Изгиб и укорочение в балочных конструкциях

Возникают от продольных (поясных) и от поперечных швов, приваривающих различные ребра жесткости и диафрагмы.

Помимо изгиба и укорочения, в балках возникают закручивание и потеря устойчивости листовых элементов стенок.

Изгиб и укорочение балок от продольных швов можно опре­делить с помощью метода фиктивных сил. Действие внутренних сил заменяется некоторой фиктивной силой Рус, прикладываемой по концам сварного соединения в центре тяжести площади пластических деформаций, возникших при выполнении сварного соединения (рис. 5.11 а). Величина Рус определяется по формуле (5.6). При сварке втавр двумя угловыми швами, когда зоны пластических деформаций соединений перекрываются (рис. 5.11 г), в качестве расчетной принимается погонная энер­гия сварки одного шва, увеличенная на 15%, т. е. 1,15 q/Vсв.

Если балка сваривается последовательно, т. е. вначале сва­ривается тавр (рис. 5.11 б), а затем двутавр, то деформации на­ходят от каждого сварного соединения в отдельности. После сварки шва 1 (рис. 5.11, б) в тавре возникнет прогиб f, величина которого находится по формуле

f = (5.10)

 

угловой поворот концов равен

, (5.11)

продольное укорочение

∆пр = , (5.12)

где М=Рус∙e1—момент от силы Рус1;

L - длина балки;

J - момент инерции сечения тавра относительно оси y1

F1 - площадь поперечного сечения тавра;

e1 – эксцентриситет действия силы Рус1 относительно общего центра тяжести y1.

 

 

Рис. 5.11. Деформации балок от продольных и поперечных швов

 

После сборки тавра с поясом 2 и сварки шва 2 возникнет из­гиб в противоположном направлении, величина которого опре­деляется по формуле (5.10) с подстановкой в нее момента инерции J всего сечения балки относительно оси у, проходящей через центр тяжести, и эксцентриситета e2. Дополнительное уко­рочение балки определится по формуле (5.12). При этом вели­чина F1 будет равна площади всего поперечного сечения балки. Если балка сначала собирается на прихватках, а затем свари­ваются швы 1 и 2, то изгиб от швов находится при эксцентриси­тетах е3 и е2 (рис. 5.11 а) и моменте инерции всего сечения. Расстояния e2 и e3 взяты от центра тяжести площади поперечно­го сечения балки до центра тяжести площади пластических деформаций.

Пример.Определить изгиб тавра из низкоуглеродистой ста­ли (рис. 5.11 б) после сварки поясного шва при следующих значениях размеров: L=10 м; B1=200 мм; высота стенки hс =500 мм; S1=S2 =12 мм; К=8 мм; сварка автоматическая.

Определяем погонную энергию сварки

q/Vсв =Dк2 = 30000 ∙ 0,82 = 19200 дж/см.

Учитывая, что зоны пластических деформаций двух поясных швов перекрывают друг друга, расчетную погонную энергию уве­личиваем не вдвое, а только на 15%, т. е.

(q/Vсв)расч = 1,15· q/Vсв = 22100 дж1см.

Определим фиктивную силу по формуле (5.6) с учетом по­правочного коэффициента 0,7:

Рус = 0,7 ∙ 1,7 (q/Vсв)расч =0,7 ∙ 1,7 ∙ 22100 = 26300 кГс.

Определение центра тяжести поперечного сечения тавра и его момента инерции дают e1=17,7 см; Jу1 =24250 см4. Прогиб находим по формуле (5.10):

 

= (26300*17,7*10002)/(8*2*1000000*245250) = 1,2 см.

 

Поперечные швы, приваривающие ребра, если они смещены относительно центра тяжести сечения балки, вызывают значи­тельные изгиб и укорочение. Общая схема расчета состоит в определении углов поворота балки от отдельных поперечных швов с последующим вычислением суммарного прогиба.

Угол поворо­та, вызываемый сваркой отдельного поперечного шва, опреде­ляется по формуле

φ = (∆поп - ∆пл) S/J. (5.13)

где поп — поперечная усадка соединения, выполняемого в незакрепленном состоянии;

пл—пластическая деформация, вызываемая сопротивле­нием поперечного сечения балки;

S—статический момент части сечения, где располагается сварное соединение;

J — момент инерции всего сечения.

Оценить приближенно величину угла поворота можно, пола­гая пл ≈ (0,4—0,5)∆поп, как это следует из экспериментальных данных, полученных на некоторых типах балок. Полученное значение следует рассматривать как ориентировочное. Допустим, что два шва 3 (рис. 5.11 а), приваривающие ребра к поясу, вы­зывают поперечную усадку пояса попп . Статический момент верхнего пояса относительно центра тяжести всего сечения равен

Sп = В2s2 (e2 + s2/2).

Четыре шва 4, приваривающие два ребра к стенке, дадут по­перечную усадку поп ст. Статический момент части сечения стенки, где располагаются швы ребер, равен

Sст = Lр· sc (e2 -Lр/2).

 

Суммарный угол поворота от приварки двух ребер φр (рис. 5.11, в), расположенных напротив друг друга, составляет

(5.14)

Прогиб балки от всех поперечных швов, приваривающих четыре ребра, равен (рис. 5.11)

(5.15)

Продольное укорочение балки от поперечного шва равно

, (5.16)

где F0 - поперечное сечение части элемента, где располагается сварное соединение;

F - площадь поперечного сечения балки.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Деформации конструкции от сварки | Уменьшение сварочных деформаций, напряжений и перемещений


Дата добавления: 2018-03-02; просмотров: 191; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2018 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.008 сек.