Монтажный стык балок на сварке
Обновлено: 11.05.2024
Необходимость в устройстве стыков элементов, составляющих балку, может возникнуть, во-первых, из-за недостаточной длины листов, прокатываемых на заводах, по сравнению с длиной балки и, во-вторых, вследствие того, что общий вес балки или общие размеры ее не позволяют транспортировать целые балки с завода на место монтажа. В первом случае стыки отдельных элементов устраивают при изготовлении балки на заводе (называют заводскими). Во втором случае стыки частей балок выполняют на укрупнительных монтажных площадках (монтажные).
Заводской стык. Стык стенки и сжатого пояса всегда делают прямым и вразбежку. Стык растянутого пояса делают косым редко, когда нет повышенного контроля качества шва. Чаще же стык делают прямым автоматической сваркой и тоже вразбежку.
Положение заводских стыков отдельных элементов зависит главным образом от длины этих элементов. Длина широких листов, употребляемых на стенку, и узких, идущих на пояса, различна, поэтому заводские стыки устраивают в разных местах балки в зависимости от конструктивной целесообразности, т. е. вразбежку (рисунок ниже).
Монтажный стык. Делают на месте монтажа из-за невозможности транспортировать большие блоки.
Расчет такого стыка сводится к определению величины растягивающего усилия в нижней полке. Если прочность сварного стыка в ней обеспечена, то прочность вертикального стыка стенки не вызывает опасения из-за создавшихся условий стесненной деформации, она приварена к прочной полке.
В монтажных стыках соединяют все продольные элементы балки. Наиболее удобен монтажный стык, у которого все прокатные элементы стыкуются в одном сечении конструкции (рисунок ниже). Такой стык называют универсальным.
Длина отдельного отправочного элемента при перевозке по железной дороге может быть от 9,1 до 27 м (в зависимости от типа железнодорожной платформы). Монтажные стыки значительно дороже заводских, поэтому число их должно быть по возможности минимальным.
При проектировании стыков необходимо учитывать порядок сварки элементов балки, т. е. должна обеспечиваться наибольшая свобода деформаций и перемещений отдельных соединяемых элементов, что уменьшит значения усадочных напряжений. С этой целью заводскую сварку лент поясов и стенки (поперечные швы) производят до соединения поясов со стенкой (продольных швов), так как поперечные швы дают максимальную усадку. На рисунке ниже цифрами показан порядок сварки монтажного стыка. Сначала сваривают поперечные швы в стенке (цифра 1) и в поясах (цифры 2 и 3). Для свободной усадки швов 2 и 3, зависящих от возможной деформации поясных листов, участок поясных швов длиной около 500 мм с каждой стороны стыка оставляют незаваренным (рисунок ниже). Последними заваривают продольные поясные швы на участках 4 и 5, имеющих незначительную продольную усадку.
Стыки сварных балок
В балках переменного сечения стыки поясных листов обычно используют для изменения их ширины или толщины.
При изготовлении балок, предназначенных под статические нагрузки, в мастерских, не имеющих оборудования для точной обрезки листов и подготовки кромок под швы встык, а также при больших зазорах между стыкуемыми частями балок на монтаже, допустимо перекрывать стыки листов стенки и поясов только накладками (рисунок выше).
Расчет стыка балки (рисунок выше) производят как для целого сечения, состоящего из сварного шва встык. Так как на монтаже сварку производят без использования физических методов контроля качества швов, монтажные швы равнопрочны основному металлу только при сжатии.
В растянутом поясе расчетное сопротивление растяжению Rwy = 0,85Ry и поэтому, если стык приходится устраивать в сечении, где М = Мmax для растянутого пояса принимают косой шов.
Проектирование монтажного стыка главной балки
По условиям перевозки (ограничение массы и габаритов) балка расчленяется по возможности на одинаковые отправочные элементы (марки). В разрезной балке монтажный стык выполняется в одном сечении (универсальный стык) и чаще располагается в середине пролета, где Mmax и соответственно максимальные нормальные напряжения σ близки к расчетному сопротивлению основного металла Ry.
Монтажный стык на сварке. Стык элементов балки осуществляется стыковыми швами (рис. 3.20). Расчетные сопротивления сварных соединений для любого вида сварки принимаются (см. табл. 2.6): при сжатии соединения независимо от методов контроля качества швов Rwy = Ry; при растяжении и изгибе с физическим контролем качества швов Rwy = Ry и Rwy = 0,85Ry, если физические методы контроля не используются.
Рис. 3.20. Монтажный стык главной балки на сварке
На монтаже применение физических способов контроля затруднено, поэтому расчет растянутого стыкового соединения производится по его пониженному расчетному сопротивлению. Сжатый верхний пояс и стенка соединяются прямым швом, растянутый пояс – косым швом для увеличения длины шва, так как действительное напряжение в поясе σ превышает Rwy. Для обеспечения равнопрочности сварного стыка и основного сечения нижнего пояса достаточен скос с наклоном реза 2:1.
Монтажный стык выполняется ручной сваркой, материалы для сварки выбираются по табл. 2.5. Для сварки монтажного стыка применяют электроды с индексом А (Э42А), обеспечивающие повышенную пластичность наплавленного металла.
Для обеспечения качественного соединения при ручной сварке элементов толщиной более 8 – 10 мм производится V-образная разделка кромок, начало и конец шва выводятся на специальные технологические планки.
Для уменьшения сварочных напряжений соблюдается определенный порядок сварки (см. рис. 3.20): сначала сваривают поперечные стыковые швы стенки 1, поясов 2 и 3, имеющие наибольшую поперечную усадку, последними заваривают угловые швы 4 и 5, имеющие небольшую продольную усадку. Оставленные незаверенными на заводе участки поясных швов длиной около 500 мм дают возможность поясным листам несколько вытянуться при усадке швов 2. Это также позволяет при монтаже совместить торцы свариваемых элементов отправочных марок, имеющих отклонение в размерах в пределах технологических допусков.
Монтажный стык на высокопрочных болтах. Монтажные стыки на высокопрочных болтах выполняются с накладками (по три на каждом поясе и по две на стенке, рис. 3.21).
Рис. 3.21. Монтажный стык главной балки на высокопрочных болтах
Усилие с одного элемента на другой передается за счет сил трения, возникающих между соприкасающимися плоскостями, стянутыми высокопрочными болтами. Площади сечения накладок должны быть не меньше площади сечения перекрываемого ими элемента. Рекомендуемые к применению в конструкциях средней мощности высокопрочные болты и их площади сечения приведены в табл. 3.17.
По условиям перевозки (ограничение массы и габаритов) балка расчленяется по возможности на одинаковые отправочные элементы (марки). В разрезной балке ее элементы (стенка и пояса) стыкуются в одном сечении (универсальный стык). В зависимости от пролета и грузоподъемности транспортных средств главная балка может быть разбита на два или три отправочных элемента (рис. 5.12).
Монтажные стыки выполняются сварными или на высокопрочных болтах. В курсовой работе необходимо рассмотреть оба варианта стыка. Чертеж монтажного стыка на болтах можно отобразить только в пояснительной записке.
Рис. 5.12. Возможное деление главной балки на отправочные элементы
При выполнении стыка в середине пролета изгибающий момент максимальный и соответственно максимальные нормальные напряжения σ близки к расчетному сопротивлению основного металла R y. При расположении стыка в 1/3 пролета (изгибающий момент Mmax к опоре уменьшается) нормальные напряжения σ могут оказаться меньше 0,85R y.
Монтажный стык на сварке
Стык элементов балки осуществляется стыковыми швами (рис. 5.13). Расчетные сопротивления сварных соединений для любого вида сварки принимаются (см. табл. 2.6): при сжатии соединения независимо от методов контроля качества швов R wy = R y; при растяжении и изгибе с физическим контролем качества швов R wy = R y и R wy = 0,85R y, если физические методы контроля не используются.
На монтаже применение физических способов контроля затруднено, поэтому расчет растянутого стыкового соединения производится по его пониженному расчетному сопротивлению. Сжатый верхний пояс и стенка соединяются прямым швом, растянутый пояс – косым швом для увеличения длины шва, так как действительное напряжение в поясе σ превышает R wy.
Для обеспечения равнопрочности сварного стыка и основного сечения нижнего пояса достаточен его скос с наклоном реза 2:1.
Рис. 5.13. Монтажный стык главной балки на сварке
Для уменьшения сварочных напряжений соблюдается определенный порядок сварки (на рис. 5.13 показан цифрами): сначала сваривают поперечные стыковые швы стенки 1, поясов 2 и 3, имеющие наибольшую поперечную усадку, последними заваривают угловые швы 4 и 5, имеющие небольшую продольную усадку. Оставленные незаверенными на заводе участки поясных швов длиной около 500 мм дают возможность поясным листам несколько вытянуться при усадке швов 2 и 3. Это также позволяет при монтаже совместить торцы свариваемых элементов отправочных марок, имеющих отклонение размеров в пределах технологических допусков.
Монтажный стык на высокопрочных болтах
Монтажные стыки на высокопрочных болтах выполняются с накладками (по три на каждом поясе и по две на стенке (рис. 5.14).
Усилие с одного элемента на другой передается за счет сил трения, возникающих между соприкасающимися плоскостями, стянутыми высокопрочными болтами. Площади сечения накладок должны быть не меньше площади сечения перекрываемого ими элемента. Наиболее применяемые в конструкциях средней мощности диаметры высокопрочных болтов и их площади сечения приведены в табл. 5.11.
Рис. 5.14. Монтажный стык главной балки на высокопрочных болтах
Площади сечения болтов
| d, мм | 16 | (18) | 20 | (22) | 24 | (27) | 30 | 36 | 42 |
| A b, см 2 | 2,01 | 2,54 | 3,14 | 3,80 | 4,52 | 5,72 | 7,06 | 10,17 | 13,85 |
| A bn, см 2 | 1,57 | 1,92 | 2,45 | 3,03 | 3,53 | 4,59 | 5,61 | 8,16 | 11,20 |
П р и м е ч а н и е. Размеры, заключенные в скобках, не рекомендуется применять в конструкциях.
Диаметры болтов во фрикционном соединении рекомендуется принимать не менее толщины наиболее толстого из соединяемых элементов. При большом количестве болтов в соединении их диаметр назначают возможно большим.
При выполнении стыка на высокопрочных болтах рекомендуется принимать один диаметр болтов для поясов и стенки.
Принимаем болты d b = 24 мм. Диаметр отверстия d под болт делается на 1 – 4 мм больше d b. Назначаем отверстие d = 26 мм.
Размещение болтов производится согласно требованиям, приведенным в табл. 3.9.
Минимальное расстояние между центрами болтов (шаг болтов) в расчетных соединениях определяется условиями прочности основного металла и принимается в любом направлении равным amin = 2,5d = 2,5 · 26 = 65 мм.
Принимаем а = 70 мм.
Максимальное расстояние между болтами определяется устойчивостью сжатых частей элементов в промежутках между болтами (в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков amax ≤ 12tmin = 12 · 10 = 120 мм, где tmin– толщина наиболее тонкого наружного элемента) и обеспечением плотности соединения:
Минимальное расстояние от центра болта до края элемента для высокопрочных болтов в любом направлении усилия
сmin ≥ 1,3d = 1,3 · 26 = 33,8 мм.
Принимаем с = 50 мм. Ширина верхней накладки пояса принимается равной ширине пояса балки b nf = b f = 450 мм.
Ширина каждой нижней накладки пояса определяется:
b ′ nf = [b f – (t w + 2k f + 2Δ)] / 2 = [450 – (12 + 2 ∙ 7 + 2 ∙ 10)] / 2 = 202 мм,
где Δ = 10 – 15 мм – конструктивный зазор.
Толщина каждой накладки пояса
t nf = t f /2 + 2 = 25 / 2 + 2 = 14,5 мм.
Принимаем верхнюю накладку из листа 450´14 мм с площадью сечения А nf = 63 см 2 и две нижних накладки из листа 200´14 мм с площадью сечения А ′ nf = 28 см 2 .
Суммарная площадь накладок
А n = А nf + 2А ′ nf = 63 + 2 ∙ 28 = 119 см 2 > А f = 112,5 см 2 .
Горизонтальные болты располагаем в 4 ряда на одной полунакладке.
Определяем длину двух вертикальных накладок:
l nw = h w – 2(t nf + Δ) = 1500 – 2 (14 + 10) = 1450 мм.
Ширина вертикальных накладок
b nw = 2а + δ + 4c = 2 · 70 + 10 + 4 · 50 = 350 мм,
где δ = 10 мм – зазор между элементами.
Толщину каждой вертикальной накладки t nw принимаем равной толщине стенки t w за вычетом 2 – 4 мм, но не менее 6 мм (t nw = 10 мм).
Минимальное количество вертикальных рядов принимается равным двум. Расстояния между вертикальными рядами болтов принимаются минимальными, между горизонтальными – близкими к максимальным, количество горизонтальных рядов рекомендуется назначать четным.
Максимальное расстояние между крайними горизонтальными рядами болтов (с учетом расстояния до края элемента с = 50 мм)
а1= 1450 – 2 ∙ 50 = 1350 мм.
© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.008)
Читайте также: