Определение прогиба стержневой конструкции.

После окончательного выбора размеров сечения необходимо уточнить значение прогиба для проверки выполнения требований в задании. Прогиб следует, определить по методу Верещагина, перемножив эпюры от единичной поперечной силы на конце балки и от действующих нагрузок Р_z и Q_y. К этому прогибу нужно добавить прогиб от усадки продольных и поперечных сварных швов. Усадочную силу в продольных (поясных) швах находят по формуле:

, (35)

где Р_ж - усадочная сила в предположении абсолютной жесткости конструкции; А, I_х, I_у — площадь сечения балки и ее моменты инерции относительно главных осей х и у; е_x , е_y — эксцентриситеты усадочной силы, приложенной вдоль оси шва по отношению к осям х и у. Если знаменатель дроби в формуле (35) менее 0,5, то следует принимать его равным 0,5. Силу Р_ж определяют по формуле

,

где числовые коэффициенты подобраны так, что при подстановке погонной энергии q/v_c в джоулях на квадратный сантиметр, а расчетной толщины s в сантиметрах, сила Р_ж получается в ньютонах. Формула пригодна для сталей спределом текучести от 300 до 350 МПа при однопроходной сварке в СО₂ или под флюсом, при q/(v_cs)от 4000 до 38000 Дж/см² . Расчетная толщина пластины для поясных швов двутавра

s = s_п + 0,5s_c,

для швеллера

s = 0,5(s_п + s_c).

Погонную энергию, если не заданы параметры режима сварки, можно приближенно определить в зависимости от площади сечения наплавленного металла А_напл:

q/v_c = Q_vA_напл.

Коэффициент Q_v равен 65000 Дж/см³ при ручной дуговой сварке и сварке под флюсом и 38000 Дж/см³ при сварке в СО₂. Прогиб балки от продельной усадки

(36)

где e_v – эксцентриситет силы Р_ус, а I_x – момент инерции сечения балки относительно центральной оси х. Прогиб возможен как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, при этом в формулу следует подставлять с и I относительно соответствующей оси. При наложении нескольких продольных швов прогиб зависит от порядка сборки и сварки. В сечение балки включают только те его части, которые свариваются накладываемым швом вместе с приваренными к ним ранее частями. Кроме того, уже наложенные швы создают остаточные напряжения σ в месте наложения очередного шва, что приводит к изменению усадочной силы /см.формулу (35)/ в п раз:

n = 1 – σ/σ_т при σ > 0;

n = 1 – 2σ/σ_т при – 0,5 σ_т ≤ σ < 0,

т. е. сжатие увеличивает, а растяжение уменьшает усадку. При наложении прерывистого шва усадочная сила пропорциональна суммарной длине заваренных участков.

Изгиб балки возможен и от поперечных швов, приваривающих ребра жесткости, если они расположены несимметрично относительно главных осей сечения. Каждый поперечный шов вызывает усадку в направлении вдоль оси балки:

где α — коэффициент линейного расширения (для сталей перлитного класса α = 1,2·10^-6К^-1); сρ — объемная теплоемкость (для сталей сρ = 5 Дж/см³); q*/v_с, — часть погонной энергии сварки, попадающая в балку (за вычетом энергии, попадающей в ребро жесткости):

Здесь q/v_с — эффективная погонная энергия сварки, которая, как и для продольных швов, может быть оценена по формуле (35); s - толщина вертикального или горизонтального листа балки; s_p — толщина ребра жесткости. В месте приварки ребра балка приобретает излом с углом

где S_x — статический момент части сечения балки, испытавшей поперечную усадку от приварки к ней ребра; I_х — момент инерции всего сечения балки. Излом возможен как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, при этом, представляют S и I относительно соответствующей оси. Появление излома приводит к дополнительному прогибу балки, который может быть найден из геометрических соображений. Излом с углом φ_y на расстоянии а от конца балки вызывает на середине балки прогиб

f_y = 0,5φ_yα.

Если изломов несколько, то значения прогибов от них суммируют с учетов знаков.

Для определения общего прогиба нужно сложить значения проги­бов от нагрузок и от усадки. Чтобы уменьшить прогиб от переменных нагрузок, если его значение превышает предельное, необходимо увеличить жесткость балки за счет изменения ее размеров. Прогибы от постоянной нагрузки и усадки могут быть устранены за счет создания прогиба противоположного знака путем изменения размеров заготовок, из которых сваривают балку, или путем механической (изгибом) или термической (нагревом в определенных местах) правки балки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Строительные нормы и правила, Часть II. Гл. 23. Стальные конструкции
(СНиП II-23-81*) М.: НИТП Госстроя СССР, 1988. 96 с.

2. Николаев Г.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Расчет и проектирование. М.: Высшая школа, 1990. 446 с.

3. Металлические конструкции. Общий курс. Учебник для вузов/Е.И. Беленя, В.А. Балдин, Г.С. Ведеников и др.; Под общ. ред. Е.И. Беленя. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1986. – 560 с., ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

	Введение
I.	Исходные данные
II.	Задания
Ш.	Методика выполнения работы
1.	Анализ расчетной схемы
2.	Выбор типа поперечного сечения
3.	Определение размера сечения стойки
4.	Определение размера сечения балки.
5.	Проверочный расчет и» прочность
6.	Проверочный расчет общей устойчивости стоек
7.	Проверочный расчет общей устойчивости балки
8.	Проверочный расчет местной устойчивости элементов сечения
9.	Проектирование связей между ветвями составного сечения
10.	Проектирование прикрепления конструкции к стенке
11.	Определение прогиба стержневой конструкции
	Список литературы