- •I. Исходные данные
- •II. Задания
- •III. Методика выполнения работы
- •Анализ расчетной схемы
- •2. Выбор типа поперечного сечения
- •3.Определение размера сечения стойки
- •4. Определение размера сечения балки
- •5. Проверочный расчет на прочность
- •6. Проверочный расчет общей устойчивости стоек
- •7. Проверочный расчет общей устойчивости балки
- •10. Проектирование сварных соединений
10. Проектирование сварных соединений
Если сечение не составное, а сплошное, то роль соединительных элементов между отдельными листами сварного профиля играют продольные (поясные) швы. Размеры швов определяют из расчета на прочность под действием поперечной силы Q.
Если полка сварного профиля приварена к стенке угловым швом, то его катет может быть найден из условия прочности
,
где I - момент инерции всего сечения стойки или балки в плоскости действия силы Q; yсп- расстояние центра площади полки Ап от оси сечения; k - катет углового шва; β - коэффициент, учитывающий форму шва и зависящий от способа сварки (β=0,7 при ручной дуговой сварке и сварке полуавтоматом проволокой диаметром до 1,4 мм; для других способов сварки см. табл. 34 СНиП).
Минимально возможное значения катета шва определяется из условия равенства действующего напряжения τ допускаемому напряжению для углового шва . Для шва, сваренного проволокой Св08 или электродом Э42 допускаемое =180 МПа. В этом случае прочность металла шва такая же, как у основного металла ВСт3сп.
При сварке другими материалами допускаемые напряжения следует определять по табл. 3 и 4 СНиП. Если прочность шва выше, чем основного металла, то необходимо проверить также прочность по границе сплавления (см. формулу 121 СниП).
Наиболее сложное сварное соединение, требующее расчета – узел, соединяющий стойку и балку между собой. Самая простая схема сварного соединения – через косынку, к которой элементы стойки и балки приварены встык, втавр или внахлестку. Пример конструкции узла показан на рис.6. Поскольку сварное соединение передает и силы, и момент, проектный расчет для определения размеров косынки и швов, скорее всего, придется проводить методом последовательных приближений.
Рис.6. Схема узла присоединения стойки (4У) к балке (ДТ): косынка приварена к балке втавр, уголки стойки приварены к косынке внахлестку
При проектировании соединения с угловыми швами вначале следует выбрать катет швов k. Целесообразно для уменьшения размеров косынки выбирать максимальный катет, равный толщине наиболее тонкого из листов соединяемых профилей. Затем нужно сделать эскиз сварного узла и предварительно определить длину каждого из швов ℓi. После этого можно определить площадь сечения этих швов . Способ сварки и катет целесообразно для всех швов выбрать одинаковый для упрощения технологии сварки. Для определения полярного момента инерции сечения швов надо вначале определить координаты его центра тяжести. Относительно любой выбранной системы координат ; ; . С учетом геометрии сечения определяют момент инерции сечения швов , где – расстояние от центра сечения каждого шва до центра тяжести всего сечения. В швах возникают напряжения от силы P, передаваемой через сварной узел и от момента M . Напряжения от силы направлены вдоль линии действия этой силы, а напряжения от момента в каждой точке сечения шва – перпендикулярно радиус-вектору r, проведенному в эту точку из центра тяжести сечения.
Оба компонента напряжений условно считаются касательными ( τ′). Результирующее напряжение τ′рез определяется как равнодействующая этих двух напряжений по правилам суммирования векторов. Наиболее опасная точка сечения та, в которой наибольшее по абсолютной величине значение τ′рез. Максимальное значение необходимо сравнить с допускаемым напряжением для углового шва. Если τ′рез max не равно [τ′], то размеры швов сварного узла (катет и длину) нужно изменить.
Литература
1. Строительные нормы и правила. Часть II. Гл. 23. Стальные конструкции. (СНиП II-23-81*) М.: ЦИТП Госстроя СССР.- 1988.-96 с.
2. Николаев Г.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Расчет и проектирование. М.: Высшая школа.- 1990.- 446 с.