Проектирование связей между ветвями составного сечения

Проверочные расчеты на выносливость и устойчивость позволили окончательно определить размеры сечения. Если сечение состоит из нескольких ветвей, то их совместную работу обеспечивают соединительные планки или решетка. Расстояние между узлами при соединение планок или решетки было найдено из условия общей устойчивости ветвей. Размеры сечения соединительных элементов определяет из расчета на прочность под действием поперечной силы Q. Если реальная сила Q_y меньше условной силы Q_усл, вызванной эксцентриситетам в узлах конструкции, то в расчете заменяют Q_у на Q_усл. Условная поперечная сила Q_усл постоянна по всей длине стержневой конструкции и равна

(29)

где φ — коэффициент понижения допускаемых напряжений в сечении стойки при ее изгибе в той плоскости, в которой действует определяемая поперечная сила Q_усл;

Если Q_y > О_усл рекомендуется применять соединительную решетку, а не планки.

При соединении ветвейпланками силу Q следует считать распределенной поровну между планками, лежащими в плоскости действия силы. Сила Q₁, приходящаяся на одну планку, приводит к возникновению поперечной силы в планке, вызывающей касательные напряжения

(30)

где l – расстояние между осями планок (свободная длина ветви, см. рис. 5); b – расстояние между осями ветвей (длина планки); А — площадь сечения планки.

Сила Q вызывает также продольные нормальные напряжения в планке от изгиба:

(31)

где W — момент сопротивления планки при изгибе. Прочность планки проверяют по формуле (19).

Элемент решетки следует рассчитывать на прочность и устойчивость как стойку, нагруженную продольной силой. Силы определяют по правилам расчета решетокферм из условий равновесия узлов и стержней в предположении шарнирного соединения элементов решетки.

При проектировании связей, соединяющих сжатые пояса ветвей балки и обеспечивающих их устойчивость, поперечную силу, приходящуюся на одну связь, принимают равной половине действующей на балку силы Q_y, т. е. , а условную силу Q_усл, приходящуюся на одну связь, определяют по формуле (29), подставляя

,

т. е. считая, что при изгибе сжата часть сечения ветви балки, включающая одну полку и ¼ стенки.

Проверку прочности связей балки производят по формулам (30),(31),(19).

10. Проектирование прикрепления конструкции кстенке

Самая простая схема сварного соединения — втавр с обваркой торцевого сечения по контуру угловыми швами. Задача проектного расчета в этом случае состоит в определении необходимого катета углового шва. Следует выбрать произвольный катет, например k₁ = 1мм. Зная длину швов L равную периметру сечения стержневой конструкции, и коэффициент β, учитывающий форму шва и зависящий от способа сварки (β = 0,7 при ручной дуговой сварке и сварке полуавтоматом проволокой диаметром до 1,4 мм; для других способов сварки см. табл. 34 СНиП), можно определить площадь поперечного сечения швов

А_ш = βk₁L. (32)

У сечения с двумя осями симметрии центр сечения прикрепляющих его швов совпадает с центром самого сечения. С учетом геометрии сечения определяют моменты инерции сечения швов I_шх и I_шу.

В шве, как и в сечении, действуют два компонента напряжения, один из которых возникает от моментов и продольной силы

(33)

с другой — от поперечной силы

(34)

Поскольку сечение состоит из листовых элементов и они имеют разную жесткость в плоскости листа и в перпендикулярной плоскости, поперечную силу воспринимают только те части сечения, плоскость которых параллельна силе Q_v (см. п. 1), и швы, прикрепляющие, эти элементы; их суммарное сечение обозначено в формуле (34). Согласно СНиП, оба компонента напряжений условно считаются касательными (τ'). Эквивалентное напряжение

Наиболее опасная точка сечения та, при подстановке координат которой х, у в уравнение (33) получается наибольшее по абсолютной величине значение . Максимальное значение необходимо сравнивать с допускаемым напряжением для углового шва. Для шва,сваренного проволокой Св-08 или электродом Э42, допускаемое напряжение . В этом случае прочность металла шва такая же, как у основного металла ВСт.3сп.

При сварке другими материалами допускаемые напряжения следует определять по табл. 3 и 4 СНиП [1]. Если прочность шва выше, чем основного металла, то необходимо проверить также прочность по границе сплавления /см. формулу (121) СНиП [1]/. Если τ'_{экв max} не равно [τ'], то принятый катет шва k₁нужно изменить. Окончательное значение катета:

Если полученное значение катета больше толщины сечения, то необходимо принять катет равным толщине и усилить сварное соединение косынками, а затем проверить прочность швов спроектированного сварного узла по формуле

τ'_{экв max} ≤ [τ'].