4.4Расчет соединительных элементов

Расчет проводится на воздействие поперечной силы Q. В качестве расчетного Q принимается наибольшее значение из фактического Q (см. рисунок 4.17) и фиктивной перерезывающей силы, вычисляемой по формуле

Q_ф=A^.F . (4.18)

Здесь F - площадь поперечного сечения стойки, см², А - коэффициент, А=200 для малоуглеродистых сталей и цветных сплавов, А=400 для низколегированных сталей. Тогда Q считается в ньютонах. В рассматриваемом примере Q_ф=52,94 кН > Q_п=8,39 кН (см. рисунок 4.17).

Рис.4.18– Расположение соединительных планок

Для обеспечения совместной работы ветвей колонны их соединяют планками. Размеры соединительных планок определяются расстоянием между ветвями: высота планки h_пл>b/2, толщина S_пл>b_o/50, но не меньше 6 мм (размеры по рисунку 4.18). В рассматриваемом случае для левой (по рисунку 4.16) ветви b_о^л=0,495 м, b^л=0,687 м, для правой ветви b_о^п=0,32 м, b^п=0,455 м. Из расчета получаются следующие размеры планок: h_пл^л=0,3435 м; S_пл^л=0,0099 м; h_пл^п=0,227 м; S_пл^п=0,0064 м. Принимаем следующие размеры: h_пл^л=0,35 м; S_пл^л=0,01 м; h_пл^п=0,23 м; S_пл^п=0,008 м.

Расстояние между планками по вертикали l_в выбирают по двум критериям: их прочности и гибкости ветви колонны между планками. В каждой планке возникает поперечная сила (см. рисунок 4.18)

(4.19)

и момент

. (4.20)

Напряжения в планке определяются традиционно: тогда следовательно, . Для выбранных размеров планок можно определить

Гибкость ветви между планками не должна быть выше 40. По определению гибкости , отсюда

Для уголка № 16/10/1,2 i_min=2,18 см, для швеллера № 30 i_min= =2,84 см, тогда

Принимаем меньшее значение l_в^л=174,4 см по первому критерию, а значение l_в^п=85 см – по второму критерию. Определяем требуемое число планок:

Принимаем n_л=13, n_п=28,тогда расстояния между планками

Проверяем поперечное сечение планки на срез. По (4.19) вычисляем поперечную силу Т и напряжения в планке:

;

Назначаем длину нахлестки планки на ветвь и проверяем прочность сварных швов. Перерезывающая сила Т (4.19) создает в сварном шве напряжения _Q,

, (4.21)

а изгибающий момент М (4.20) – напряжения

, (4.22)

направленные перпендикулярно _М. Результирующие напряжения в сварных швах считаются как геометрическая сумма:

Отсюда вычисляется требуемая величина нахлеста:

. (4.23)

Принимаем k равным толщине планки, а =0,7 при выполнении шва ручной дуговой сваркой. Определив по (4.10) М_пл^л=22,68 кН^.м, М_пл^п=11,25кН^.м и вычислив по (4.22) _Q^л=40,4 МПа, _Q^п=57,58 МПа и по (4.21) _М^л=91,73МПа, _М^п=87,07 МПа, вычислим по (4.23) а_л=4,14 см и а_п=4,19 см. Примем а=5 см в правой и левой ветвях колонны.

Вычислим уточненную гибкость колонны и проверим ее устойчивость по (4.2). Приведенная гибкость получается как совокупная гибкость всей колонны _к плюс гибкости ветвей, присоединяемых планками ₂ и ₄:

;

Проверяем устойчивость стойки по (4.2):

.