Угловой горячекатаный профиль Советский патент 1987 года по МПК B21B1/08 B21B108/06 

Изобретение относится к прокатном производству, в частности к изготовлению на сортопрокатных станах горячей прокатки стального углового профиля, используемого в качестве несущего конструкционного материала в различных отраслях машиностроения и строительства.

Целью изобретения является уменьшение металлоемкости горя 4екатаного углового профиля и повьшение его несущей способности в условиях продольного сжатия.

На фиг. 1 показана первая модификация предлагаемой формы поперечного сечения горячекатаного углового профиля; на фиг. 2 - то же, вторая модификация предлагаемой формы углового профиля; на фиг. 3 - то же третья модификация.

Условные обозначения: b - ширина полок угловых профилей (фиг.1 и 2); t - толщина полки равнотолщинного

углового профиля (фиг. 1); t , и

Ч соответственно толщина полки с уклоном в начале и в конце (по фиг. 2 и 3)i Ь| - основная часть ширины полки с уклоном (фиг. 3), Ъ - подогнутая часть ширины полки с уклоном (фиг. 3); D, и D - диаметры вписываемых окружностей в угловую зону профиля; г - радиус сопряжения внутреннего выпуклого участка с полками профиля.

Профиль содержит полки 1 и участо 2 сопряжения внутренних граней полок

В связи с отсутствием достоверного метода теоретического расчет на устойчивость длинных сжатых угловых стержней, изготавливаемых из реальных упругих материалов, единственно надежным критерием эффективности (экономичности) той или иной формы поперечного сечения углового профиля могут служить результаты натурных экспериментов. С их помощью может быть установлено отношение действительной несущей способности уголка к площади его поперечного сечения (массе одного метра) для конкретных условий закрепления концов сжимаемог стержня заданной длины. Чем выше это удельньй показатель, тем выгоднее конструктивная форма поперечного сечения углового профиля.

Проведенные исследования показали, что при сжатии углового профиля

в опасном сечении (посредине длины стержня) рабочие напряжения распределяются неравномерно: максимальных значений они достигают в наиболее жестком месте профиля - на участке взаимного сочленения полок, заметно уменьшаясь по направлению к их сво- бодньм концам.

IQ Кроме того, экспериментально подтверждено известное мнение о том, что общей потере устойчивости сжатого уголка поедшествуют вначале упругая, а затем упругопластическая изгибно15 крутильная деформации стержня. В свою очередь, сопротивление продольному скручиванию сжатого углового стержня в значительной степени характе-. ризуется размером диаметра окружности, вписываемой в угловую часть поперечного сечения профиля, в четвертой степени.

Установлено, что, с точки зрения обеспечения устойчивости сжатого уг-У

25 лового стержня, его сечение функцио- . нально может быть разделено на две части: первую - наиболее жесткую зону, включающую участок взаимного сочленения полок (угловая часть) и

30 прилегающие к нему близлежащие участки полок, и вторую - значительно менее жесткую зону, включающую концевые участки полок.

20

5

0

5

0

5

Первая зона воспринимает подавляющую часть общей сжимающей нагрузки и практически полностью обеспечивает сопротивление углового профиля продольному скручиванию, а вторая зона (концевые участки полок) выполняет преимущественно функцию ребер жесткости в двух взаимно перпендику- - лярных плоскостях, обеспечивая до наступления критической нагрузки устойчивость (прямолинейность) первой .зоны. Собственная устойчивость второй зоны при работе на продольное сжатие относительно невелика и приближается к устойчивости сжатой с торцов длинной пластины.

Эксперименты показали цел сооб- разность концентрации увеличенного количества металла в угловой зоне профиля, где сжимающие рабочие напряжения достигают наибольших значений в опасном сечении сжатого стержня. Кроме того, целесообразно выполнят; внутреннее сопряжение полок выпуклой формы, ограниченной частью дуги

окружности увеличенного диаметра D Для повышения местной устойчивости концы полок могут быть подогнуты внутрь профиля таким образом, чтобы продолжения наружных и внутренних граней подогнутых концов полок соответственно друг с другом составляли острый угол с расположением их вершин с внешней стор.оны профиля.

В качестве примеров конкретного выполнения предлагаемого углового профиля, эквивалентного по несущей способности стандартному профилю с номинальными размерами 100x100x10 мм и радиусом дуги внутреннего сопряжения R 12 мм, выпуклость которой обращена внутрь профили, могут служить усиленные угловые профили предлагаемых модификаций.

Первая модификация (фиг. 1): b 100 мм, t 9,1 мм, внутреннее сопряжение полок выполнено выпуклой дугой окруж ности радиуса R, 10 мм, мм.

Уменьшение металлоемкости этого профиля из угловой стали по сравнению со стандартным профилем составляет 5,6%. При этом площадь сечения наиболее нагруженной угловой зоны увеличивается с 371 до 423 мм, т.е на 14% а диаметр вписываемой в угловую зону профиля окружности возрастает с 15,8 до 20 мм. При этом сопротивление углового стержня про- дольному скручиванию повышается в (20:15,8) 2,56 раза.

Вторая модификация (фиг. 2); рав- ньй по несущей способности сжатому стандартному угловому профилю ЮОх хЮОхЮ мм предлагаемый профиль имеет размеры сечения b 90 мм, t 1.0,3 мм, t 7.5 мм с радиусом вьтуклой дуги сопряжения вписанной окружности R 12 мм и г 3 мм .

Металлоемкость этого равнопрочного профиля меньше стандартного на 13,6%. Сопротивление продольному скручиванию больше, чем у стандартного уголка, в 5,2 раза.

Третья модификация (фиг. 3): равный по несущей способности сжатому

стандартному угловому профилю 1ООх хЮОхЮ мм предлагаемый профиль имеет размеры сечения: Ь, 78 мм, Ь 12 мм, t, 10 мм, tj 7.2 мм, радиус выпуклой дуги .сопряжения вписанной окружности К,., 12 мм и г. 3 мм.

Металлоемкость этого равнопрочного углового профиля меньше, чем у стандартного на 16,2%. Сопротивление продольному скручиванию больше, чем у стандартного уголка, в 5 раза.

Наиболее вероятные объекты применения усовершенствованных профилей угловой стали; опоры линий электропередач,, контактных сетей электрофи- цированного железнодорожного транспорта, стрелы автокранов, башенные краны и т.п.

Таким образом, применение предлагаемых профилей проката позволит уменьшить металлоемкость конструкции на 5-16% без снижения ее несущей способности.

Формула изобретения

1.Угловой горячекатаный профиль, содержащий в поперечном сечении две полки, наружные поверхности которых при пересечении между собой составляют прямой угол, и внутренний участок их взаимного сопряжения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения металлоемкости профиля и повьштения его несущей способности, сопряжение обеих полок с внутренней стороны профиля выполнено выпуклым участком дуги окружности, вписанной

в угловой участок профиля.

2.Профиль по п. 1, отличающийся тем, что каждая полка с внутренней стороны профиля имеет ук-. лон в сторону концов полок.

3.Профиль по пи. 1 и 2, отличающийся тем, что концы полок выполнены с подгибом внутрь,профиля ,

фув./

Фи.г

Изобретение относится к прокатному производству в частности к изготовлению на сортопрокатных станах горячей прокатки стального углового профиля, используемого в качестве несущего конструкционного материала в различных отраслях машиностроения и строительства. Целью изобретения является уменьшение металлоемкости углового горячекатаного профиля и повышение его несущей способности в условиях продольного сжатия. Профиль состоит из двух полок, сопряженных между собой под прямым углом. Особенностью конструкции является выполнение внутреннего сопряжения между полками выпуклой частью дуги окружности, вписанной в угловой участок профиля. Полки могут выполняться как равнотолщинными, так и с уклоном в сторону концов полок, а также с подгибом концов полок внутрь профиля. Это позволяет значительно увеличить жесткость угловой зоны профиля, повысить сопротивление сжатого стержня скручиванию вокруг его продольной оси, что придает высокую устойчивость конструкциям, выполненным из этих профилей. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л с 00, ел СП оо

Редактор А.Маковская

Составитель И.Зуев

Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5737/8Тираж 481 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фие.З