 |
Внецентренно сжатых (сжато-изогнутых) сплошностенчатых стальных стержней в плоскости действий момента, совпадающей с плоскостью симметрии
|
|
|
|
| Условная | Значения φ е при mеf, разном | ||||||||
гибкость 
| 0,1 | 0,25 | 0,5 | 0,75 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | ||
| 0,5 | |||||||||
| 1,5 | |||||||||
| 2,5 | |||||||||
| 3,5 | |||||||||
| 4,5 | |||||||||
П р и м е ч а н и е. Значения коэффициентов φ е увеличены в 1000 раз.
В плоскости, перпендикулярной действию момента (“из плоскости”), элемент проверяют на устойчивость по формуле
N /(с·φу А) < Rу ·γ с , (2.17)
где φ у - коэффициент продольного изгиба центрально сжатого стержня, определяемый по гибкости λ у (“из плоскости”); с - коэффициент, учитывающий влияние момента, действующего в плоскости рамы, на устойчивость стержня из плоскости рамы (определяется по СНиП II-23 - 81*, п. 5.31).
В случае сквозных (решетчатых) колонн дополнительно проверяют устойчивость ветвей, которые рассматривают как центрально сжатые стержни.
Контрольные вопросы к главе 2
1. Предельные состояния МК.
2. Основы расчета МК.
3. В чем состоит основное отличие расчета сжатых и растянутых элементов МК?
Резюме к главе 2
В главе 2 приведены основные положения расчета элементов металлических конструкций, принцип расчета их по предельным состояниям первой и второй группы. Рассмотрены расчетные случаи центрально и внецентрально сжатых и растянутых элементов и изгибаемых элементов.
Глава 3. Соединения элементов металлических конструкций
|
|
|
Соединения стальных конструкций выполняют на сварке, на болтах или заклепках. Выбор вида соединения зависит от назначения конструкции, т.е. ответственности; вида нагружения (величины и характера), формы соединяемых элементов и их условий работы в конструкции.
Наиболее распространенными соединениями являются сварные, так как требует меньше времени и материала. Кроме того, сварка обеспечивает достаточно высокую прочность, высокое качество сварного шва, автоматизацию работ в заводских и полевых условиях.
Болтовые соединения применяются в монтажных и рабочих соединениях; они отличаются простотой и надежностью соединения. Используя высокопрочные болты, можно существенно повысить их деформативность, но при этом повышается трудоемкость работ.
Заклепочные соединения - наиболее редко применяемые соединения по сравнению со сваркой и болтами. Они трудоемки, дорогостоящи, однако при вибрационных и динамических нагрузках они бывают выгодны и незаменимы (железнодорожные мосты, промышленные предприятия и др.).
Сварные соединения
При изготовлении сварных конструкций наибольшее применение нашла электродуговая сварка: ручная, автоматическая, полуавтоматическая и электрошлаковая. Применение контактной и газовой сварки ограничено.
Ручная сварка выполняется при помощи электродов, тип и марка которых зависит от марки стали свариваемых элементов, рода сварочного тока и пространственного положения шва (ГОСТ 9467-75*).
Преимущество ручной электродуговой сварки заключается в ее универсальности. Она может выполняться в нижнем, вертикальном, горизонтальном и потолочном положениях (рис. 3.1), а также в труднодоступных местах. Это обусловило ее широкое распространение на монтаже, где затруднено применение механизированных способов сварки. Однако ручная сварка обладает рядом недостатков - малой глубиной проплавления основного металла, малой производительностью по сравнению с автоматической сваркой под флюсом. Для компенсации этих недостатков применяют тугоплавкие обмазки, которые повышают производительность сварки и увеличивают глубину проплавления шва (сварка с глубоким проплавлением).
|
|
|
Основные типы электродов для сваривания стальных конструкций:
- с пределом текучести до 500 МПа: Э-42, Э-42А, Э-46, Э-46А, Э-50, Э-50А (А - металл шва имеет повышенные пластические свойства);
- с пределом текучести более 500 МПа: Э-60, Э-70, Э-85.
Автоматическая сварка выполняется под слоем флюса, который, расплавляясь в процессе нагревания, надежно защищает расплавленный металл от соприкосновения с воздухом; сам металл остывает несколько медленнее, освобождается от пузырьков газа, шлака и различных примесей. Большая сила тока, допустимая при автоматической сварке, и лучшая теплозащита шва обеспечивают глубокое проплавление свариваемых элементов и большую скорость сварки. Этот вид сварки затруднителен для вертикальных и потолочных швов.
|
Рис. 3.1. Положение швов в пространстве:
1 - потолочный угловой шов; 2 - нижний угловой шов;
3 - горизонтальный стыковой шов; 4 - вертикальный угловой шов.
Электрошлаковая сварка (разновидность автоматической сварки) удобна для вертикальных стыковых швов металла толщиной от 20 мм и более. Она осуществляется под слоем расплавленного шлака; сварочная ванна защищена с боков медными ползунами, охлаждаемыми проточной водой. Сварка в среде углекислого газа не требует приспособлений для удержания флюса, может выполняться в любом пространственном положении, обеспечивает получение высококачественных сварных соединений, хотя при этой сварке поверхность шва получается менее гладкой, чем при сварке под флюсом; к недостаткам относятся также необходимость защищать рабочих от излучения дуги и от скопления газа.
Сварка порошковой проволокой, выполняемая автоматическим способом, марок ПП-АН8 и ПП-АН3 (ГОСТ 26271-84) устраняет недостатки ручной сварки. Порошковая проволока состоит из металлической оболочки толщиной 0,2...0,5 мм, которая заполнена шихтой специального состава.
Кроме указанных видов сварки, применяется контактная сварка, осуществляемая путем нагрева и пластического деформирования элементов. Она может быть точечной, шовной и стыковой.
|
|
|
Сварные швы. По своей форме сварные швы подразделяются на стыковые и угловые (валиковые). Стыковые швы служат для стыкования элементов, лежащих в одной плоскости. Они весьма эффективны, так как дают наименьшую концентрацию напряжений, хотя и требуют дополнительной разделки кромок. По форме разделки кромок стыковые швы бывают U-образными. Для U- и V-, V- и K-образных швов, завариваемых с одной стороны, обязательна подварка корня шва с другой стороны - для устранения возможных непроваров (рис. 3.2, а, поз. 1), являющихся источником концентрации напряжений. Различные варианты стыковых швов показаны на рис. 3.2, б. Валиковые (угловые) швы навариваются в угол, образованный элементами, расположенными в разных плоскостях. Создаваемый при этом шов имеет форму валика (рис. 3.2, в).
Сварные швы по положению в пространстве при их выполнении могут быть вертикальными, горизонтальными и потолочными (см. рис 3.1). Наиболее легко поддается механизации и дает лучшее качество шва сварка нижних швов. Вертикальные, горизонтальные и потолочные швы трудно механизировать, а при выполнении их вручную качество шва относительно невысоко, поэтому применения этих швов следует по возможности избегать.
Рис. 3.2. Типы сварных швов и соединений:
1 - непровар; 2 - лобовой шов;
3 - фланговый шов; 4 - подкладки (выводные планки);
tmin - минимальная толщина соединяемых элементов
Сварные соединения. Существуют следующие виды сварных соединений: стыковые, внахлестку, угловые и тавровые (впритык). (Табл 3.1) В стыковых соединениях элементы соединяются торцами или кромками, т.е. один элемент как бы является продолжением другого (рис.3.2, г). Стыковые соединения дают наименьшую концентрацию напряжений при передаче усилий; они экономичны, могут быть наиболее надежно проконтролированы. Толщина свариваемых элементов в соединениях такого вида практически не ограничена. Стыковые соединения применяются в основном для листового металла и могут быть выполнены прямым или косым швом (соответственно слева и справа на рис. 3.2, г) и табл 3.1.
|
|
|
В соединениях внахлестку поверхности свариваемых листов частично находят друг друга (рис. 3.2, д). Их широко применяют при сварке листовых конструкций из стали небольшой толщины (3...6 мм), в решетчатых и некоторых других видах конструкций. К соединениям внахлестку относятся также соединения с накладками (рис. 3.2, г, е), применяемые для соединения элементов из профильного металла и для усиления стыков. Соединения внахлестку и с накладками отличаются простотой, хотя вызывают резкую концентрацию напряжений, что ограничивает их применение при действии динамических нагрузок или низких температур; кроме того, они более металлоемки, чем стыковые.
В сварных соединениях расчетную длину сварного шва lw принимают равной его полной длине l, уменьшенной с учетом возможного непровара по концам: lw = l - 2 t, где t - наименьшая толщина соединяемых элементов; в случае вывода концов шва за пределы стыка на временные подкладки 4 (рис. 3.2, ж), которые затем отрезаются, расчетная длина шва lw принимается равной его полной длине. Прочность сварных швов характеризуется их расчетными сопротивлениями (табл. 3.2).
Таблица 3.2. Расчетные сопротивления металла
|
|
|
