свариваем между со бой, после чего присоединяем к стержню стойки.
Вес стойки: стержня, состоящего из двутавров (2 шт. № 55, вес
одного погонного метра 89,8 кгс), |
|
|
G, = 2 . 89,8 |
1796 = 3222 кгс; |
|
планок и диафрагм |
|
|
G2 = (2 • 15 •30 •48 |
1 + 3 55 •55 - |
1) 0,008 = |
= (43 200 + 9100) 0,008 = 418 |
кгс; |
|
баз (плит, траверс, ребер)
0 3 = (82 •60 - 2 + 2 •78 •26 • 1,2 + 55 •26 • 1) 0,008 =
= (9830 + 4860 + 1430) 0,008 = 16 120 •0,008 = 129 кгс;
Двутавров огодовка (№ 60, вес одного погонного метра 104 кгс)
G4 = 2 • 1,67 |
104 = |
347 кгс; |
|||
плцт и ребер |
|
|
|
|
|
GB=* (74 •60 • 1,8 + |
30 •42 • 1,8 + |
12 •55 •8 • 1-f- |
|||
+ 4 •50 . 12 • 1) 0,008 = |
(800 + 2260 |
+ |
5280 + 2400) 0,008 = |
||
= |
17940 •0,008 = 143,6 кгс. |
||||
Общий вес стойки |
|
|
|
|
|
2Gn = 3222 + |
418 + |
129 + |
347 + |
143,6 = 4259,6 кгс. |
|
Т р е т и й в а р и а н т р а с ч е т а к о н с т р у к ц и и с т о й - к и. Сечение принимаем из двух двутавров так же, как и в варианте втором. Возвращаясь к началу расчета примера, вспомним, что расчет ведем по ядровому моменту. Из начала расчета второго варианта знаем, что ради устойчивости относительно оси х было бы достаточно взять два Двутавра № 36. Однако при расчете по прочности (относительно оси у) потребовалась большая площадь сечения ветвей, так как больший раз нос ветвей был не выгоден для соединения планками. В третьем варианте делается попытка, сохранив малое сечение ветвей, получить приемле
мые напряжения |
за |
счет |
большого |
|
145 |
||
разноса |
ветвей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Принимая значения Мя = 87,2 тс-м |
|
|
|||||
(из расчета по второму варианту), |
|
|
|||||
приближенно определяем |
требуемый |
|
|
||||
разнос осей двутавров: |
|
|
|
||||
|
о = |
Мя |
hx . |
|
|
Ь-900 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J у — 27j,, ~(- 2 F, |
|
|
hx=1045 |
||||
• |
|
|
|||||
где hx = |
b. |
|
|
№ |
|
Рис. 159 |
|
|
|
|
|
|
|
||
При большом разносе ветвей членом |
2У</1можно пренебречь, а также |
||||||
считать, |
что |
= |
/tj ~ Ь. |
|
|
||
Уточненная величина ядрового момента |
|
||||||
|
a f i j , |
2 s i 2 f . ( A ) ‘ |
|
||||
М„ = |
|
|
|
|
|
- R - j - F A |
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ь = |
м я |
87,2 |
. 10ь |
= 89,6 СМ. |
|
|
|
|
|
|
1575 •61,9 |
|
|
Принимаем b = 900 мм (рис. 159).
Для двутавра |
№ 36: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
FB — 61,9 |
сма; |
J Xl = 13380 |
см4; |
ix = |
14,7 |
см; |
|
|||||
|
|
|
|
J Ui = 516 см4; |
iV = |
2,89 |
см; |
|
|
|
|||
|
|
|
|
F = 2 FB ■— 2 •61,9 = |
123,8 |
см2; |
|
|
|||||
|
|
|
|
J x = 2J Xl = 2 . 13 380 = |
26 760 см4; |
|
|
||||||
J y = |
2 J y, + |
2FB |
|
=■•2 •516 + |
2 •61,9 |
= 1032 + |
251 000 » |
||||||
|
|
|
|
|
|
« 2 5 2 000 |
CM4; |
|
|
|
|
||
|
ix = |
14,7 |
CM ; |
|
|
1260 |
= 85,6; |
<p* = |
0,717; |
||||
|
|
|
|
|
|
|
14,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ty = |
0,5ft = |
45 CM ; |
\ |
|
|
= |
28. |
|
|
|
\ |
=■ |
|
|
|
1г |
|
|
|
|
Разнос |
ветвей неболь |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
шой, поэтому в первом при |
||||
> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ближении |
предполагаем, |
|||
|
|
|
|
15(90 |
|
|
|
что раскос состоит из од |
|||||
|
|
|
|
1645 |
|
|
|
ного уголка |
50 х 50 х 5 мм |
||||
|
|
|
|
|
|
|
с FyT = 4,8 см2. |
Угол на |
|||||
|
|
|
|
Рис. 160 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
клона ветвей а = 45°. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Тогда |
но формулам |
приложения |
15 приведенная гибкость |
||||||||||
А». = '|/Г4 |
+ |
K I T - : F | / 282 + 27 |
|
|
/ 7 8 4 + |
348 = |
|||||||
=/ П 3 2 = 33,6; Фу — 0,936.
Расчет ведем по Мв, так как Мв > |
Мут-: |
|
|
|
|
|
||||||
_ |
Мв |
hx |
|
N |
_ |
50 |
• 10Б |
104,5 . |
|
120 000 |
_ |
|
и |
J y |
2 |
+ |
Fqiy |
~ |
2,52 |
10* |
2 |
+ |
1 2 3 ,8 -0 ,9 3 6 |
|
|
|
|
|
= |
1037 + |
|
1038 = 2075 |
кгс/см2; |
|
|
|||
|
г = |
- ^ |
- |
|
|
120 000 |
= |
1845 |
кгс/см2; |
|
||
|
0,735 1 2 3,8 -0,717 |
|
||||||||||
|
х |
KF<px |
|
|||||||||
|
|
|
|
_______ 1_ |
|
|
1,47 |
0,735. |
|
|||
|
|
|
|
1 + |
1032 • |
123,8 |
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
120000 |
|
|
|
|
|
Получили недопустимый перегруз по обеим осям. Пробуем значи
тельно увеличивать; разнос ветвей. Принимаем b = 1500 |
мм (рис. 160). |
|
Теперь |
|
|
F = 123,8 см2; |
J x = 26 760 см4; |
|
J y = 2 - 5 1 6 + 2 - 6 1 ,9 ( - ^ - ) 2 = |
Ю32 + 6 9 7 0 0 0 « 6 9 |
8 0 0 0 см4; |
|
|
|
ix = |
14,7; |
Xx = |
85,6; |
<p, = 0,717; |
|
|||
|
iy = |
0,5fe = |
0,5 • 150 = 75 |
CM ; |
|
XU= |
A |
= -^ r~ = |
16,8. |
||
При наклоне раскосов к ветви под а = |
45° и разносе b = 150 см |
||||||||||
имеем |
длину раскоса |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 |
|
Ь |
1500 |
|
1500 |
|
010Л |
|
|
|
|
pal ~ |
sin а |
sin 45° — |
0,707 |
~ |
2 1 2 0 ММ‘ |
|
|||
Чтобы гибкость раскоса не превосходила 150, нужно взять |
|
||||||||||
|
|
|
Imln , |
/0 |
212 |
= l ^ J |
СМ. |
|
|||
|
|
|
|
|
” |
150 |
|
|
|
|
|
С недостатком менее 2% проходит уголок 70 х |
70 х 5 мм, имеющий |
||||||||||
ho = |
1.39 см и площадь сечения Fyr = |
6,86 сма. |
|
||||||||
Приведенная |
гибкость стержня |
стойки |
|
|
|||||||
К |
= |
Ъ + К - ^ - = У |
16,8а + |
2 7 . | - | А = К 2 8 2 |
+ 2 4 3 - |
||||||
=1/525 = 22,9; <PV= 0,964;
". = - ж 1 + 1 Щ Ж Ж = 589 + 1006 = 1595 кгс/с“ а
(перегруз на 1,2% против R~[- = 1575кгс/см2|;
|
|
„ |
120 000 |
|
1С. 0 |
, , |
|
|
|
° х ~ 0,82 • 123,8 •0,717 |
— |
^ 8 |
к гс/см |
||
(перегруз |
на 4,6% |
против Р— , что |
еще допустимо^ ; |
||||
* |
= |
1 |
|
1 |
= |
4 - ( 1 |
+ 0,63) = 0,82. |
|
123,8 |
||||||
1 + 589 |
|
|
|
||||
|
|
|
120 000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сечение подобрано.
Раскосная решетка и диафрагмы. Фиктивная перерезывающая сила
<2Ф= 20F = 20 • 123,8 = |
2476 кгс |
||
меньше фактической Qx = |
4170 кгс |
(см. |
начало расчета примера). |
Расчет ведем по Qx. |
|
|
|
Распорка /рсп = 1500 мм должна |
иметь |
||
|
/о |
150 |
|
^mln ^ |
' W |
150 = |
1 СМ. |
Берем уголок 50 X 50 X 5 мм, для которого Fyr = 4,8 см2; iyt = 0,98 см. Максимальная гибкость ^уголка
^тах — /о |
150 |
= 153, тогда tpmin = 0,311. |
Уо |
0,98 |
|
|
|
Напряжение сжатия в уголке
’= i f e r ~ |
“ 2 - Г о . З П ' = 1395 КГС/СМ2 < * 5 ~ |
= 1575 кгс/см2.
При нахлестке концов распорки на двутавр по 60 мм факти,1есКая длина уголка распорки:
1500— 145 -f- (2 •60) = 1475 мм.
Связи начинаем ставить с расстояния 360 мм от базы. Расстояние между осями распорок принимаем 1470 мм. С каждой стороны стойки ставим 12 раскосов и 12 распорок. Фактический угол наклон# Рас‘ коса
а = arctg |
= arctg 1,02 |
= 46°. |
|
|||||
Геометрическая |
длина |
раскоса |
|
|
|
|
||
/р = / 1 5 0 2+ |
1472 = |
У 22 500 + |
21600 = |
]/44Т(Ю = |
250 сМ. |
|||
Сечение раскоса — уголок 70 х |
70 х |
5 мм принято ранее |
||||||
^тах —’ |
1,39210 = |
151; |
|
Фшт = |
0,317. |
|
||
Проверяем раскос по напряжениям |
|
|
|
|
||||
N,реп |
|
|
|
|
|
|
4170 |
|
Осж — ' ^рспФтт |
2 sin 46077рспфт ,п |
2 |
0,72 6,86 |
0,317 |
||||
= |
1330 |
кгс/см2 |
|
|
1575 |
кгс/см2. |
|
|
Фактическая длина уголка раскоса при длине флангово го шва не менее 60 мм опре делена графически и равна 2010 мм. Раскосы и распорки варим к двутаврам по незамк нутому контуру угловыми швами с К = 4 мм. Диафраг мы ставим на всех нечетных распорах, кроме первой, счи тая снизу. Всего ставим пять промежуточных диафрагм. Диафрагмы — листовые. Тол щина их 8 мм, что больше 1/50 расстояния между распорка ми, которые стоят в одно^ се чении и являются для диа фрагмы жесткостями. Конст рукция диафрагмы показана на рис. 161.
База стойки. Для этого варианта стойки принимаем раздельную базу из двух самостоятельных плит (рис. 162). Площадь плиты подби раем по более нагруженной (правой) ветви
N |
120000 |
25 • 106 |
6 0 0 0 0 + 16700 = 76 700 кгс. |
||
2 |
+ |
150 |
|||
|
|
||||
Требуемая площадь плиты |
|
|
|||
|
Б треб ^ |
И ф |
76 700 |
= 1096 см2. |
|
|
70 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Рис. |
162 |
|
|
|
|
|
|
Принимаем плиту 580 х |
210 х |
18 мм, Fnn = |
1218 см2. Шов, |
прикреп |
|||||||||
ляющий двутавр к |
плите, имеет периметр |
|
|
|
|
||||||||
|
|
L = |
4 • 13,5 + |
2 •54 + |
4 •9 = 198 см. |
|
|
||||||
Катет шва К = 7 мм. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Напряжение от силы Ып.в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
т = |
*п.в |
|
|
76700 |
= |
790 кгс/см2 < |
R' |
= |
|
||||
0,7 K L |
|
0,7 |
0,7 |
198 |
|
||||||||
|
|
|
= |
1260 • |
= |
945 |
кгс/см2. |
|
|
|
|||
Торцы двутавров фрезеровать не нужно. |
|
|
|
|
|
||||||||
Конструкция и расчет оголовка |
(рис. |
163). Определяем |
величины |
||||||||||
опорных |
реакций: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О _ |
0 , 7 5 ^ + 1,75Ра |
_ 0,75 - 7 0 + 1 ,7 5 |
50 |
52,5 + |
87,5 |
||||||||
° 2 — |
|
1,50 |
|
|
— |
|
150 |
|
|
1,50 |
|
||
|
|
|
|
|
~ ~ШГ = |
93,3 тс; |
|
|
|
|
|||
|
|
Вг = N — В2 — 120 — 93,3 = |
26,7 тс. |
|
|
||||||||
Р=70тс |
р*50ТС |
Для балки оголовка |
|||
100L |
w |
- |
SS- = |
.20 .J° L = 1270 СМ3. |
|
|
|
||||
|
Ф 5Г |
W Треб - |
|||
Щ 750 |
|
|
|
1о7о |
|
1500 |
2 5 1 |
Принимаем балку оголовка из двух |
|||
|
|||||
1750 |
|
||||
|
|
швеллеров № 40. |
Для такого швел- |
||
М |
|
w лера |
|
|
|
|
|
J x = 152 200 см4; |
Wx = 761 см3; |
|
|
5°ТС |
Sx — 494 см3; d = 8 |
мм; Ьп= |
115 мм; |
+261тс |
-АЗрс |
вес j пог м— 4з з кГС- |
||
Рис. |
163 |
Конструкция оголовка |
дана на |
|
|
|
|||
По Цшах и по эквивалентным напряжениям не проверяем, так как в местах действия большого изгибающего момента балка усилена верх ней плитой толщиной 18 мм.
Швы крепления к правой, более нагруженной ветви стержня, про
веряем на срез от силы Вг = |
93,3 тс. Принимая в расчет угловые Цщы |
|||
с К = 8 мм по вертикали и шов по полке двутавра, имеем |
||||
вг |
__ |
93300 |
|
93 300 _ |
20,7K L |
2 •0,7 • 0,8 (2 • 40 + 14,5) — |
1, 12- 94,5 ^ |
||
= 886 кгс/см2 «< Rcp |
— 945 |
кгс/см2. |
||