книги / Сварные конструкции

продольной силы и изгибающих моментов, что соответствует прин­ ципу независимости проявления влияния различных силовых факторов в упругой стадии работы.

В упругопластической стадии работы принцип независимости действия различных силовых факторов неприменим. Влияние продольного усилия в этих условиях является более значитель­ ным, чем изгибающих моментов, что и находит отражение в струк­ туре формулы (7.23), в которой степень первого члена является более высокой.

Соединительные решетки или планки составных внецентренно сжатых стержней должны рассчитываться на условную попереч­ ную силу, как и составные центрально сжатые стержни. Однако внецентренно сжатые стержни могут воспринимать и действитель­ ную поперечную силу. В таком случае расчет соединительных элементов должен производиться на большую из этих сил. При этом, если действительная поперечная сила больше условной, применять соединительные планки не рекомендуется.

§ 33. ДЕТАЛИ И УЗЛЫ СВАРНЫХ КОЛОНН

База колонны (рис. 7.8) имеет опорную плиту, через которую происходит распределение нагрузки на фундамент.

Размеры опорной плиты центрально сжатой колонны опреде­ ляются в зависимости от расчетного сопротивления материала

Г

Ü

l!'

3; ti if1 t!1

’//У7/1у/77777»Ь?.

Рис. 7.8. База колонны

фундамента сжатию /?ф. При определении площади плиты пред­ полагается, что давление на фундамент передается по всей опорной поверхности равномерно

тает на изгиб.

Обычно толщину плиты принимают в пределах 16—40 мм. Размеры косынок или траверсы определяются по конструктив­ ным соображениям с учетом размещения сварных швов, через

которые передается усилие от стержня колонны.

База внецентренно сжатой колонны передает на фундамент давление неравномерно. При расчете необходимо проверить усло­ вие передачи давления на фундамент со стороны наибольших

сжимающих напряжений. При этом наибольшее сжимающее напряжение у края плиты не должно превышать расчетное сопро­ тивление бетона сжатию.

Для закрепления плиты в фундаменте ставятся анкерные болты, которые воспринимают растягивающие усилия, возника­ ющие во внецентренно сжатых колоннах. Диаметр, анкерных болтов принимается не менее 25 мм. С каждой стороны базы ста­ вится не менее двух болтов.

Для упрощения монтажных работ прикрепление базы колонны к фундаменту осуществляется через траверсы, которым придают несколько большую длину, чем опорной плите. При этом площадь опирания колонны располагается между болтами, что обеспечи­ вает возможность предварительной установки фундаментных бол­ тов, которые затем заводятся в боковые прорези траверс и закреп­

Оголовок колонны выбирается в зависимости от типа сопря­ жения колонны с балкой.

' В случаях, когда балка передает только вертикальные на­ грузки, прикрепление является наиболее простым и удобным для монтажа. Свободное опирание балок сверху (рис. 7.9, а) произ­

водится через плиту, которая приваривается к верхнему торцу стержня колонны по периметру.

Размеры сварных швов, определяются из условия передачи через них только вертикального давления R.

Сопряжение подкрановой балки с колонной часто осуще­ ствляется посредством консолей (рис. 7.9, б). Сварные швы, при­ крепляющие консоль, рассчитываются на действие изгибающего момента М = eR и перерезывающей силы R.

Монтажные стыки колонн могут выполняться сварными сты­ ковыми швами с полным проваром. Разрешается также для облег­

из двух швеллеров, расположенных полками наружу и соединен­ ных между собой планками (рис. 7.2, б).

ориентировочно принимаем коэффициент продольного изгиба ф =

гх

коэффициент продольного изгиба по графику рис. 7.7, а (при т = = 0) Ф = 0,86; напряжение в стержне по формуле (7.1)

« = £ “ т а п ж “ ■2 0 0 0 = 200МПа-

Для определения расстояния между пйанками задаемся гиб­

Расстояние между ветвями должно быть выбрано исходя из условия равной устойчивости Ànp = Хх.

При этом в соответствии с формулой (7.4) необходимая гибкость стержня относительно оси уу должна быть

К «5 Vtfx — «5 /б 1 2 — 302 53.

Необходимый радиус инерции сечения стержня относительно

оси ии будет равен

L 800 . , .

ГУ ~ ~ 53 “ 15,1- СМ*

В соответствии с табл. 7.3 для сечения из двух швеллеров будем иметь гу = 0 ,6 Ь, следовательно, расстояние между швелле­ рами должно быть

Для проверки принятых размеров находим характеристики

приведенная гибкость

К Р= V42 + té = V 50,52 + 29,92 = 58,5 < 1Х= 61.

Для расчета соединительных планок в соответствии с табл. 7.5 находим условную поперечную силу

QycjI = 20F— 20 -93 = 1860 кгс =

=1,86 тс = 1,86-10-* МН.

Всоответствии с формулой (7.8) перерезывающая сила и из­

Приняв планку из полосы сечением 8x160 мм, будем иметь: площадь поперечного сечения планки

Fn = sB = 0,8 16 = 12,8 см2;

момент сопротивления сечения планки

Расчетное напряжение в стыковом шве, прикрепляющем планку, в соответствии с формулой (7.11),

Если планку присоединить к каждой ветви колонны внахлестку одним угловым швом катетом 8 мм, то вследствие уменьшения толщины расчетного сечения шва напряжение в нем соответственно увеличится и будет равно

ош= 1,4а = 1,4.1240= 1730 кгс/см2 = 173 МПа.

Это значит, что один угловой шов не может обеспечить усло­ вия прочности, поэтому при нахлестке необходимо выполнять два угловых шва на каждой ветви.

Пример 2 . Подобрать сечение внецентренно сжатой колонны сплошностенчатого сечения из стали марки Ст.З. Расчетная на­ грузка: для осевого усилия N = 200 тс = 2 МН; для изгиба­

скости действия изгибающего момента Ьу = 6 м.

Для сплошностенчатых стержней целесообразно принимать двутавровое сечение. При этом можно руководствоваться, во-пер­ вых, тем, что высота профиля для внецентренно сжатых элементов зависит от его длины и обычно принимается равной

А = ("25 ^ l ) 1 * ’

а, во-вторых, тем, что по условиям местной устойчивости целесообразно принимать следующее соотношение между высотой стенки двутавра и его толщиной

^ 2 -^ 7 5 .

Желательно также принимать возможно меньшее значение для толщины стенки.

2. По условиям выбора возможно меньшей толщины стенки при одновременном обеспечении ее местной устойчивости для раз­ меров стенки двутаврового сечения могут быть намечены следу­ ющие варианты:

$АСТ= 0,6-45 см2; s/iCT= 0,8-60 сма.

В качестве первого приближения можно принять размеры стенки по второму варианту.

Руководствуясь данными табл. 7.3, для данного случая можно принять следующее ориентировочное значение радиуса инерции:

тх= 0,43ft = 0,43-60 = 25,8 см.

При этом гибкость элемента по формуле (7.2) может быть принята равной

46,5.

Коэффициент влияния формы сечения г|, в соответствии с дан­ ными табл. 7.7 может быть принят равным

т]= 1,45 — 0,003Я* = 1,45 — 0,003-46,5= 1,31.

Приведенный эксцентриситет, в соответствии с формулами (7.16), (7.18) и (7.19), будет равным

е М m1 = v\m = г\~ =г\ -щ- •

Радиус ядра сечения р равен

га

Р = Ушах *

где г — радиус инерции сечения; утлх— наибольшее расстояние от центра тяжести сечения до крайнего волокна.

Пластический момент сопротивления сечения в плоскости действия момента

Здесь S — статический момент полусечения относительно оси хх. После подстановки будем иметь

Таким образом, подобранное сечение удовлетворяет также условиям прочности.

Г л а в а V III

СВАРНЫЕ ФЕРМЫ

§ 35. ОБЛ А СТЬ П Р И М Е Н Е Н И Я Ф ЕРМ И ИХ Т И П Ы

Фермы, как и балки, работают, в основном, на поперечный изгиб. Часто фермы даже называются балками со сквозной стен­ кой. Переход от конструкций со сплошной стенкой к сквозным решетчатым конструкциям обусловлен стремлением более полно использовать материал с целью уменьшения веса конструкции.

В сварных балках, по мере увеличения длины пролета, уве­ личивается и их высота, что приводит к значительному увеличе­ нию веса материала вертикальной стенки, которая является сравнительно слабо нагруженным элементом балки. Это является особенностью распределения напряжений в балках со сплошной стенкой при изгибе.

В фермах'все отдельные элементы их загружаются, в основном, только осевыми усилиями, при которых распределение напряже­ ний в их поперечных сечениях является равномерным, что спо­ собствует более полному использованию материала.

Балка по своей конструктивной форме является более простым элементом, чем ферма, но при достаточно больших пролетах ее вес превышает вес фермы и применение ее становится экономи­ чески не выгодным.

Граница, до которой применение балок со сплошной стенкой является целесообразным, может быть определена для разрезных балок пролетом длиной около 30—35 м.

Для неразрезных балок за счет разгрузки от опорных моментов значение предельной длины пролета увеличивается и доходит до 45 м, а в некоторых случаях и несколько больше. При более зна­ чительной длине пролета целесообразным является применение ферм.

По схемам решетки различают фермы с треугольной решеткой (рис. 8.1, а) и с раскосной решеткой (рис. 8.1, б). Эти два вида решетки являются основными. Дальнейшее развитие ферм решетки является производным от этих двух видов. Так, например, для связей часто применяют полураскосную (рис. 8 . 1, в) или ромби­ ческую (рис. 8 .1, г) решетки, которые получаются путем наложе­ ния двух раскосных или двух треугольных решеток. Применение таких составных систем для связей объясняется тем, что для слабо нагруженных стержневых элементов ферм определяющей характе­ ристикой при подборе сечений является гибкость стержней и