книги / Сварные конструкции

По эпюре напряжений, приведенной на рис. 6.11, видно, что максимальные нормальные напряжения имеют место в середине пролета и в местах изменения сечении балки, тогда как касатель­ ные напряжения достигают наибольших значений в концевых частях балки. Из этого можно заключить, что по условию рас-

вертикального листа балки.

В этом случае необходимо прове­

Здесь а и %— нормальное и касательное напряжения в рас­ сматриваемом участке вертикальной стенки; акр и ткр — крити­ ческие значения напряжений в тех же участках, вычисленные по формулам (6.15), (6.17), (6.22).

§ 27. УЗЛЫ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ БАЛОК. ОПОРНЫЕ ЧАСТИ

Сопряжение балок, осуществляемое сваркой, представляет со­ бой соединение, создающее полное или частичное закрепление, которое кроме вертикальных сил воспринимает и изгибающий

момент.

Расчет прочности узла пересечения балок. Расчет прочности прикрепления вспомогательной балки к главной необходимо про­ водить с учетом принятой конструкции местного подкрепления. В узлах пересечения балок обычно устанавливаются косынки, которые усиливают опорные сечения и обеспечивают жесткость узлов.

Проверку прочности сечения на действие опорного изгибаю­ щего момента необходимо проводить с учетом местных подкреп­ лений.

Так, для крепления, принятого на рис. 6.12, расчет можно про­ вести в соответствии с табл. 6.7.

присоединенных элементов. Для угловых швов, например для швов, расположенных на вертикальной стенке и ребре, необходимо, чтобы было соблюдено условие равнопрочности в следующем виде:

Здесь k — катет углового шва; s — толщина прикрепленного эле­ мента; W ] — допускаемое напряжение на срез для металла шва; [а] — допускаемое нормальное напряжение на основной металл.

Опорные части. Опорными частями балок являются остальные плиты с одной цилиндрической поверхностью (рис. 6.13). На одной опоре балка закрепляется болтами или штырями, на другой она

Îдолжна иметь свободу для про­ дольного перемещения.

Ширина опорной плиты Ъа и ее длина 1а принимаются в зависи­ мости от ширины нижнего пояса

опирающейся на нее балки Ъ и равны:

жна обеспечивать передачу сосре­ доточенной опорной реакции Ra на поверхность того материала, на котором она устанавливается. При опирании на бетонную по­ душку равномерно распределенное давление q не должно превос­ ходить допускаемых напряжений на сжатие для бетона.

Опасное сечение плиты проверяется на изгиб. При этом наиболь­ ший изгибающий момент будет

тМ — 8 .

Момент сопротивления плиты с учетом ослабления сечения отверстиями для штырей

№ = (&a - 2 d ) - i .

Здесь à •— диаметр отверстия для штырей; sa— наибольшая тол­ щина плиты.

§ 28. ОСОБЕННОСТИ П РОЕКТИРОВАНИЯ БАЛОК ПРИ ПОДВИ Ж Н О Й Н А Г РУ ЗК Е

Линии влияния для балок. При проектировании конструкций, подвергающихся действию подвижной нагрузки, необходимо опре­ делять наиболее опасное ее положение, при котором различные расчетные силовые характеристики (опорные реакции, перерезы­ вающие силы, изгибающие моменты и т, п.) получают наибольшее значение. В таких случаях расчет конструкций производится с применением линий влияния, которые представляют собой диа­ граммы, выражающие зависимость

Значения опорных реакций для такой балки могут быть выра­

Линин влияния, полученные для опорных реакций балки, ис­ пользуются для последующего построения линий влияния перере­ зывающих сил и изгибающих моментов для любого заданного поперечного сечения балки.

При этом, с целью упрощения составления аналитического вы­ ражения линий влияния, отдельно рассматриваются условия для двух положений подвижного единичного груза — слева от не­ которого заданного поперечного сечения тп (рис. 6.15, а) и справа от него (рис. 6.15, б).

При определении линий влияния перерезывающей силы и из­ гибающего момента для части балки, расположенной слева от заданного сечения тп, удобнее для составления соответствующих аналитических выражений рассматривать условия равновесия пра­ вой части балки (так как при этом в этой части балки будет мень­ шее количество сил). Аналогично, по той же причине, для части балки, расположенной справа от заданного сечения тп, удобнее рассматривать условия равновесия левой части балки.

Рис. 6.15, Схемы положения перемещающегося груза слева (а) и справа (б) от рассматриваемого сечения и линии влияния для пере-, резывающей силы (а) и изгибающего момента (г)

Так, например, составляя уравнение линии влияния перере­ зывающей силы для положения груза в левой части балки и рас­ сматривая при этом условия равновесия ее правой части, получим

Q - - R b -

Или в соответствии с уравнением (6.42) для левой части балки будем иметь

При положении груза в правой части балки будем рассматри­ вать условия равновесия ее левой части. При этом соответственно получим

Из уравнений (6.43) и (6.44) видно, что для левой части балки (от левой опоры до заданного сечения тп) значения линии влия­ ния для перерезывающей силы имеют отрицательный знак, а по абсолютной величине равны значениям линии влияния правой опорной реакции. Для правой части балки (от заданного сече­ ния тп до правой опоры) значения линии влияния для перерезы­

При использовании линий влияния для расчета значений си­ ловых характеристик, возникающих в конструкции от подвижной нагрузки, целесообразным бывает использование их также и для расчетов соответствующих значений силовых воздействий, воз­ никающих от постоянной равномерной распределенной нагрузки. При этом достаточным является умножение интенсивности равно­ мерно распределенной нагрузки q на площадь соответствующей лини влияния Q.

Так, например, от действия на балку равномерно распределен­ ной нагрузки интенсивностью q = 0,6 тс/м значение изгибаю­ щего момента в сечении тп для балки по рис. 6.15, а будет равно

Mq = qÜ = q ^ = 0 ,6 - ^ - = 22,5 тем = 0,225 МН-м.

Возможность применения линий влияния для определения си­ ловых воздействий также и от равномерно распределенной на­ грузки используется иногда с целью упрощения расчетов. Это оказывается целесообразным, в случае действия сравнительно сложной системы подвижных грузов.

Так, .например, в мостостроении при вычислении силовых воз­ действий, возникающих в различных* элементах мостов от поездной нагрузки, действие системы сосредоточенных сил, передаваемой от подвижного состава, оценивается действием некоторой услов­ ной эквивалентной равномерно распределенной нагрузки (т. е. на­ грузки, которая вызывает в конструкции равноценное силовое воздействие).

Такая эквивалентная нагрузка определяется по специальным техническим условиям. Она задается интенсивностью и коэффи­ циентом,. учитывающим форму линии влияния и ее протяжен­ ность.

Конструктивное оформление сварных узлов. Особенностью условий работы балок, воспринимающих подвижные нагрузки, является наличие вибрации, с которой необходимо считаться глав­ ным образом при их конструктивном оформлении.

В связи с этим, например, в мостовых конструкциях сварные поясные швы балок принимаются сплошными по всей их длине.

По тем же причинам в мостовых конструкциях не разрешается непосредственная приварка различных вспомогательных деталей (кронштейнов, перил и других деталей) к поясам главных балок и балок проезжей части, а также к основным элементам главных ферм. Не разрешается применять в элементах главных ферм и проезжей части электрозаклепки как связующие, так и рабочие.

Изменение формы, создаваемое в местах приварки надставок, служащих для крепления различных связей, может также в силь­ ной степени снизить прочность основных элементов конструкций, если при этом не будет обеспечен плавный переход в месте измене­ ния сечения. О степени влияния подобных изменений можно су­ дить по результатам вибрационных испытаний, приведенным

втабл. 6 .8 .

Та б л и ц а 6 .8 . Эффективные коэффициенты концентрации

напряжений сварных двутавровых балок с надставками

(сталь марки М16С)

Результаты испытания сварных двутавров, с различными над­ ставками (рис. 6.16) свидетельствуют о высокой эффективности местной обработки, устраняющей резкие переходы в месте измене­ ния сечений. Учитывая отмеченное влияние формы прикрепления надставок, рекомендуется приваривать их с разделкой кромок или с обеспечением полного провара по всей толщине. Концы над­ ставок вместе с концами швов должны обязательно обрабатываться до получения плавных переходов.

Нежелательную для растянутых зон элементов концентрацию напряжений может вызвать* крепление к ним диафрагм и ребер жесткости (рис. 6.17). О степени влияния этого на вибрационную прочность сварных балок можно судить по результатам, приведен­ ным в табл. 6.9. Результаты испытаний показали, что приварка ребер жесткости к растянутому поясу балок снижает их вибра­ ционную прочность. При этом оказалось, что применение прокла­ док, привариваемых к растянутому поясу продольными швами, не только не повышает прочности балок, но даже снижает ее еще больше. Таким образом, применение такого способа крепления ребер жесткости является нерациональным. Приварка ребер жест­ кости только к вертикальной стенке балок не снижает их вибра­ ционной прочности. Разрушение таких балок во всех случаях происходило вдали от ребер. Это свидетельствует о том, что в рас­ тянутой зоне вертикальной стенки, характеризующейся несколько