Сопряжение элементов рамных конструкций переменного сечения по длине
|
При изготовлении элементов рамных конструкций, возникает необходимость сопряжения отдельных частей отправочных марок по длине. Это связано, в основном, с изменением сечений полок или с сопряжением отдельных частей элементов под углом друг к другу. На рис. 1 представлены основные случаи заводских соединений в пределах длины отправочных марок. Общие правила конструирования и расчета заводских сопряжений элементов не отличаются от принятых для обычных конструкций, но имеют некоторые специфические особенности, обусловленными конструктивными решениями рамных конструкций переменного сечения. В частности, это относится к стыковке элементов, имеющих различную толщину сопрягаемых полок и к случаям стыковки отдельных полок под углом друг к другу (рис. 1 б—е).  При стыковке элементов с различной толщиной полок tmin и tmax (рис. 2 а), их обычно выравнивают по внутренней стороне, примыкающей к стенке, что позволяет упростить изготовление отдельных деталей и сборку элемента в целом. При такой стыковке полок возникает эксцентриситет  приводящий к появлению локального изгибающего момента  и соответствующих локальных изгибных напряжений в полке, в непосредственной близости к зоне стыковки  При M = σi*ti*е , (здесь σi, ti — напряжения и толщина рассматриваемого пояса), окончательно получим:  Суммарные напряжения в зоне стыковки полок будут равны:  или, после преобразований  Для предотвращения появления локальных напряжений, следует выполнять скосы более толстых полок на величину, равную а = (4/5) (tmax-tmin), как это показано на рис. 2 б. В особой степени это относится к растянутым полкам, так как повышенные напряжения в зоне стыка могут привести к разрушению растянутого сварного шва.  Для стыков поясов в сжатой зоне, возможен отказ от скосов при выполнения условий, обеспечивающих возникновение только сжимающих напряжений в зоне контакта. Условием этого будет нахождение равнодействующей силы сжатия в пределах ядра сечения тонкой полки, т.е.  откуда найдем предельное соотношение между толщиной стыкуемых полок  В тех случаях, когда стыковка полок осуществляется через поперечное ребро или фланцы, скос на полках обычно не делается (рис. 3).  Здесь возможна более значительная разница по толщине стыкуемых полок. Используя те же предпосылки, что и при выводе (5), и предполагая, что давление передается через торцевое ребро под углом 45°, найдем предельное соотношение между толщиной полок слева и справа от стыка  Для растянутых полок, сопряженных через торцевое ребро, следует выполнять дополнительный проверочный расчет, учитывающий пониженные механические свойства металла в направлении поперек прокатки, а само ребро должно быть проверено средствами дефектоскопии в месте стыка поясов. Требования к качеству металла ребра должны соответствовать требованиям к металлу фланцев. Расчет сварных швов таких соединений подробно изложен в работе, и здесь приводятся только основные формулы и рекомендации по расчету. Согласно работе, в соединении проверяется прочность, помимо сечений по металлу шва и по границе сплавления, еще одного сечения — по основному металлу поперечного элемента (обозначено на рис. 4 вертикальной пунктирной линией). В зависимости от типа сварного шва различают следующие основные случаи (см. рис. 4): — для соединения с двухсторонним сварным швом без разделки кромок (рис. 4 а):  — для соединения с двусторонним швом и К-образной разделкой кромок (рис. 4 б):  — для соединений при частичном проваре прикрепляемого элемента (рис. 4 в):  — для соединении с односторонним швом и разделкой кромок при полном проваре прикрепляемого элемента (рис. 4 г):  В формулах (7 а)-(7 г) приняты следующие обозначения: lw — длина сварного шва, принимаемая равной его полной длине; t — толщина прикрепляемого элемента (здесь — полки двутавра); R — расчетное сопротивление стали растяжению поперек проката, принимаемое равным Rth = 0,5Ru. Разделку кромок, следует выполнять, когда расчетный катет шва превышает 14 мм. В остальных случаях достаточно выполнение двусторонних сварных швов по рис. 4 а. Для конструкций, эксплуатирующихся при низких температурах, а также при переменных нагрузках, сварные швы должны выполняться с учетом специальных требований.  |
