• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Стикові з’єднання поясів ферм.

Перевірка міцності зварного шва.

Конструювання вузлів.

Перевірка міцності.

Визначення площини перерізів.

Тема: Підбір перерізів стержнів. Розрахунок сполучних елементів. Розрахунок зварних швів.

План:

4. Конструювання зварних з’єднань:

Розрахунок зварних швів;

Література:

Обов'язкова: [1] Чертов І.М. Зварні конструкції: Підручник.- К.: Арістей, 2006. с. 313 - 325.

Додаткова: [2] Клименко Ф.Є. Металеві конструкції: . Львів: Світ 2002

Компоновка стержнів починається з визна­чення потрібної площі перерізу відповідно за формулами:

для розтягнутих стержнів:

для стиснутих стержнів

де S- зусилля в стержні, [σ] - граничні напруження матеріалу, φ- кое­фіцієнт поздовжнього згину.

При заданих зусиллі S і граничному напруженні [σ] площа перерізу буде мінімальною при максимальному значенні коефіцієнта φ, що визначається по таблиці у залежності від гнучкості елемента λ. Отже, задачу визначення необхідної площі перерізу стиснутого стержня необхідно вирішувати методом послідовного наближення, задаючи попередньо різні значення φ. Для першого наближення можна задатися наступними значеннями коефіцієнта: для поясів φ = 0,7...0,8; для елементів ґратки φ= 0,5...0,6.

З метою уніфікації металопрокату, а також технологічних вимог кіль­кість профілів для компоновки стержнів повинна бути обмеженою. Тому потрібну площу перерізу стержнів визначають наступним чином:

- для елементів верхнього і нижнього поясів за зусиллями у найбільш навантаженому стиснутому і розтягнутому стержні приймається біль­ша площа;

- для стояків і розкосів, діючі зусилля розділяють на дві групи: від S_тах до 0,5S_тах і від 0,5 S_тах до 0; для кожної з груп за більшим зусиллям стиску.

Визначивши потрібну площу, приступають до вибору типу перерізу. З метою запобігання деформації ферми в її площині рекомендуються перерізи симетричні відносно вертикальної площини конструкції.

Найбільш конструктивно зручним, а тому і найбільш розповсюдже­ним є переріз, складений з двох кутників у виді тавра (рис. в). Завдяки наявності в перерізі двох однакових елементів утворюється симетрична щодо вертикальної площини конструкція. Стержні можуть бути скомпоновані з рівнобоких (рис. а) і нерівнобоких кутників, поставлених широкими (у випадку стиску) або вузькими полицями в сторони (рис. б, в). Можливі й інші перетини (рис. ).

Рис. Типи перерізів стержнів ферми

Інші типи перерізів застосовуються рідко і тільки при наявності яких-небудь специфічних конструктивних вимог. Так, наприклад, пояса з двох швелерів (рис. ж, з) застосовуються в тих випадках, коли вони працюють не тільки на осьову силу, але і на значний місцевий момент від навантаження, прикладеного між вузлами ферм: (підвіска до ниж­нього пояса, верхній пояс підкранових ферм і інш.).

Стійки ферм проектують таврового перерізу з двох рівнобоких кутників. Хрестовий переріз із двох кутників (рис. г) застосовуєть­ся звичайно для стояків ферм у тих випадках, коли до них необхідно прикріпити інші елементи конструкції, що примикають до ферм у плані під прямим кутом. Мінімальний радіус інерції хрестового перерізу більший, ніж таврового, а тому застосування цього перерізу вигідно також там, де в основному потрібна жорсткість. Переріз з одного кутника для, основних елементів звичайних ферм не застосовується через асимет­ричність його прикріплення. Використання такого перерізу можливе ли­ше для другорядних елементів, що працюють зі значним недовантаже­нням.

Для забезпечення спільної роботи спарених елементів перерізу (кут­ників, швелерів) між вузлами розтягнутих і стиснутих стержнів ферми встановлюють з'єднувальні планки (рис. ) шириною 40...60 мм з інтервалом l не більш 40 r- для стиснутих елементів, 80 r- для розтягну­тих елементів (r - мінімальний радіус інерції окремого елемента перерізу).

Рис.. Встановлення з'єднувальних планок

В усіх випадках у стиснутих елементах ставлять не менше двох пла­нок, а в розтягнутих - одну планку між вузлами. Товщина планки однакова з товщиною фасонки (косинки, див. вище).

Після остаточної компоновки стержнів необхідно провести їх пере­вірку на міцність і стійкість.

Починають з визначення гнучкості. Визначають гнучкість стержнів в площині ферми λ_х та з площини λ_у, а у випадку перерізу, який складений

з двох елементів, ще й приведену гнучкість λ_о = λ _y² + λ₁²:

Вільна довжина стержня l₀ дорівнює теоретичній довжині l при виз­наченні λ_у і l₀ = 0,8 l- при визначенні λ_х.

Максимальна гнучкість стержнів не повинна перевищувати граничних значень, вказаних у таблиці.

У протилежному випадку переріз стерж­ня треба переконструювати.

Таблиця Гранична гнучкість стержнів ферм

Перевірка міцності проводиться за формулами:

для розтягнутих стержнів:

для стиснутих стержнів:

Коефіцієнт φ визначається по таблиці в залежності від значення максимальної гнучкості стержня.

За малих зусиль у стержнях добір перерізу проводиться, виходячи з граничної гнучкості і потрібної площі:

Звідки знаходять потрібний радіус інерції перерізу г_тіп і компонують відповідний переріз.

Конструювання вузлів. Конструювання вузлів починається з вибору типу вузла (геометричної схеми). Розрізняють вузли без косинки і з косин­кою у формі надставки, вставки, прокладки, накладки. Приклади кон­струкцій вузлів подані на рис.

Приклад вузла зі вставкою показаний на рис. Вертикальні листи поясів обробляються і замість них вставляються фігурні листи (косинки), розміри яких дозволяють міцне прикріплення розкосів і стояків.

Рис. Вузол без косинки

Рис. Вузол з надставкою

Рис. Вузол ферми зі вставкою

Вузли з прокладками найчастіше застосовують, коли переріз стерж­нів складений з парних елементів, розташованих з зазором відносно одинодного.

Рис. Вузол ферми з прокладкою

Визначивши тип вузла, приступають безпосередньо до його констру­ювання. Наносять на креслення осьові лінії за геометричною схемою вузла ферми. Вісі стержнів у вузлі повинні сходитись в одній точці. Таке розташування осей забезпечує відсутність у вузлі моментів від зусиль у стержнях (плечі зусиль дорівнюють нулю), що імітує шарнірне закріп­лення кінців стержнів. Спочатку розташовують «тіло» стержня пояса на його геометричній осі так, щоб нейтральна вісь стержня збігалась з гео­метричною. Подібним чином поступають з рештою стержнів вузла, не доводячи їх кінці на 60...90 мм до пояса з метою зниження концентрації напружень.

Попередньо визначаємо необхідну довжину зварних швів для прикріплення стержнів і проводимо лінію верхньої кромки косинки. Інші розміри косинки призначаються, виходячи з умов міцності самої косинки в характерних перерізах і конструктивних особливостей компонування стержнів, які сходяться у вузлі.

Вважають, що руйнування косинки проходить по лінії 1-2-3-4 (рис. ), тобто лінія відриву буде проходити під кутом 45° до флангових швів і паралельно лобовому.

Рис. Небезпечний переріз косинки

Умова міцності має такий вигляд:

де δ_к - товщина косинки, l_{1 – 2 – 3 - 4} - довжина лінії руйнування, F _ст - за­гальна площа перерізу стержня. Звідки:

Товщину косинки рекомендується призначати за таблицею

Таблиця Рекомендовані товщини косинок ферм

Конструкції опорних вузлів залежать від багатьох факторів. При кон­струюванні опорних вузлів слід дотримуватись таких вимог: напрям реак­ції повинен проходити через центр вузла, вузол повинен мати достатню жорсткість (можлива втрата стійкості внаслідок дії значних напружень стиску; при необхідності слід укріпити ребрами жорсткості) і міцність.

Опорні вузли складаються з опорної плити і косинки - торцевого листа

(рис. ).

Площу торця торцевого листа розраховують з умови міцності від зминання:

де δ_тл - товщинаторцевого листа δ_тл = δ_к +2 мм (див. таблицю ).

Рис. Опорний вузол ферми

Звідкизнаходимо довжину торцевого листа:

З метою запобігання втрати стійкості торцевого листа стояк опорного вузла доводиться до опорної плити. При цьому він одночасно виконує функцію ребра жорсткості.

Конструювання зварних з'єднань. Для ферм характерними зварними з'єднаннями є:

- з'єднання стержнів з косинкою;

- з'єднання косинки з поясами;

- стики стержнів.

З'єднання стержнів з косинкою, як правило, виконується внаклад­ку кутовими швами. Основне завдання полягає у визначенні потрібної довжини флангових швів. Для стержнів, складених з двох елементів, потрібну довжину визначають, виходячи з умови міцності флангових швів на дію осьового зусилля, що дорівнює зусиллю в стержні. На­приклад (рис. ), для стержня з двох кутників за найбільшим зусил­лям біля обушка S₀ (для рівнобокого кутника S₀ = 0,75S, для нерівнобо­кого - S₀ = (b/а + b) S);

Рис. З'єднання стержнів з косинкою

Зварні з'єднання косинки (прокладки, надставки) з поясами викону­ються кутовими швами. Потрібна довжина швів, що з'єднують косинку з поясами, визначається, виходячи з того, що під дією зусиль в стержнях вузла, косинка зсувається, це викликає утворення в швах внутрішніх зусиль. Зусилля зсуву в швах визначаються, виходячи з умови рівноваги косинки під дією зусиль в стержнях 5,, 8₂, 5з і 8₄, а також зусиль у швах Т_Т і Г_в. (рис. 6.86). Спроектуємо їх відповідно на осі х і у і прийдемо до висновку, що на зварні шви діють дві сили Т_г і Т_в та момент М:

Рис. Зварний вузол з надставкою

Для небезпечної точки а умова міцності набирає вигляду:

Звідки знаходимо довжину шва, або робимо перевірку міцності. Для вузла з прокладкою зусилля Т_г і Т_в розподіляються між швами, як показано на рис.

Рис. Зварний вузол з прокладкою

Тодіна шви буде діяти момент:

Напруження у швах:

Стикові з'єднання поясів ферм (рис. ) підрозділяють на три види.

1. Технологічні- їх застосовують, якщо відсутні елементи необхідної довжини; ці з'єднання слід конструювати однакової міцності з основ­ним елементом, тому що положення їх не завжди можливо визначити заздалегідь.

2. Конструктивні- їх застосовують для зміни поперечного перерізу пояса від панелі до панелі; положення конструктивних стикових з'єднань задано проектувальником, тому розрахунок міцності можна робити за діючим розрахунковим зусиллям; їх розташовують в елементі на відстані від вузла, що відповідає 0,2...0,5 довжини панелі.

3. Монтажні- їх призначають у залежності від умов транспортування і наявності підйомно-транспортних засобів на будівництві. При монтажі елементи попередньо збирають на болтах або струбцинах; після цьо­го виконують зварювання з'єднань. Положення монтажних стикових з'єднань завжди визначає проектувальник.

Найбільш доцільні стикові з'єднання з прямими й іноді косими швами.

Рис. Типи стиків стержнів ферм І

Ці типи з'єднань можуть бути рекомендовані не тільки для стержнів з кутника і таврового профілю, але і для Н-подібних, П-подібних та інших

різновидів поперечних перерізів. Зазначені типи стикових з'єднань засто­совують при роботі елементів на розтягування і стиск, особливо при перемінних навантаженнях.

У випадку необхідності зміни перерізу стержня рекомендується проектувати стики, використовуючи вузлові косинки (рис. ).

Рис. Стик на косинці

Розрахунок міцності стиків проводиться відповідно до загальнихправил розрахунку зварних з'єднань.

Читайте також:

1. Аналіз трифазного з’єднання з урахуванням опорів лінійних проводів
2. Анатомія кісток верхньої і нижньої кінцівок та їх з’єднання
3. Безперервні з’єднання – сінартрози
4. Болтове з’єднання
5. Боротьба за возз’єднання Української держави, за незалежність у 60- 80-х роках XVII ст.
6. Боротьба за возз’єднання Української держави, за незалежність у 60-80-х роках XVII ст.
7. Вид зварного з’єднання
8. Встановлення з’єднання
9. Елементарна ланка та її характеристики. З’єднання ланок. Структурні схеми і їх перетворення.
10. Зварні з’єднання
11. З’єднання валів електричних машин і робочих механізмів
12. З’єднання деталей гарантованим натягом

Переглядів: 1877