Стыковое соединение растянутых стержней — SU 1789624 (original) (raw)
(51) 5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ и которых распорпендикулярной динены с нимилки обьединены лтами, и осевые ого соединения стна ядолговечК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРР 1174537, кл, Е 04 В 1/38, 1983,Авторское свидетельство СССРМ. 1105587, кл, Е 04 В 1/38, 1983.Авторское свидетельство СССР(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 монтажногосоединения растянутых поясов решетчатых циклически нагруженныхсварных 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 долголерей, 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 продольныепрорези выполнены в стенках фланцев, в которых размещены стенки стержней. Толщина стенки каждого фланца равна 1,1 - 1,3 толщины стенки стержня, а концевыечасти стенок ф фланцев имеют свободные участки длиной 1,5-2,0 К, где Кг - катет сварного шва. (ЛС: вечность за счетрасслаиванйя фланцев в г направлении в процессе" цикличеЫогбйа- " фЧ гружения стыкового соединения"из-зайалй= " СО чия сварных швовкак по толщине флайцев, фО так и сварных швов, выполненных преиму- О, щественно поперек усилия яНаиболее близким техническим реше- нием к заявленному объекту является стыковое соединение растянутых двутавровых" стержней, включающие жестко прикрепленные к торцам стцкуемых стержней фланцы , -д из прокатныхтавров, стенк ложены в плоскости, пе стенкам стержней, и сое сварными швами, а их помежду собой стяжными бопродольные прорези.Недостатком известнявляется его низкая усталность 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 только резко увеличивает уровень концентрациинапряжений в этой зоне, но и способ ствует скоплению, в ней технологических дефектов сварки, являющихся инициаторами возникновения усталостных трещин.Цель изобретения - повышение усталостной долговечностй соединения. . 15 Поставленнаяцель 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 объединены между собой стяжными болтами иосевь 1 е продольные прорези, которые согласно изобретению, выполнены в 20 25 стенках фланцев и в них размещены стенки стержней, при, этом толщина стенки каждого фланца равна 1,1 - 1,3 толщины стенкистержня, а концевые части стенок фланцев 30 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 К, где К - 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 включает жестко прикрепленные к последним фланцы 2, 40 выполненные из прокатных тавров. В стенках 3 фланцев 2 выполнень 1 осевые продольные прорези 4. в которых размещены стенки 5 стыкуемых стержней 1. Причем стенки 3 фланцев 2 расположены в плоскости пер пендикулярной стенкам 5 стержней 1 и соединены с последними сварными швами б, При этом концевые части стенок 3 фланцев 2 имеют свободные участки 7 длиной, равной 1,5 - 2,0 К, где К - 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 фланца 2, Это приводит к повышению усталостной долговечности соединения за счетотсутствия 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 усталостных трещин.Полки 8 стержня 1 приварены к полке 9фланца 2, Между собой фланцы 2 стыкуемыхстержней 1 жестко соединены по полке 9 посредством стяжных болтов 10, установленных в отверстия 11,Для повышения качества изготовления фланцевого соединения, а также точности соединения фланца 2 со 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 выполняют осевую продольную прорезь 4 при помощи дисковых пил и производят разделку берегов 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 вырез 12, имеющий форму круглого отверстия. Причемвырез 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 довыреза 12, В полке 9 фланца 2 выполняют отверстия 11 под стяжные болты 10. Затемвыполняют разделку кромок торцов стержней 1 под сварку. При этом, для обеспечения 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; 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 участком1789624 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 обвар ки 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 кото 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, отл и ч а ю щ е е с ятем, 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 свободныеучастки длиной, равной 1,5 - 2,0 Кг. где К- катет сварного шва,Суммарный ресурс до- достижения трещиной критической длины Тип фланцевого соединения в зоне обрыва ребра жесткостинач=10- 15 мм Зойа обрыва ребра жесткости155 х 10 циклов Зона обрыва ребра жесткости, т,е. стенкифланца 50 о Число циклов до обнаружения усталостной треиныв зоне сплавления фланца со стержнем,1 нач=10- 15 мм 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 Повышение ресурса по сравнению с прототи- пом3789624 тавитель В,Забелинред М.Моргентал Корр ор Т,Иванова Лисина П ственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина аказ 332 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5