РАСЧЕТ СВАРНЫХ СТОЕК

План

7.1 Общие положения

7.2 Расчет сечения центрально-нагруженной стойки

Общие положения

Стойками называют элементы конструкций, работающие преимущественно на сжатие и продольный изгиб.

При расчете стойки необходимо обеспечить прочность и устойчивость. Обеспечение устойчивости достигается снижением допускаемых напряжений для сжатых элементов. Минимальная сжимающая сила, вызывающая в сжатом стержне потерю устойчивости, называется критической силой N_Kp.

Для стержня, шарнирно-закрепленного по концам и нагруженного осевой сжимающей силой по Эйлеру,

, (7.1)

где – минимальный момент инерции сечения, м⁴;

– коэффициент приведения, зависящий от способа закрепления концов стержня;

– фактическая длина стержня (между закреплениями), м.

Из формулы (7.1) получим значения критических напряжений:

, (7.2)

где – площадь поперечного сечения стержня (без учета местных ослаблений), м²;

– расчетная (приведенная) длина стержня, м;

– минимальный радиус инерции сечения, м;

–гибкость стержня.

При допускаемые напряжения определяют по формуле

где – коэффициент запаса.

Это достигается умножением обычных на коэффициент продольного изгиба (см. формулу 3.11). Тогда .

Для определения гибкости , берется приведенная свободная длина l₀, зависящая от геометрической длины стержня и от характера закрепления концов его. На рис. 7.4 даны приведенные свободные длины при некоторых типах закрепления концов сжатых стержней. Чем меньше гибкость , тем ближе к единице коэффициент и тем полнее используется материал. Поэтому для стоек выгодно брать те сечения, у которых больше отношение , т. е. больше радиус инерции .

Рисунок 7.1 – Схемы закрепления концов стержня

Предельная гибкость стоек и колонн ограничена. Для основных стоек и колонн

≤ 120; для вспомогательных стоек ≤ 150.

Сечение стойки может быть сплошное или составное, состоящее из отдельных ветвей, соединенных планками или раскосной решеткой.

В сплошном сечении все центральные оси пересекают металл. Такие оси называют материальными.

В составном сечении имеется одна или несколько центральных осей, не пересекающих металл. Такие оси называют свободными.

В стойках составного сечения можно получать большие , однако при расчете гибкости таких стоек необходимо учитывать собственную гибкость отдельных ветвей сечения, так как за счет нее увеличивается общая гибкость стойки. Поэтому расчет стоек с составным сечением ведут по приведенной гибкости , учитывающей обычную гибкость и гибкость ветви

где – длина части ветви между закреплениями (планками или узлами крепления раскосов);

–радиус инерции ветви относительно оси, параллельной оси сечения стойки (х или у), относительно которой подсчитывается ( , если обе оси свободные).

Формулы и соотношения для расчета приведены в приложении Б, таблица Б1.

Тип сечения стойки выбирается конструктором в зависимости от назначения, величины и характера нагрузки (центральная, эксцентричная) и от приведенной свободной длины стойки .

На рис. 7.2 а, б, в приведены некоторые типы сечений стоек и колонн соответственно для малых (до 10 тс), средних (10…100 тс) и больших нагрузок (более 100 тс). Деление нагрузок на малые, средние и большие и пределы величин этих нагрузок приняты условно.