X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

В соответствии с указаниями п.5.7 «Рекомендаций по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных конструкций» [1] прочность фланцевых соединений элементов замкнутого профиля, подверженных центральному растяжению, считается обеспеченной, если:

(1)

Где N – внешняя нагрузка на соединение; n – количество болтов в соединении; k – коэффициент, значение которого следует принимать по таблице 5 [1]; В_р - расчетное усилие растяжения болтов, определяемое по формуле:

(2)

где R_bh – расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов; Abn – площадь сечения болта нетто.

В качестве примера рассмотрим фланцевое соединение нижнего пояса стропильной фермы типа «Рыбка» (рис.1). В рамках исследования предполагаем, что поперечная сила и изгибающий момент в узле (рис.2) отсутствуют.

Рисунок 1 – Геометрическая схема стропильной фермы типа «Рыбка»

Рисунок 2 – Конструкция фланцевого соединения

Профиль присоединяемых элементов – гнутый замкнутый сварной квадратный профиль 300х12 по ГОСТ 30245-2003 из стали марки С245 с расчетным сопротивлением стали растяжению R_y = 240МПа и временным сопротивлением стали разрыву R_un = 363МПа, площадь сечения трубы A= 108,1 см²;

Усилие растяжения, действующее на соединение, N = 1756,9 кН;

Материал фланца – сталь марки С345 по ГОСТ 19903-74 с расчетным сопротивлением растяжению R_y = 280МПа и нормативным сопротивлением R_yn = 285МПа. Толщина фланца t = 40мм;

Болты высокопрочные М27 по ГОСТ Р 52643 из стали 40X «Селект». Площадь сечения болта нетто Abn = 459 мм², расчетное сопротивление растяжению R_bh = 755 МПа.

Исходя из формулы (1), определим необходимое количество болтов n в соединении:

(3)

Для симметричного расположения болтов в узле, их количество в соединении принимаем n = 8шт. Выбранная конструкция узла показана на рис. 2.

В соответствии с п.5.10 [1] расчет прочности сварных швов соединения фланца с элементом конструкции следует выполнять с учетом глубины проплавления корня шва на 2 мм по трем сечениям:

- по металлу шва

; (4)

Где β_f – коэффициент, определяемый по таблице 39 «СП 16.13330.2011» [2], принимаем β_f = 0.7; k_f – катет шва, равный 12 мм; L_w – расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм, принимаем равным 1190 мм; R_wf – расчетное сопротивление металла шва, определяемое по таблице Г.2 [2], принимаем равным 215 МПа; γ_wf - коэффициент условий работы шва, принимаем равным 1,

(условие выполнено)

- по металлу границы сплавления с профилем

(5)

(условие выполнено)

- по металлу границы сплавления с фланцем в направлении толщины проката

(6)

(условие выполнено)

β_z– коэффициент, определяемый по табл. 39 [2], принимаем равным единице;

γ_wf, γ_wz – коэффициенты условий работы шва, также принимаем равными 1;

γ_с – коэффициент условий работы сварного соединения, γ_с = 1;

R_wz – расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу границы сплавления с профилем, определяется по формуле:

(7)

R_th– расчетное сопротивление растяжению стали в направлении толщины фланца, определяется по формуле:

, (8)

где R_u – расчетное сопротивление стали фланца по временному сопротивлению, для стали С345 R_u = 450МПа.

В соответствии с п.5.8 [1] прочность фланцевых соединений элементов замкнутых профилей на действие местной поперечной силы Q_м следует проверять по формуле:

(9)

где R_j – контактные усилия, принимаемые равными ;

µ - коэффициент трения соединяемых поверхностей фланцев, определяемый по табл. 42 [2], принимаем µ = 0.58;

B₀ – расчетное усилие предварительного натяжения болта, определяемое по формуле:

(10)

При отсутствии местной поперечной силы в расчет вводится условное значение:

(11)

Согласно формуле (9) получаем:

(условие выполнено)

Выбранная конструкция узла отвечает всем требованиям действующих рекомендаций по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструкций [1].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Рекомендации по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструкций/ ЦНИИПроектстальконструкция им. Мельникова, Москва, 1989г.

2. СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*».

3. Волошин А.А., Григорьев Г.Т. Расчет и конструирование фланцевых соединений: Справочник. – 2 – е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. – 125 с.

Код для цитирования: Скопировать