Стыковое соединение растянутых стержней Советский патент 1993 года по МПК E04B1/38 E04B1/58 

Изобретение 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 и т. д.

Известно стыковое соединение швеллерных стержней под углом, включающее жестко прикрепленные к концам стержней фланцы, 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 долговечность за счёт расслаивания фланцев в z направлении в процессе ци йчес Шгб нагружен ия стыкового с о ёдин е нй я :из -§а н а лй; чия сварных швов как по толщйне фланцев, так и сварных швов, выполненных преимущественно поперек усилия.

Наиболее близким техническим реше- нием к заявленному объекту является стыковое соединение растянутых двутавровых стержней, включающие жестко прикрепленные к торцам стыкуемых стержней фланцы из прокатных тавров, стенки которых распо- ложены 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 долгбвёчш ю

ю

N

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 зоны окончания сварных швов, являющейся наиболее дефектным местом последних, с окончанием прорези в теле стержня, что не только резко увеличивает уровень концентрации напряжений в.этой зоне, но и способствует скоплению, в ней технологических дефектов сёарки, являющихся инициаторами возникновения усталостных трещин.

Цель изобретения - повышение устало- стной долговечности соединения.

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 расположёны в плоскости, перпендикулярной стенкам стержней, и соединены с ними сварными швами, а.их полки объединены между собой стяжными болтами и осевыё продольные прорези, которые согласно изобретению, выполнены в стенках фланцев ив них 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 Kf, где Kf - катет сварного шва.

На фиг. 1 изображено стыковое соединение растянутых стержней двутаврового сечения; на фиг. 2 - один из стыкуемых стер- жней перед сборкой; на фиг. 3 - вид по стрелке А на фиг. 2..

Стыковое соединение растянутых Стержней 1 двутаврового сечения включйет жестко прикрепленные к последним фланцы 2, 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 перпендикулярной 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 Kf, где Kf - катет сварного шва 6. ; ; ;; ;;.. . ;

При жестком соединении каждой стенки 5 стержня 1 со стенкой 3 фланца 2 выполнение на концевой части стенки 3 последнего свободного участка 7 заявляемой 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

фланца 2. Это приводит к повышению уста- лостной долговечности соединения за счет отсутствия в указанной зоне исходного тре- щинрподобного 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

0 соединения стенки 3 фланца 2 со стенкой 5 стержня 1 минимального уровня конструктивной концентрации напряжений. Это обеспечивается путем создания возможности свободного деформирования металла в

5 зоне возможного зарождения и развития усталостных трещин.

Полки 8 стержня 1 приварены к полке 9 фланца 2. Между собой фланцы 2 стыкуемых стержней 1 жестко соединены по полке 9

0 посредством стяжных болтов 10, установленных в отверстия 11.

Для повышения качества изготовления фланцевого соединения, а также точности соединения фланца 2 со стенкой 5 стержня

5 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 полу- отверстия.с. Стыковое соединение растянутых стер- .

0 жней двутаврового сечения включают в работу следующим образом.

В стенке 3 каждого фланца 2 выполняют осевую продольную прорезь 4 при помощи дисковых пил и производят разделку бере5 гов прорези 4 под сварку при помощи фрезеровки. 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

0 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 выполнений прорези 4 в стенке

5 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 под сварку. При этом, для обеспечения

0 качественного контакта полки 9 фланца 2 со стенкой 5 стержня 1, в стенке 5 выполняют вырез 13.

: После этого в осевую продольную прорезь 4 фланца 2 заводят стенку 5 стержня 1,

5 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 6 участком

7, длиной, равной 1,5 - 2,0 Kf, где Kf - катет сварного шва. Это позволяет исключить торцевую обварку стенки 3 фланца 2, а следовательно, исключить и возникающие в зо- не обварки подрезы, являющиеся инициаторами зарождения и развития уста- лостных 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 надежности и долговечности зданий и сооружений были проведены экспериментальные исследования по оценке усталостной долговечности указанных технических решений, результаты которых приведены в таблице.

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.

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, отличающееся 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 рав на 1,1 - 1,3 толщины стенки стержня, а концевые части стенок фланцев имеют свободные участки длиной, равной 1,5 - 2,0 Kf, где Kf- катет сварного шва.

f 8. t3

И

X

Фиг.1