Рис. 8.36. Выполнение сварных швов

Плавность силового потока наиболее просто обеспечивается в листовых конструкциях.

В сварных конструкциях следует избегать такого устройства стыка, при котором между соединяемыми элементами остаются зазоры, так как это тоже вызывает концентрацию напряжений. Фланговые швы должны, где это возможно, заменяться лобовыми.

Рис. 8.37. Типы составных сечений балок

Для одних и тех же соединений влияние концентраторов различно и зависит от вида действующей нагрузки. Концентрации напряжений способствуют не только резкие изменения поперечных сечений, но и наличие острых углов, выемок и т. д. на пути силового потока. Особенно сильно концентраторы напряжений влияют на конструкции, воспринимающие многократно повторяющуюся переменную нагрузку.

Устранению возможности концентрации напряжений способствует применение сварных листовых конструкций с соединением элементов стыковыми швами с полным проваром корня шва и непрерывными продольными швами, выполняемыми автоматической сваркой. В связи с тем, что решетчатые конструкции из профильного проката, соединяемого главным образом угловыми швами, имеют высокий коэффициент концентрации напряжений, их рекомендуется применять только для кранов с режимами работы Л и С.

Стержни конструкций по характеру работы делятся на стержни, работающие в основном на изгиб — балки, и стержни, работающие главным образом на растяжение или сжатие от осевых усилий, — пояса и раскосы ферм.

Балки (рис. 8.37) должны иметь в качестве горизонтальных поясных не более одного листа, так как не представляется возможным обеспечить плотное прилегание листов по их ширине, что необходимо для слитности работы пояса. Толщина поясного листа не должна превышать 50 мм. Толщина листа вертикальной стенки балки принимается в зависимости от нагрузки и высоты балки в пределах 5—18 мм. В последнем случае ширина листов принимается из условий возможности проведения внутри балки сварочных работ. Высота балок определяется в соответствии с изложенным в параграфах 8.1 и 8.4.

Для получения необходимого момента сопротивления при условии рационального распределения металла по сечению и обеспечения наименьшей массы балки толщину поясных листов следует принимать больше толщины стенки. Это объясняется тем, что на значительной части высоты стенки ее сечение используется не полностью. Поэтому целесообразно толщину стенки принимать исходя из местной устойчивости, а горизонтальные листы, воспринимающие большую часть изгибающего момента, брать более толстыми.

Рис. 8.38. Установка ребер

Соединение между собой стенки и поясных листов должно производиться сплошными швами с катетом, не превышающим толщину стенки. При применении прерывистых швов следует иметь в виду, что на их концах возникает концентрация напряжений.

Соединение листов балок следует производить встык, избегая по возможности накладок. Наклонный под углом 45° (равнопрочный) стык вертикальной стенки устраивается для балок небольшой высоты. Прямой стык применяется в Сечениях с напряжениями в стенке, не превышающими расчетного сопротивления для шва на растяжение. При выполнении шва автоматической, полуавтоматической или ручной сваркой с подваркой корня шва допускается ” располагать шов в сечении с наибольшим изгибающим моментом. При необходимости установки накладок они должны выполняться со скосами для более плавной передачи усилий со стенки на накладки.

Стыки горизонтальных листов (особенно в растянутом поясном листе) выполняются равнопрочными. При автоматической или полуавтоматической сварке допускается применение прямых стыков.

Для того чтобы избежать концентрации сварных швов и их пересечения, соединять элементы (например, ребра жесткости со стенкой), как показано на рис. 8.38, а, можно только тогда, когда толщина листа превышает толщину шва более чем в 1,5 раза. При меньшей толщине элементы должны раздвигаться (рис. 8.38, б). При необходимости располагать их один против другого устанавливают с одной стороны прокладку (рис. 8.38, в).

Ребра жесткости и диафрагмы следует приваривать сплошными Двусторонними швами. Поскольку в большинстве случаев приварка Диафрагм в коробчатых балках возможна только по трем сторонам, Диафрагмы не приваривают к растянутому поясу. Повышенной усталостной прочностью обладает соединение диафрагмы с поясным листом через прокладку, как изображено на рис. 8.38, г.

На рис. 8.39 показаны соединения элементов рам, работающих Под действием сил, перпендикулярных их плоскости: из прокатного профиля (рис. 8.39, а) и из листа (рис. 8.39, б). Наивысшей усталостной прочностью обладает правая нижняя конструкция.

Рис. 8.39. Стыковые узлы рам

Рис. 8.40. Сечения гнутых профилей

Рис. 8.41. Сечения элементов ферм: а — и — для раскосов; а, б, ж — для поясов

Используемые в основном в балочных конструкциях и дающие значительную экономию металла и сварочных работ гнутые профили, которые изготовляются из тонколистовой, толстолистовой и полосовой стали, показаны иа рис. 8.40.

В качестве стержней используется профильный прокат, трубы, а также составные стержни, сечения которых показаны на рис. 8.41. Замкнутые трубчатые и коробчатые сечения стержней имеют большой радиус инерции и могут воспринимать более высокие сжимающие нагрузки, чем открытые угловые или швеллерные профили.

Рис. 8.42. Стыковые узлы ферм

Это видно из отношений их радиусов инерции к площадям поперечного сечения.

При небольших нагрузках на раскосы и в случаях, когда невозможно обеспечить их центровку, например при соединении раскосов непосредственно с поясом фермы (рис. 8.42, а), она может не выполняться, так как более важно исключить близкое расположение друг к другу швов соседних раскосов. При этом расстояние между швами должно быть не менее 2а (а — толщина шва). Сильно нагруженные стержни должны обязательно центрироваться. В этих случаях Для их соединения с поясами приходится применять фасонки. Расстояние между соседними сварными швами должно быть не менее 5а. Толщина фасонок принимается в зависимости от усилия в раскосе: 8 мм — при усилии до 20 тс, 10 мм — при 20—50 тс, 12 мм — при 50—75 тс и 14 мм — при 75—110 тс.
Соединение фасонки с поясом может быть выполнено внахлестку или встык. Наибольший эффект с точки зрения концентрации Напряжений и плавности силового потока дают фасонки, врезаемые в пояс (рис, 8.42, б). При больших нагрузках на раскосы рекомендуется либо смещать центровку, как показано на рис. 8.42, в, либо концы раскосов делать плоскими (рис. 8.42, г). При этом раскосы свариваются непосредственно друг с другом. При сплющивании концов труб исключается необходимость подгонки раскосов (рис. 8.42, д).