книги / Расчёт сварных соединений и конструкций примеры и задачи

Если решетка не парная, а стоит только в одной (осевой) плос­ кости стойки, то нужно брать полную Q. Угол а не должен выходить за пределы 35 — 65° (для простой треугольной решетки оптимальным

одиночного равнобокого уголка минимальный радиус инерции *’*„ =

— 0,195 h уголка.

Гибкость элементов решетки ограничена и не должна превышать 150. Сварные соединения, прикрепляющие решетку к ветвям стойки, должны обеспечивать передачу усилий N, определяемых по формулам (5.22) и (5.23).

§ 5. Диафрагмы, ребра и стыки стоек

Диафрагмы повышают сопротивление стойки скручиванию. В каж­ дой стойке должно быть не менее двух диафрагм. База и оголовок одновременно являются и диафрагмами. При значительной высоте стойки необходимы промежуточные диафрагмы. Расстояние между диафрагмами не должно превышать 4 м. Диафрагмы бывают листовые (рис. 135, а) и решетчатые (рис. 135, б, в). Листовые диафрагмы вы­ годны при небольшом (менее 0,8 м) разносе ветвей сечения. В стойках сплошного сечения роль промежуточных диафрагм выполняют попе­ речные ребра жесткости, расставленные через 2,5 -ь 3 hx по высоте.

сплавов. Толщину листовых диафрагм назначают такой, как и для планок

(5’26>

Элементы решетчатых диафрагм рассчитывают по предельной гибкости, которая для сжатых элементов не должна превышать 200, а

распорок (рис. 135, б, в) раскосной решетки, к которым приваривают диафрагмы. В стойках сплошного сечения, чтобы обеспечить устой­

чивость сжатой стенки при условной гибкости стенки Ку =

^ст > 65 для малоуглеродистых сталей (при Ку > 55 для низколегиро-

ванных сталей и алюминиевых сплавов), ставят вертикальные ребра

Ш

в

Рис. 136

жесткости толщиной 6р > 0,75 6СТ и шириной Ьр >• 106р. Ребра из­ готовляют из полосы по ГОСТ 103—57 и приваривают к стенке сплош­ ными тавровыми швами минимального катета.

Стыки стоек различают технологические, конструктивные и мон­ тажные.

Технологические стыки лучше выполнять стыковыми швами, од­ нако такой стык требует тщательной подготовки и разделки кромок. Поэтому в стойках часто пользуются стыком с накладками (рис. 136, а).

В стойках составного сечения с планками стык стараются разместить под планками, используя последние как накладки.

Суммарное сечение накладок должно быть не меньше сечения вет­ ви 2 Fb. Верхнюю (или нижнюю) половину швов, передающих нагрузку с ветви на накладки, нужно проверять по напряжениям от нагрузки в ветви

ния сечения стойки, рекомендуют применять ромбовидные накладки. Стык с прокладкой (рис. 136, б) чаще применяют как конструктивный в месте изменения сечения, или как фланцевое соединение (монтажный стык) на болтах (рис. 136, в).

§ 6. Базы и оголовки стоек

База служит для передачи нагрузки со стержня стойки на фунда­ мент и распределения ее по фундаменту (рис. 137). Для стоек сплош­ ного и составного сечений при небольшом разносе ветвей применяют базы с общей плитой (рис. 137, а, б, д). При большом разносе ветвей составного сечения рациональнее использовать раздельные базы с отдельной плитой для каждой ветви (рис. 137, в, г).

Толщина плит в больших стойках и колоннах равна 16 Ч- 30 мм. Размеры плиты апл и Ьпл назначают так, чтобы максимальные напряжения в фундаменте под плитой были не больше [<т]ф, допускае­ мых для материала фундамента, например, [ст]фдля кирпичной кладки

Задав один из размеров, например, апл, из конструктивных сооб­ ражений второй размер можно определить из формул (5.28) и (6.39). При раздельных базах определяют размеры плиты для наиболее на. груженной ветви, остальные плиты берут такими же.

Базы крепят к фундаменту анкерными болтами не менее М12. Обыч. но берут анкерные болты М20 и больше. Если заданной схемой пред. усмотрено шарнирное опирание стойки, а делать настоящий шарнир экономически нецелесообразно, то конструкция базы должна быть та. кой, чтобы меньше препятствовать повороту опорного сечения на ма^ый

г

Рис. 137

угол. Для этого размер опорной плиты в направлении, перпендику­ лярном к оси поворота, делают малым, а анкерные болты размещают на оси поворота (рис. 137, д).

При опирании стойки на металлоконструкции положение анкер­ ных болтов определено точно. Поэтому диаметр отверстий в плите базы назначают ^отв = ^болт + (2 - ^ 4 мм). При опирании на бетонные фундаменты, анкерные болты которых могут иметь непредвиденные

смещения, диаметр отверстия берут d0TB >■ 2d<som> но не менее 50 мм. Под гайку подкладывается большая квадратная шайба толщиной 8— 12 мм, которую после окончательной установки и выверки стойки при­ варивают по контуру к плите.

Плиты баз должны быть жесткими. Части плит, выступающие за габариты сечения стойки (или ветви, при раздельных базах), испыты­ вают изгиб под действием опорной реакции фундамента. При расчете условно считают, что со стороны фундамента на плиту везде переда­ ются напряжения, равные [а]ф. Тогда для сечения А—А (рис. 137, а)

и ведет к перерасходу материала. Поэтому рекомендуется применять траверсы в виде мощных ребер (рис. 137, а).

толщина 5тр = (0,5 -г- 0,8)бпл; сечение А — А с траверсами проверя­ ют на изгиб

МА

О'шах — —7 Уmax ^ [п] •

J А

Большая жесткость опорной плиты может быть обеспечена пла­ стинчатыми подкосами, показанными на рис. 137, б.

Швы, соединяющие стержень стойки с базой, необходимо прове­ рять по напряжениям от нагрузки N и М в опорном сечении. Так как конфигурация соединения сложная, то проверку нужно вести по методу

Когда весь момент М исчерпан, проверяют, могут ли швы, оставшиеся неиспользованными, выдержать сжимающую силу N. Условно счита­ ют, что при обычной обработке торца стержня последний опирается на плиту лишь в отдельных точках и вся сила N передается через Свар­ ные швы. Если же торец стержня стойки после изготовления отфрезе. рован (что может быть выполнено только на специальных Topne^peзерных станках), то 0,6 N передается на плиту непосредственным ^пи_ ранием, а швы условно можно рассчитывать на весь момент М ^ на 0,4 N. Если проверка показывает, что сечение швов недостаточно, из. меняют конструкцию базы, сварных соединений (например, увеличи­ вают высоту траверс или катет швов К) и повторяют расчет.

Ц Ц Ы

О Ш И П

Ш

У/

г

конструкции оголовков приведены на рис. 138.

Оголовки в виде плоских плит (рис. 138, а, б) толщиной 30—50 мм нерациональны. Лучше применять оголовки в виде балочных клеток (рис. 138, в, г) из прокатных профилей (швеллеров, двутавров, угол­ ков). При этом, во избежание потери устойчивости стенки, в местах приложения больших сосредоточенных сил необходимо ставить вер­

тикальные ребра. Такие ребра берут толщиной 8— 12 мм, равной тол­ щине стенки прокатного элемента или на 1— 2 мм толще. Сечений эле~ ментов, из которых состоит балочная клетка, подбирают таким рас­ четом, как и для балок, условно опертых шарнирно. Швы крепления ‘балок к ветвям стойки проверяют на срез. Элементы балочной клетки короткие и жесткие, а жесткость ветвей незначительна. Поэтому мо­ ментами, возникающими в прикрепляющих швах, при расчете пренебрегают.

Если при расчете по перерезывающей силе прочность швов не обеспечена, увеличивают размер (высоту) элементов против рассчи­ танных по изгибающим моментам или вводят дополнительные косын­ ки (рис. 138, 3). Оголовок в виде балочной клетки сверху имеет общую плиту толщиной 12—20 мм. Плита не учтена в расчете. Она идет в запас прочности и создает удобство для размещения и закрепления сопрягаемого с оголовком элемента конструкции.

Шарнирное закрепление оголовков в случае расчетных схем по рис. 131, б, в обеспечивают креплением их за соседние конструкции

Рис. 139

с помощью связей из одиночных уголков. Элементы этих связей (их два под углом р > 60°), показанные на рис. 139, а, б работают на рас­ тяжение — сжатие и рассчитываются по нагрузке и предельной гибкости X < 200. Элементы связей крепятся к оголовку болтами, а после монтажа и выверки могут быть приварены. Условная шарцирность закрепления обеспечена тем, что жесткость этих элементов ПрИ изгибе незначительна. Если вблизи стойки нет конструкций, за которые закрепляют связи, то для шарнирного закрепления оголовка применя­ ют расчалки из троса (рис. 139). Количество их должно быть не м^нее двух для того, чтобы максимальный угол в плане между соседними рас. чалками не превышал 120°.

§ 7. Порядок расчета сварной стойки

1. Построить эпюры М, N и Q.

2. Подобрать сечение стойки (сплошное или составное) и проверить его на прочность и устойчивость.

3.Для составного сечения рассчитать планки или раскосную ре­ шетку. Расставить диафрагмы.

4.Сконструировать узел закрепления верхнего конца стойки для заданной схемы 2, 3 или 4 (см. табл. 10).

5.Рассчитать сварные соединения стойки, сконструировать стык стойки.

6. Рассчитать потребное количество металла и электродного ме­ талла. Определить вес стойки.

7. Вычертить стойку в масштабе 1 10 (1 20) со всеми размерами

иобозначениями, необходимыми для изготовления. Рассмотрим расчет сварной стойки на примере (см. табл. 10).

Пример 5.1. Задание: а — 3; б — 1; в — 18; г — 70; д — 50; е — 1,0; ж — 4. Это значит, что рассчитываем стойку, закрепленную по

силы Ру и Р2 нагрузками от подвижных составов, принимаем п = 1,2 (см. приложение 6). По приложениям 9 и 13 расчетные сопротивления

иб

юоо

ША

для СтЗ будут R = 2100 кгс/см2; RcР = 1300 кгс/см2; Rcм = = 3200 кгс/см2. Принимая, что сварку стойки будем производить

Qy = Р2 = 50 тс;

Стойка нагружена эксцентрично, поэтому расчет ведем по указа­

«Сечение стойки выбираем сплошное в виде симметричного двутавра ("рис. 141). Поскольку при закреплении по схеме 3 (табл. 10), соответ­

По приложению 4 для широкополого двутавра Кх — 0.24 (учитывай, что в этом приложении двутавр расположен по иному относительно

Значение Ку взято из приложения 4, учтено, что данное сечение повер­ нуто относительно табличного на 90°. Так как ец У 9и, т. е. равнодей­