Сварные соединения в балочных конструкциях

Горизонтальные листы соединяются с вертикальными поясными швами. Они, как правило, угловые (рис. 17,а) и в редких слу­чаях при наличии сосредоточенных перемещающихся грузов боль­шого веса или при действии переменных нагрузок — с подготовкой кромок. Если балка работает на поперечный изгиб, то в поясных швах вследствие совместной деформации шва и основного металла возникают связующие нормальные напряжения σ, которые в учет не принимаются (рис. 17,б), и рабочие касательные напря­жения τ(рис. 17, в). (Поясные швы обеспечивают работу на изгиб всего се­чения как единого целого).

а - типы швов; б - связующие напряжения σ от изгиба; в - рабочие напряжения τ; г - об­разование в швах рабочих на­пряжений τ_P под сосредоточен­ной силой Р.

Рисунок 17 – Схемы к расчету пояс­ных швов сварных балок

Срезывающие усилия на уровне крайних кромок вер­тикального листа на единицу длины определяются по формуле

T = QS/I,                                            (2.38)

где S — статический момент площади пояса относительно центра тяжести се­чения.

Роль касательных напряжений τ су­щественна, несмотря на то что они часто невелики по значению. В швах с катетом К касательные напряжения

τ =QS/(2 I β K),                                         (2.39)

где β — коэффициент (при ручной свар­ке (β=0,7).

При наличии в вертикальном листе подготовки кромок каса­тельные напряжения определяются по формуле

τ = QS /(Is _B ).                             (2.40)

При сварке конструкций, у которых толщина листов s_B>4 мм, принимают К≥4 мм.

Прерывистые швы нецелесообразны, так как при этом затруд­няется применение автоматической сварки и возникает дополни­тельная концентрация напряжений.

При наличии на балке сосредоточенных перемещающихся гру­зов поясные швы принимают некоторое участие в передаче нагруз­ки с горизонтального листа на вертикальный (рис. 17,г). Это имеет место вследствие неплотного их взаимного соприкосновения. Если груз перемещается по рельсу, прикрепленному к поясу бал­ки, то напряжение τ _P в поясных швах определяется по формуле

τ _P=nP/ (2 z 0,7 K),                                       (2.41)

где Р — вес сосредоточенного груза; п — коэффициент, зависящий от характера обработки кромки вертикального листа (обычно п= 0,4); z — расчетная длина шва, по которой происходит передача давления с пояса на вертикальный лист, определяется по формуле (2.23).

После вычисления τ _P определяют условное результирующее напряжение:

                                    (2.42)

Швы, приваривающие ребра жесткости, как правило, на проч­ность расчетом не проверяются. Они выполняются угловыми с ка­тетом К= (0,3÷0,6) s_B, где s_B— толщина вертикального листа. Эти швы в опорных сечениях, а также в местах приложения сосредо­точенных сил непременно выполняют непрерывными. Ребра жест­кости вне опорных сечений в наиболее напряженных волокнах рас­тянутой зоны иногда не приваривают.

Лекция 6