Вопрос №18. Расчет стыковых сварных швов.

Хорошо сваренные встык соединения имеют весьма небольшую кон­центрацию напряжений у начала наплава шва, поэтому прочность таких соединений при растяжении или сжатии в первую очередь зависит от прочностных характеристик основного металла и металла шва. Разли­чия разделки кромок соединяемых элементов не влияют на статическую прочность соединения и могут не учитываться.

В стыковом шве при действии на него центрально-приложенной силы N распределение напряжений по длине шва принимается равно­мерным, рабочая толщина шва принимается равной меньшей из толщин соединяемых элементов. Поэтому напряжение в шве, расположенном перпендикулярно оси элемента (рис. а), определяется по формуле где

N- расчетное усилие; t -рабочая толщина шва - наименьшая толщина соединяемых элементов; l_Ш- расчетная длина шва, равная его полной длине, если начало и конец шва выведены за пределы стыка, в ином случае l_Ш=l-2t, где l- фактическая длина шва; R^св- расчетное сопротивление сварного стыкового соединения сжатию или растяжению, γ- коэф условий работы элемента. Для стыковых соединений, в которых невозможно обеспечить пол­ный провар по толщине свариваемых элементов путем подварки корня шва или применения остающейся стальной подкладки, в формуле вместо t следует принимать 0,7t.

Расчетное сопротивление стыкового соединения, выполненного авто­матической, полуавтоматической или ручной сваркой материалами, принимается: при сжатии соединения неза­висимо от методов контроля R^cп=R; при растяжении (осевом или при изгибе) соединения, проверенного физическими методами контроля, R^cв= R. при растяжении соединения, не проверенного физическими ме­тодами контроля, R^св = 0, 85R; при сдвиге соединения R^св_ср=R_cр, где R и R_cр -расчетные сопротивления основного металла.

Если расчетное сопротивление сварки в стыковом соединении R^CD меньше расчетного сопротивления основного металла и в стыкуемом элементе действующие напряжения превышают R^C1, то для увеличения длины шва его делают косым (рис. б). Косые швы с наклоном реза tg α =2:1, как правило, равнопрочны с основным металлом и потому не требуют проверки.

В отдельных случаях, когда необходимо снизить напряжение, напри­мер при вибрационной нагрузке, приходится рассчитывать и косые швы. Разложив Действующее усилие на направление, перпендикулярное оси шва, и вдоль шва, находим напряжения: перпендикулярно шву

 

вдоль шва,

где - расчетная длина

косого шва.

 

При действии изгибающего момента на соединение (рис. в) на­пряжения в шве где - момент сопротивления шва.

Сварные соединения встык, работающие одновременно на нормаль­ные напряжения и срез, проверяют по формуле

где σ_ш.х и σ_ш.у - нормальные напряжения в сварном соединении по двум взаимно перпендикулярным направлениям; σ_ш.ху - напряжение в сварном соединении от среза.

l_w=l-2Δ; Δ=t_min

R_wy=R_y или R_wy=0,85R_y

A=l_w*t_min

Если прямой стыковой шов не обеспеч. необход. прочн. – выполняют наклонных шов.

 

α≤67⁰

при действии изгиб. момента:

 

 

Вопрос №19. Конструктивные требования к сварным соединениям.

1. Катет угловых швов к_f д.б. не менее 4 мм и не более 1,2 меньшей из толщин свариваемых элементов.

2. Расчетная длина шва – не менее 4 к_f или 40 мм, но не более 85β_fк_f. К расчетному значению длины сварного шва прибавляем 1 см

3. Для элементов ферм наим-я длина фланговых швов 60 мм, расст-я м/у соседними швами на фасонке – не менее50 мм

4. При сварке полок профилей вдоль кромок имеющих округления, наибольшую толщину к_fпринимают меньше толщины полки.

5. Минимальные толщины угловых швов зависят от толщины свариваемых элементов, выда сварки и вида соединений.

6. Размер нахлеста листов д.б. не менее 5 min толщин

7. При ручной сварке за один проход м. б. выполнен шов с катетом не более 8 мм. Если нужен более толстый шов, то необх.пройти сваркой еще раз.

 

 

Вопрос №20. Балочные клетки. Типы. Узловые сопряжения.

При проектировании конструкции балочного покрытия рабочей пло­щадки цеха, проезжей части моста или другой аналогичной конструкции необходимо выбрать систему несущих балок, обычно называемую балоч­ной клеткой.

Балочные клетки подразделяют на три основных типа: упрощенный, нормальный и усложненный (рис. 7.3).

В упрощенной балочной клетке (рис.7.3,а) нагрузка на перекрытие передается через настил на балки настила, располагаемые обыч­но параллельно меньшей стороне перекрытия на расстояниях а (шаг балок) и через них на стены или другие несущие конструкции, ограни­чивающие площадку. Из-за небольшой несущей способности настила поддерживающие его балки приходится ставить часто, что рационально лишь при небольших пролетах их. При частом размещении длинных ба­лок возникает противоречие между получаемой мощностью и требуемой жесткостью, что неэкономично; в нормального же типа балочной клетке (рис.7.3,б) нагрузка с настила передается на балки настила, Ко­торые в свою очередь передают ее на главные балки, опирающиеся на колонны, стены или другие несущие конструкции, ограничивающие пло­щадку. Балки настила обычно принимают прокатными.

В усложненной балочной клетке (рис.7.3,в) вводятся еще дополнительные, вспомогательные балки, располагаемые между балками настила и главными балками, передающими нагрузку на колонны. В этом типе балочной клетки нагрузка передается на опоры наиболее длинно. Чтобы снизить трудоемкость перекрытия, балки настила и вспо­могательные балки обычно принимаются прокатными.

Выбор типа балочной клетки связан и с вопросом о сопряжении ба­лок между собой по высоте. Сопряжение балок может быть этажное, в одном уровне и пониженное. При этажном сопряжении (рис.7.4,а) бал­ки, непосредственно поддерживающие настил, укладываются на глав­ные или вспомогательные. Это наиболее простой и удобный в монтажном отношении способ сопряжения балок, но он требует наибольшей строи­тельной высоты. При сопряжении в одном уровне (рис. 7.4,б) верхние полки балок настила и главных балок располагаются в одном уровне, а на них опирается настил. Этот способ позволяет увеличить высоту главной балки при заданной строительной высоте перекрытия, но су­щественно усложняет конструкцию опирания балок.

Пониженное сопряжение (рис. 7.4,в) применяется в балочных клетках усложненного типа. В нем вспомогательные балки примыкают к главной ниже уровня верхнего пояса главной, на них поэтажно уклады­вают балки с настилом, которые располагаются над главной балкой. Этот тип сопряжения, так же как и сопряжение в одном уровне, позво­ляет иметь наибольшую высоту главной балки при заданной строитель­ной высоте перекрытия.

Основные размеры балочной клетки в плане и по высоте, т. е, пол­ные размеры площадки, расстояния между промежуточными опорами-колоннами, высота помещения под перекрытием и отметка верха насти­ла (разница между которыми, определяет возможную строительную вы­соту перекрытия), обычно задаются технологами или архитекторами ис­ходя из требований размещения оборудования и удобной эксплуатации помещений.

Главные балки обычно опирают на колонны и располагают вдоль больших расстояний. Расстояние между балками настила (рис. а) определяется несущей способностью настила и обычно бывает 0,6—1,6 м при стальном и 2—3,5 м при железобетонном настиле.

Расстояние между вспомогательными балками обычно назначается в пределах 2—5 м, и оно должно быть кратно пролету главной балки. При выборе этого расстояния надо стремиться получить минимальное число вспомогательных балок, причем прокатных. Установив направле­ние, пролет главных балок и расстояние между балками настила, вы­бирают тип и компонуют балочную клетку таким образом, чтобы общее число балок было наименьшим, балки под настилом и вспомогательные балки были прокатными, а сопряжения между балками были простыми и удовлетворяли имеющейся строительной высоте перекрытия.

При этом следует принимать наиболее простой тип балочной клетки с наиболее коротким путем передачи нагрузки на опоры.

Таким образом, выбор рационального типа балочной клетки и ти­па сопряжения балок в ней зависит от многих факторов, и целесо­образность выбора для данных конкретных условий может быть ус­тановлена только сравнением возможных вариантов конструктивного решения.

При свободной планировке балочной клетки, когда расстояние меж­ду промежуточными колоннами не задано или может быть очень неболь­шим, определение пролетов балок становится технико-экономической за­дачей, для решения которой могут быть использованы следующие прин­ципы:

-полного использования несущей способности перекрывающей конст­рукции, в этом случае задаются наиболее удобным размером сечения балки (например, распространенным номером прокатного двутавра) и исходя из действующей на нее нагрузки определяют расстояния между балками или пролет, при котором эта балка может быть полностью использована; этот пролет может быть заменен в сторону уменьшения при увязке размеров всей балочной клетки с размерами одной ее ячейки и увязке с шагом и пролетом смежных основных конструкций исходя из требований типизации и унификации конструкций;

-экономичности, при котором исходят из того, чтобы стоимость ба­лочной клетки и поддерживающих ее опор была наименьшей; этот прин­цип, широко используемый в мостостроении, определяет оптимальный по стоимости пролет главной балки при условии равенства стоимостей пе­рекрывающей и поддерживающей конструкции:

, где с_оп - стоимость опоры; с_б - соимость балки; n - количество балок, опирающихся на опору.