Файл: Прогрессивные стальные конструкции [сборник]..pdf

Исследования прочности и деформативности узлов в связи с их конструктивными особенностями

При оценке прочности узлов решающими были две ве­ личины: величина разрушающей нагрузки Рраз и значе­

ригеля и стойки берется меньшее значение из-двух). При этом расчетная нагрузка вычисляется в сечении, не­ посредственно примыкающем к стыку ригеля и стойки узла.

В ходе исследования выяснилось, что прочность уз­ лов зависит от конструкции стыка ригеля со стойкой, формы поперечного сечения элементов узла и взаимно­ го положения ригеля и стойки. Важнейшим .из этих фак­ торов является конструкция стыка (см. рис. 25). Напри­ мер, узлы 2, 2а, 3, За имели одинаковое поперечное сече­ ние ригеля и стойки, но узлы 2 и 2а были выполнены без усилений, а в узлах 3 и За имелись подкосы, что привело

к повышению разрушающей нагрузки и коэффициента прочности,-

Влияние подкосов было исследовано на Т-образных узлах, которые выполнялись в двух вариантах: с подко­ сами пли без них. Оказалось, что применение подкосов полого профиля, то есть замкнутых сварными швами по периметру, увеличивает разрушающую нагрузку в 1,75— 3.5 раза.

■При сравнении Г-образных узлов с гофрированным поперечным сечением (узлы 5, 5а, 6) выяснилось, что узел 5, не имеющий усилений, разрушился при нагрузке 10.5 тс, узел 6, имевший подкос открытого типа в виде швеллера со свободными полками, — при нагрузке 8,4 тс

из-за неудачной формы подкоса, у которого полки поте­ ряли устойчивость, узел 5а, выполненный’аналогично уз­ лу 5, но е диафрагмой, разрушился при нагрузке 29,-5 тс,

при этом коэффициент прочности оказался равным 1,045. Значение конструкции стыка выявляется также при сравнении Г-образных узлов шестигранного сечения (уз­ лы 10, 11, 11а): узел 11, у которого р.нгель соединялся со

стойкой «на ус» без усилений, разрушился при нагрузке 3 тс, в то время как узел 10 с непосредственным, без вы­

реза, примыканием ригеля к стойке — при нагрузке 13.5 тс, а узел 11а с диафрагмой — при нагрузке 22 тс.

93

Фарма поперечного сечения элементов, примыкающих к стыку, имеет меньшее значение для прочности узла, но следует отметить, что несмотря на то, что момент сопро­ тивления шестигранного сечения в испытанных узлах был на 15% больше, чем у прямоугольного сечения, и на 40%, чем у прямоугольного гофрированного, разрушаю­ щая нагрузка во всех случаях (при сравнении узлов с одинаковой конструкцией стыка) оказывалась у узлов |с шестигранным сечением меньшей, чем у узлов с другими формами сечения, из-за ipacnopa, возникающего в попе­ речном шестигранном сечении, представляющем собой две ломаные арки, соединенные пятами.

Взаимное расположение ригеля и стойки повлияло на

Рассмотрение характера разрушения рамных узлов показывает, что разрушение узлов происходило или изза потерн местной устойчивости (в узлах 1, 1а, 2, 2а, 3, За, 5, 5а, 6, 10, 11а) пли из-за образования трещин (в уз­ лах 11, 16, 17, 17а, 22, 23, 23а). При этом наблюдалась

такая последовательность развития напряженного со­ стояния: сначала рост концентрации напряжений в от­ дельных точках, затем появление пластических деформа­ ций и после этого потеря местной устойчивости или об­ разование трещин.

Для количественной оценки концентрации напряже­ ний в узлах был использован градиент концентрации на­ пряжений 7 — величина, характеризующая скорость па­

дения напряжения по мере удаления от места концентра­ ции напряжений. Выяснилось, что у Г-образных узлов прямоугольного полого сечения с соединением «на ус», без усилений, самым напряженным местом является внутренний входящий угол. Применение подкосов в Г- образных узлах снижает концентрацию напряжений, распространяя напряжения вдоль подкоса. Узлы с диаф­ рагмой не имеют пиков напряжений. У Г-образных узлов шестигранного сечения самым напряженным местом яв-

94

лйется место стыка среднего горизонтального ребра рителя со средним вертикальным ребром стойки.

У Т-образных узлов без подкосов пики напряжений образуются непосредственно у сварных швов, соединяю­ щих верх и н.из ригеля с пластинкой стойки, а у Т-образ­ ных узлов с подкосами — у верхнего края верхнего под­ коса и у нижнего края нижнего подкоса.

Возникновение и развитие пиков напряжений приво­ дит к образованию зон пластичности. У всех Г-образ- ных узлов внутренний входящий угол является зоной возникновения и развития пластических деформаций. У всех Т-образных узлов возникают две зоны пластично­ сти: у верхней и у нижней грани ригеля или соответст­ вующих краев подкосов. В узлах с диафрагмами распре­

равный отношению нагрузки, при которой появляются пластические деформации, к расчетной нагрузке (по ри­ гелю или стойке); коэффициент запаса пластичности уз­ ла &3.пл равный отношению разрушающей нагрузки к нагрузке, при которой появляются пластические дефор­ мации.

Значения показателей количественной оценки проч­ ности узлов, концентрации напряжений и величин зон пластичности в узлах приведены в табл. 24.

Определялась фактическая дсформативность рамных узлов по следующей методике:

снимались показания прогпбомеров, закрепленных па ригеле и стойке рамного узла;

определялись:

теоретические значения прогиба ригеля при условии его защемления;

тангенс угла поворота стойки в результате податли­ вости опорного закрепления и деформативиости стойки; прогиб собственно ригеля, исключая влияние поворо­

та всего узла; разности значения прогибов собственно ригеля (тео­

ретических и экспериментальных) для каждой ступени загружения;

95

to