Стыковое соединение растянутых стержней

 

Использование: в монтажных соединениях растянутых поясов решетчатых циклически нагруженных сварных конструкций, преимущественно пролетных строений галерей , эстакад, мостов, ферм покрытия промышленных зданий с подвесными кранами. Сущность изобретения: стыковое Соединение растянутых стержней двутаврового сечения включает жестко прикрепленные к торцам стыкуемых стержней фланцы из прокатных тавров, стенки которых расположёны в плоскости, перпендикулярной стенкам стержней, и соединены с ними сварными швами, а их полки объединены между собой стяжными болтами, и осевые продольные прорези. Осевые продольные Прорези выполнены в стенках фланцев, в которых размещены стенки стержней. Толщина стенки каждого фланца равна 1,1-1,3 толщины стенки стержня, а коЩёТые части стенок фланцев имеют свободные участки длиной 1,5-2,0 Kf, где Kf - катет сварного шва.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 04 В 1/38, 1/58

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4913394/33 (22) 20,02.91 (46) 23.01.93. Бюл. N. 3 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им, Г.И. Носова (72) К.И. Еремин (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1174537, кл. Е 04 В 1/38, 1983, Авторское свидетельство СССР

N. 1105587, кл, Е 04 В 1/38, 1983.

Авторское свидетельство СССР . N 1671812, кл. Е 04 В 1/58. 1989. (54) СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ РАСТЯНУТЫХ СТЕРЖНЕЙ (57) Использование: в монтажных соединениях растянутых поясов решетчатых циклически нагруженных сварных конструкций, преимущественно пролетных строений гаИзобретение относится к области строительства и может быть использовано при выполнении монтажного соединения растянутых поясов решетчатых циклически нагруженных сварных конструкций, преимущественно. пролетных строений галерей. эстакад, мостов, ферм покрытия промышленных зданий с подвесными кранами ит. д.

Известно стыковое. соединение швеллерных стержней под углом, включающее жестко прикрепленные к концам стержней флаьщы, соединенные между собой стяжными болтами. Причем стенки швеллерных стержней прикреплены к фланцам впритык. а соединение полок с фланцами выполнено внахлест на их боковые грани.

Недостатком данного стыкового соединения является низкая усталостная долго„„Ы „„1789624 А1 лерей, эстакад, мостов, ферм покрытия промышленных зданий с подвесными кранами.

Сущность изобретения: стыковое соедине-ние растянутых стержней двутаврового сечения включает жестко прикрепленйь е к торцам стыкуемых стержней фланцы иэ прокатных тавров, стенки которых расположены в плоскости, перпендикулярной стенкам стержней, и соединены с ними сварными швами, а их полки объединены между собой стяжными болтами, и осевые продольные прорези, Осевые продольные прорези выполнены в стенках фланцев, в которых размещены стенки стержней. Толщина стенки каждого фланца равна 1,1 — 1,3 толщины стенки стержня, а концевые части стенок фланцев имеют свободные участки длиной

1,5-2,0 К, где К вЂ” катет сварного шва. вечность за счет расслаиванйя фланцев в z направлении в процессе" цикличеСкого йа= гружения стыкового соединения "из - эа йалй= " QQ чия сварных швов kàê rio толщине флайцев, так и сварных швов, выполненных преиму- 0, щественно поперек усилия.

Наиболее близким техническим реше- нием к заявленному объекту является cTbfKQвое соединение растянутых двутавровых" стержней, включающие жестко прикреплен- ные к торцам стыкуемых стержней фланцы из прокатных тавров, стенки которых расположены в плоскости, пЕрпендикулярной стенкам стержней, и соединены с ними сварными швами, а их полки объединены между собой стяжными болтами, и осевые продольные прорези.

Недостатком известного соединения является его низкая усталостная дол*говеч- —

1789624 ность за счет выполнения прорези в стенке стержня, что приводит к его ослаблению и образованию концентратора напряжений в наиболее нагруженном участке стыкового соединения, а также за счет совмещения 5 зоны окончания сварных швов, являющейся наиболее дефектным местом последних, с окончанием прорези в теле стержня, что не толька резко увеличивает уровень концентрации напряжений в этой зоне, но и способствует скоплению, в ней технологических дефектов сварки, являющихся инициаторами возникновения усталостных трещин.

Цель изобретения — павышекие усталостнай долговечкостй соединения. . 15

Поставленная цель достигается тем, что в стыковом соединении растянутых стержней двутаврового сечения, включающем жестко прикрепленные к торцам стыкуемых стержней фланцы из прокатных тавров, стенки которых расположены в плоскости, перпендикулярной стенкам стержней, и соединены с йими сварными швами, а их полки обьедикены между собой стяжными болтами и осевь1е продольные прорези, которые согласно изобретению, выполнены в

25 стенках флакцев и в них размещены стенки стержней, при, этом толщина стенки каждого фланца равна 1,1 — 1,3 толщины стенки стержня, а концевые части стенок фланцев З0 имеют свободные участки, длиной равной мой длины позволяет исключить обварку стенки 3 фланца 2 по его контуру, а следовательно, исключить являющиеся инициатором возникновения усталостных трещин подрезы в зоне обварки торца стенки 3

1,5 — 2,0 Kj. где Kt — катет сварного шва, На фиг. 1 изображено стыковое соединение растянутых стержней двутавравого сечения; на фиг. 2 — один из стыкуемых стер- 35 жней перед сборкой; на фиг. 3 — вид по стрелке А на фиг, 2.

Стыковое соединение растянутых стержней 1 двутаврового сечения включает жестка прикрепленные к последним флакцы 2, 40 выполненные из прокатных тавров. В стенках 3 фланцев 2 выполнены осевые продольные прорези 4. в которых размещены стенки

5 стыкуемых стержней 1. Причем стенки 3 фланцев 2 расположены в плоскости пер- 45 пендикулярной стенкам 5 стержней 1 и соединены с последними сварными швами 6.

При этом концевые части стенок 3 фланцев

2 имеют свободные участки 7 длиной, равной 1,5 — 2,0 Kt, где К вЂ” катет сварного шва 50

6.

При жестком соединении каждой стенки 5 стержня 1 со стенкой 3 фланца 2 выполнение на концевой части стенки 3 последнего свободного участка 7 заявляе- 55 фланца 2, Это приводит к повышению усталостной долговечности соединения за счет отсутствия в указанной зоне исходного трещиноподобного дефекта, Толщина стенки 3 каждого фланца 2 равна 1,1 — 1,3 толщины стенки 5 стержня 1.

Такое соотношение размеров элементов обеспечивает повышение долговечности соединения за счет создания в зоне соединения стенки 3 фланца 2 со стенкой 5 стержня 1 минимального уровня конструктивной концентрации напряжений. Это обеспечивается путем создания возможности свободного деформирования металла в зоне возможного зарождения и развития усталастных трещин.

Полки 8 стержня 1 приварены к полке 9 фланца 2. Между собой фланцы 2 стыкуемых стержней 1 жестко соединены по полке 9 посредством стяжных болтов 10, установленных в отверстия 11.

Для повышения качества изготовления фланцевага соединения, а также точности соединения фланца 2 са стенкой 5 стержня

1 в стенке 3 фланца 2 может быть выполнен вырез 12 в виде круглого отверстия, а в стенке 5 стержня 1 — вырез 13 в виде полуотверстия.

Стыковое соединение растянутых стержней двутавроваго сечения включают в работу следующим образом.

В стенке 3 каждого фланца 2 выпал ня ют осевую продольную прорезь 4 при помощи дисковых пил и производят разделку берегов прорези 4 под сварку при помощи фрезеравки, Для повышения точности и качества" выполнения прорези 4 на всю высоту стенки 3, т, е, до полки 9 фланца 2, в стенке 3 последнего может быть выполнен вырез 12, имеющий форму круглого отверстия. Причем вырез 12 выполняется так, чтобы внутренняя грань полки 9 фланца 2 являлась касательной к вырезу 12. Это позволит при выполнении прорези 4 в стенке

3 фланца 2 диск пилы доводить только до выреза 12, В полке 9 фланца 2 выполняют отверстия 11 под стяжные болты 10. Затем выполняют разделку кромок торцов стержней 1 пад сварку. При этом, для обеспечения качественного контакта полки 9 фланца 2 са стенкой 5 стержня 1, в стенке 5 выполняют вырез 13, После этого в осевую продольную прорезь 4 фланца 2 заводят стенку 5 стержня 1; центрируют оси соединяемых элементов и приваривают фланец 2 к стержню 1. При этом концевые части стенки 3 фланца 2 в зоне контакта со стенкой 5 стержня 1 выполняют с противоположных сторон последнего со свободным от сварных швов б участком

1789624

7, длиной, равной 1,5 — 2,0 К, где Кг — катет сварного шва. Это позволяет исключить торцевую обварку стенки 3 фланца 2, а следовательно, исключить и возникающие в зоне обварки подрезы, являющиеся инициаторами зарождения и развития усталостных трещин.

После этого полки 9 фланцев 2 стыкуемых стержней 1 соединяют между собой стяжными болтами 10.

Для обоснования преимущества заявляемого стыкового соединения растянутых стержней двутаврового сечения по сравнению с прототипом в лаборатории

5 надежности и долговечности зданий и сооружений были йроведены экспериментальные исследования по оценке усталостной долговечности указанных технических решений, результаты кото10 рых приведены в таблице.

Формула изобретения

Стыковое соединение растянутых стержней двутаврового сечения, включающее жестко прикрепленные к торцам стыкуемых стержней фланцы из прокатных тавров, стенки которых расположены в плоскости, перпендикулярной к стенкам стержней, и соединены с ними сварными швами, а их полки объединены между собой стяжными болтами, и осевые продольные прорези, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения усталостной долговечности, осевые продольные прорези выполнены в стенках фланцев, в которых размещены стенки стержней, при этом толщина стенки каждого фланца равна 1,1 — 1,3 толщины стенки стержня, а концевые части стенок фланцев имеют свободные участки длиной, равной 1,5 — 2,0 Кг. где К вЂ” катет сварного шва, Суммарный ресурс додостижения трещиной критической длины

Тип фланцевого соединения

Повышение ресурса по сравнению с прототипом в зоне обрыва ребра жесткости

1нач=1015мм

Зойа обрыва ребра жесткости

115х10 циклов

180х10 циклов

140х10 циклов

Прототип

270х 10 циклов

Изобретение

155х10 циклов

Зона обрыва ребра жесткости, т,е. стенки фланца

50 Я

Число циклов до обнаружения усталостной треины в зоне сплавления фланца со стержнем .

I нач=1015мм

Зона, в которой трещина быстрее всего достигла критической длины при испытаниях узлов

Зона, в которой возможно развитие трещин до критической длины

1. Зона обрыва ребра жесткости.

2, Зона сплавления фланца со сте жнем

Зона обрыва ребра жесткости (стенки фланца)

2.Зона сплавления фланца со сте жнем t789624

Составитель B,Забелин

Техред М.Моргентал Корректор C,Ëècèíà

Редактор Т,Иванова

Заказ 332 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101