ре О.ЗЛ! - 105 кН. Определяем расчетное сечение соединения.
По границе сплавления Rwzjbz - 0,45ЛипJbz -1,05-0,45-47 - 22,21 кН/см; для фасонки толщиной 1,2 мм Лип - 37 кН/см. По металлу шва Jb fR-0,9-21,5 - 19,35 кН/см.
Коэффициенты Т/и ./Определяем потабл. 4.3. Расчетное сопротивление Лн/пота6л. 4.2 равно 21,5 кН/см; fi zR>K - 22,21 >kfRwf-19,35. Расчетным сечением является сечение по металлу шва, согласно табл. 4.4 при толщине фасонки f - 12 мм минимальный катет шва kfmm - 6 мм. При толщине уголка 7 мм максимальное значение катета шва kfmm - 0,9t-0,97 - 6,3 мм. Принимаем катеты швов на обушке и пере одинаковыми: kf- 6 мм. Требуемая длина шва на обушке уголка Iwi - 0,1 Ni/ р fkfRwf --245/0,9-0,6-21,5-21,1 см.
требуемая длина шва на пере уголка Iw2-0,3N\/Ji fkfRwf- 105/0,9 0,6-21,5 - 9,04 см.
Предельная расчетная длина равна bSJbfkf- 85-0,9-0,6 - 45,9 см - 459 мм>211 мм.
Можно считать, что шов работает равномерно на всей длине.
Учитывая непровар и кратер в концевых участках шва, имеем: на обушке lw\-\~22см; на пере /«2+ 1*10 см; принимаем длину шва 100 мм (см. рис. 4.20).
Как правило, катеты швов на обушке и пере уголков принимаются одинаковыми. Разная величина катетов усложняет изготовление конструкций, так как при этом необходимо менять режим сварки.
Пример 4.3. Рассчитать соединение столика с колонной. Усилие, воспринимаемое столиком, -1000 кН (рис. 4.21). Эксцентриситет приложения силы мал, и мы им пренебрегаем. Материал колонны и столика - сталь С245. Нормативное сопротивление листового и широкополосного универсального проката Лил - 370 Н/мм - 37 кН/см. Расчетное сопротивление стали С245 Ry - 245 Н/мм -- 24,5 кН/см. Сварка выполняется в среде углекислого газа проволокой Св-08Г2С.
Согласно нормам и техническим условиям (см. табл. 4.2) нормативное сопротивление металла шва, взятое по временному сопротивлению Rwun, равно 490 Н/мм - 49 кН/см. Расчетное сопротивление металла углового шва срезу (условному) Rwf-
- 215 Н/мм - 21,5 кН/см. Расчетное сопротивление металла по границе сплавления Лиг " 0,45 • 37 --16,65 кН/см1
Согласно табл. 4.3 при нижнем положении шва и диаметре проволоки </- 1,4 мм Jif-Q,9, y3z-1,05. Определяем расчетное сечение шва> JifRwf- 0,9 21,5 --19,5; JbzRwz-\,Q5-\b,65-\l,Ab.
Поскольку JifRwf>JbzRwz, расчетным сечением является сечение по металлу границы сплавления.
Ширина столика Ь - 200 мм. Столик приварен тремя швами (рис. 4.21,а): двумя фланговыми и одним лобовым. Сила приложена в центре тяжести сечения столика. Нормы и технические условия разрешают учитывать общую длину швов.
При расчете по металлу границы сплавления расчетная длина швов Iw - Niji zkfRwz f с, fc-\. Задаемся катетом шва kf-\2 мм. Следовательно, Iw -
- 1000/1,05-1,2 16,65 - 47,67 см. Длина лобового шва равна ширине столика Ь-
- 200 мм - 20 см. Длина флангового шва lw\ - (47,67- 20)/2 -13,84 см. Принимаем высоту столика с учетом 10 мм на непровар и кратер в концевых участках шва Л-13,84 +1 -14,84 15см-150мм.
При пластичном металле такой расчет соединения достаточно надежен. В случае малопластичного металла фланговый и лобовой швы будут работать неравномерно, и лобовой шов, работая на сжатие, окажется перегруженным как менее деформативный. В этом случае в запас прочности можно считать, что все
V200
Рис 4.21. К расчету прикрепления столика к колонне при незначительной величине эксцентриситета
нагрузки от столика на колонну передаются только через фланговые швы (рис. 4.21,6). Тогда L --47,67 см распределяется между двумя швами и высота столика Л - (47,67)/2 + 1 - 24,84 см. Принимаем высоту столика Л - 250 мм.
При опнрании на столик балок следует учитывать возможную непараллельность торцов опорных ребер балки и столика вследствие неточности при изготовлении и в связи с этим неравномерную передачу давления между торцами. При этих условиях длину одного флангового шва определяют из условия:/н--1,ЗЛ/2Д/Л«-1,3-1000/2-1,05*1,2-16,65-31 см. Высота столика Л-/»-+1 -31 + 1-32см-- 320 мм.
80 мы
Пример 4.4. Рассчитать прикрепление столика к колонне на действие эксцентрично приложенной силы - 700 кН. Эксцентриситет приложения силы - 80 мм (рис. 4.22). Материал столика и колонны - сталь С245. Нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению Ruun - 41 кН/см (см. табл. 4.2). Нормативное сопротивление металла столика и колонны Run-
В соответствии с требованиями норм для угловых швов, размеры которых установлены расчетом для элементов из стали с пределом текучести до 285 Н/мм - 28,5 кН/см, следует, как правило, применять электродный материал, удовлетворяющий при ручной сварке условию 1,1 Лиг < Ryyf <
< R(jiz/J3f).
При Лн/- 20 KH/cMJiJ Jif-\.4; R -0,45-• 37-16,65; 1,1-16,65< 20 < 16,65-1,4 или 18,32< < 20<23,31.
Ручная сварка выполняется электродом 346; расчетное сопротивление металла шва Rwf- 20 кН.
Определяем, какое сечение в соединении является расчетным. По табл. 4.3 Jif-0,1\ Jiz- 1; JbzRwz- 1 -16,65- 16,65 кН/см - по металлу границы сплавления; J}fRwf-0,7-20- 14 кН/см - по металлу шва.
Имеем JizRwx - 16,65 >j3fRwf - 14 кН /см.
Расчетным сечением является сечение по металлу шва. Если бы эксцентриситет ебыл равен нулю, токатетшваопределялсябыизусловияА/-Л/2 JiflwRwf с-Прн /с-1 V~00/2 0,7-37-20-0,68 см.
Учитывая наличие изгибающего момента Л/, задаемся размером катета шва kf-12 мм. Высота ребра h - 380 мм (см. рис. 4.22), откуда максимальная расчетная длина шва - 38 - 1 -37 см.
Изгибающий момент, действующий на соединение, М- 7008 - 5600 кН см.
Момент сопротивление расчетного сечения соединения Ww-l Jifkflwlb - 2 -\ ,2-0,1 Ъ116-
- 383,3 см1
Нормальное напряжение от момента А/- 5600 кНсм #„,-5600/383,3-14,61 кН/см. Напряжения от среза f- 700/2- 0,7-37- 1,2 - 11,26. Тогда /u,6l + 11,26- 18,44<Rwf-
- 20 kH/cmI
При kf-11 мм будем иметь перенапряжение. Принимаем kf- 12 мм.
Рис. 4.22. К расчету соединения, работающего на срез и изгиб
Пример 4.5. Рассчитать стыковое соединение полосы. Стык перекрыт двумя накладками (рис. 4.23). Полоса растянута. Сечение полосы 300x20 мм. Сечение накладок 250x12 мм каждая. Материал полосы - сталь С235. Расчетное сопротивление стали Ry - 230 Н/мм - 23 кН/см. Нормативное сопротивление стали С235 по пределу текучести Ryn - 23,5 кН/см. Нормативное сопротивление стали С235 по пределу прочности Run - 36 кН/см.
:- -
1
1 \
1
•-
Рис. 4.23. К расчету сварного стыка на накладках
Нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению Rwun - OASRun - 0,45 • 36-16,2 кН/см1
Усилие Л, на которое нужно рас&читать стык, определяем по несущей способности полосы: N-btRy-30-2-23-l 380 кН.
Площадь поперечного сечения двух накладок равна площади поперечного сечения полосы.
Усилие, приходящееся на одну накладку, Ni -N/2-1380/2 - 690 кН.
Потабл. 4.3 Ji,z-\; 0,7. Определяем расчетное сечение соединения по металлу шва ?/Я»-0,718- 12,6кH/cм По металлу границы сплавления J?kz-1 16.2- 16,2кН/см; fifRwf\2,bJi zRwz - 16,2кН/см Расчетным является сечение по металлу шва.
Суммарная площадь сечения накладок должна быть не меньше сечення перекрываемой полосы. Принимаем две накладки сечением 250х 12 мм. Общая площадь накладок Л - 2• 25 • 1,2 - 60 см. Задаемся величиной катета углового шва kfmax - 0,9 1,2 - 1,08 см; Л/min - 5 мм. Принимаем 1 см -10 мм, что больше минимально допустимого к; при толщине наиболее толстого из соединяемых элементов t - --20 мм (см. табл. 4.4).
Требуемая расчетная длина швов для одной накладки L -N1JifkfRwf /с. При - 1 Iw-
- 690/0,7 1 18-54,8 см.
При двух расчетных швах на каждую накладку имеем /в- - 54,8/2 - 27,4 см.
С учетом дефектных участков в концах швов длина шва на половине накладки Iw - 21А + 1-
- 29 см - 297 мм.
Принимаем L - 29 см - 290 мм. Полная длина накладки - 2 -290 - 580 мм.
Для уменьшения концентрации напряжений форму накладки принимаем, как показано на рис. 4.23 (форма "рыбки"), и производим обварку по контуру накладки. Фактическая длина швов больше расчетной, что идет в запас прочности.
Примечание. Подобные соединения допустимы лишь в исключительных случаях, например, в некоторых случаях при ремонте. Как правило, стыковое соединение следует выполнять стыковым
ГЛАВА 5. БОЛТОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
5. /. Виды болтов, применяемых в строительных конструкциях
Болтовые соединения конструкций появились раньше сварных. Простота соединения и надежность в работе способствовали их широкому распространению в строительстве при монтаже металлических конструкций.
Однако болтовые соединения более металлоемки, чем сварные, так как имеют стыковые накладки, а отверстия для болтов ослабляют сечения элементов. Последнее частично компенсируется допущением упругопластической работы элементов и введением соответствующего коэффициента условий работы, а для элементов стыка на высокопрочных болтах - уменьшением
