Металлические конструкции

                                      

П р  и м е ч а н и е: 1. Для  проволок Св-08Г2С следует принимать    кН/см²  и кН/см², кроме угловых швов с катетом    мм.  2. При соответствующем               технико-экономическом обосновании для сварки конструкций допускается использовать материалы, не указанные в настоящей таблице. При этом свойства металла шва должны удовлетворять требованиям технических условий.

      Использование данного материала уточнить  по  СНиП.

     

     В отдельных случаях, например, при вибрационной нагрузке, рассчитывают  и косые швы, разложив действующее  усилие на перпендикулярное оси  шва и действующее  вдоль   шва,  находим  (рис.4.5,б) 

  - перпендикулярно шву,

   

                                     - вдоль шва, 

где - расчетная длина косого шва. 

      Сварные стыковые соединения, выполненные  без применения физических методов контроля качества, при одновременном действии в одном и том же сечении  шва  нормальных  напряжений 

и ,  действующих по  взаимно 

 

Рис. 4.5. К расчету стыковых швов

а – на продольную силу; б – на продольную силу стыка с косым швом; в – на изгиб

     

 

перпендикулярным  направлениям   «Х»   и   «У»  и  касательных  напряжений

следует  проверять  по  формуле: 

                                                                      (4.2) 

      Разрушение сварных соединений  с угловыми лобовыми и фланговыми  швами происходит как по металлу  шва, так и по металлу границы  сплавления (рис.4.6). В соответствии  с этим расчет выполняют по  одному из двух сечений: сечению 1 по металлу шва и сечению 2 – по металлу границы сплавления (рис.4.7), в зависимости от того какое сечение более опасно. Угловые швы всегда работают в условиях сложного напряженного состояния и срезывающее напряжение доминирует. Поэтому СНиП допускает производить расчет на срез, названный   “условным”   срезом.

     Расчетная площадь сечения шва  при разрушении по металлу  шва равна  , при разрушении по металлу границы сплавления   A_wz = _z k_f l_w

     Расчетным является сечение по металлу границы сплавления. В этом случае расчетная  длина  шва   .

    Если  , то расчетным сечением является сечение по металлу

шва  и  напряжение        .                                                   (4.3)      

     Если  , то проверка прочности соединения выполняется по металлу   границы сплавления,  тогда: 

                                                     (4.4)

         

где - усилие проходящее через центр тяжести соединения; - расчетная длина шва в сварном соединении, равная суммарной длине всех его участков за вычетом 1 см; и - коэффициенты, принимаемые по табл.4.3 и учитывающие проплавление металла при сварке. Физический смысл коэффициентов и - отношение минимальных размеров в сечении шва к катету шва (см. рис.4.7). При ручной сварке, когда глубина проплавления невелика и заштрихованную площадь на рис.4.7,б можно считать равносторонним прямоугольником, а . 

     Из формулы (4.3) и  (4.4) можно определить  катет шва “ ”, который должен

быть  не  меньше  величин,  указанных  в  табл.4.4. СНиП.  Однако, чем меньше

отношение катета шва (или толщина шва) к  толщине свариваемого металла  , тем более хрупким становится  металл  шва,  что  ведет  к    образованию 

Рис 4.6. К расчету угловых  швов

а - на разрушение соединений с фланговыми швами; б – с лобовыми швами; в – работающих на изгиб 
 

трещин. Поэтому СНиП диктует, что катеты угловых швов должны быть не более ,  где - наименьшая  толщина соединяемых элементов.

    Сварные соединения с угловыми  швами при действии “ ” в плоскости, перпендикулярной  плоскости  расположения  швов,  рассчитывают  на  срез: 

  

    Рис. 4.7  Расчетные  сечения шва

     1 – по металлу  шва;2 – по металлу  границы сплавления 

   

                по  металлу  шва 

                                              

                                                                                                       (4.5) 

                по  металлу  границы  сплавления  

                                                                              (4.6) 

где и - моменты сопротивления расчетных сечений сварного  соединения соответственно по металлу шва и металлу границы сплавления; и - коэффициенты условия работы шва,   и   во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах, указанных в СНиП 2.01.07-85;  и - расчетные сопротивления металла шва и металла границы  сплавления  (см. табл.4.2  и прил.2). 
 

     При действии момента в плоскости  расположения швов их рассчитывают  на срез  по  формулам: 

   по  металлу  шва      

                                          (4.7)

              

 по  металлу  границы  сплавления  

                  (4.8) 

где x и y - коэффициенты  точки А   сварного соединения, наиболее удаленные от центра тяжести; и - моменты инерции расчетного сечения сварного соединения по металлу шва относительно его главных осей “x” и “y”; и - то же, по металлу границы сплавления.                            
 

  При  расчете сварного соединения  с угловыми швами на одновременное действие продольной силы, поперечной силы и момента должны выполняться  условия

     

   и     ; 

где и - напряжения в точке расчетного сечения сварного соединения соответственно по  металлу шва и металлу границы сплавления,  определяемые  по  формуле: 

                                                                            (4.9) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                          

                 
 
 
 
 
 
 
 
 

                         

 

 
 
 

М е т а л л  и ч е с к  и е   к о  н с т р у  к ц и и

Учебное пособие 

для студентов  специальности 

(часть  п) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

РАЗДЕЛ 9.  ФЕРМЫ  

9.1 Классификация ферм  и область их  применения 
 

     Фермой называется система стержней соединенных между собой в узлах и образующих геометрически неизменяемую конструкцию. При узловой нагрузке жесткость узлов несущественно влияет на работу конструкции, и в большинстве случаев их можно рассматривать как шарнирные. В этом случае все стержни ферм испытывают только растягивающие или сжимающие осевые усилия.

     Фермы экономичнее балок по расходу стали, но более трудоемки в изготовлении. Эффективность ферм по сравнению со сплошностенчатыми балками  тем  больше,  чем  больше  пролет  и  меньше  нагрузка.

     Фермы бывают плоскими  (все стержни лежат в одной плоскости) и пространственными.

     Плоские фермы воспринимают нагрузку, приложенную только в их плоскости, и нуждаются в закреплении их связями. Пространственные фермы образуют жесткий пространственный брус, воспринимающий нагрузку в любом  направлении   (рис.9.1). 
 

Рис. 9.1. Плоская (а) и пространственная (б) фермы

 
 
 

     Основными элементами ферм являются пояса, образующие контур фермы, и решетка, состоящая из раскосов и стоек (рис. 9.2). Соединение элементов в узлах осуществляется путем непосредственного примыкания одних элементов к другим (рис  9.3,а) или с помощью узловых фасонок (рис. 9.3,б). Элементы ферм центрируются по осям центра тяжести для снижения  узловых моментов и обеспечения   работы  стержней   на   осевые  усилия.