СОЕДИНЕНИЙ

45. Деформации и напряжения при сварке тавровых сечений

При изготовлении сварных тавров, составленных из двух листов, возникают деформации стенки и пояса тавра. Стенки тавра изгибаются в своей плоскости, определяя таким образом и общие деформации пояса, который кроме того получает деформации, вы­ходящие из его плоскости и рассмо­тренные в гл. VII (§ 44). Схема дефор­мации таврика, сваренного из двух ли­стов, показана на рис. 163, а.

Величина общих деформаций в пло­скости вертикальной стенки тавра при­ближенно может быть определена при помощи формул для случая сварки встык двух листов разной ширины, если сварку тавра представить себе, как сварку встык двух листов разной ширины и разной толщины (рис. 163tf):

СТеНКИ ШИРИНОЙ /її И ТОЛЩИНОЙ Oj и

пояса шириною h.2 и толщиною В.

При обычных соотношениях раз­меров полки и стенки тавра момент инерции поясного листа относительно оси х2—а'2 весьма мал по сравнению с моментом инерции стенки (Д) или всего тавоа (/I ), так ЧТО сопротивлением Рис* 1Г)3- Деформации тавро - пояса изгибу стенки обычно можно вых сечен|“ "ї”ма МХ °Пре*

^ * ДСЛ СпИН*

пренеоречь.

Тогда, принимая /2 = 0 прогиб тавра, вызванный неуравно­вешенностью моментов стенки и пояса, может быть выражен [пользуясь формулой (10) на стр. 131]:

/м — (Сцр, CnpJ-j^- • ~g - - Н. О. Оксрблом. 2381.

Прогиб наружной кромки стенки тавра при этом составит [формулы (11) и (13) на стр. 131 и 132]:

/ст — ft /м— £СпР, (Спр, Спр,)

где С, ф,—конечная кривизна стенки при сварке встык полос рав­ной ширины; ,

СПр—конечная кривизна стенки при наплавке валика на кромку.

Последняя формула приводит к обычному прогибу или на­плавке валика на кромку полосы, если полка у тавра будет отсутствовать и, следовательно, f±=Iv Тогда, действительно:

f—с — (с —С 1—1— С —

J —J^np, >np, ^npj 1^ g —'-упр, g •

В то же время, если допустить, что пояса тавра будут бес­конечно жестки, то:

а=ои /-с;£.

т. е. прогиб стенки будет такой же, как в случае приварки ли­ста к бесконечно жесткой плите или в случае сварки стенки встык с листом такой же ширины.

Пользуясь формулой для стрелки прогиба стенки тавра, мо­жно определить основные деформации тавра, которые имеют наибольшее значение для его работы. При мощных поясах или необычных размерах стенки и пояса указанная формула может оказаться недостаточно точной, и тогда надо пользоваться фор­мулой (10) в ее общем виде, но используя для величин Спрз и Спр2 значения, полученные при наложении швов и валиков па часть ширины полосы.

Из приведенной формулы видно, что стрелка прогиба стенки зависит от соотношения моментов инерции стенки и всего тав­рового сечения, а также от кривизны, которая могла бы быть получена стенкой при наплавке валика на ее кромку и при сварке встык с полосой такого же сечения. Как то следует из приведенной формулы, стрелка прогиба может быть как поло­жительной, так и отрицательной. Действительно, после простей­ших преобразований формула для стрелки прогиба может быть приведена к виду:

f = [0 ~~ "fc)Cnpl + 7ІСпр'] Т •

Так как значения кривизны СПр, и СпРі различных знаков, то, очевидно, что в зависимости от коэфициентов при Спр, и CnPl и стрелка прогиба может быть как положительной, так и отри­цательной. При малых отношениях коэфициент при первом

члене в квадратных скобках близок к единице, тогда как при вто­ром члене коэфициент весьма мал. Поэтому стрелка прогиба будет иметь знак, соответствующий кривизне СпРі, т-е. стрелка будет отрицательная (вогнутость кромки стенки). При больших

значениях - у коэфициент при первом члене квадратных ско­бок будет мал, а при втором члене — велик. Соответственно, знак стрелки будет положительный (выпуклость наружной кромки).

Так как обычно отношение - jj - достаточно велико, то при

обычных соотношениях размеров тавровых сечений имеет место положительная стрелка прогиба наружной кромки стенки тавра (рис. 163).

Непосредственно из формулы следует, что совпадение швов с центром тяжести сечения еще не дает возможности избежать изгиба стенки тавра, и, следовательно, этот весьма распро­страненный рецепт следует признать не обоснованным. Как то следует из формулы для /, для отсутствия прогиба стенки тавра необходимо, чтобы существовало равенство:

(х fe)c’"p‘= Спр'

ИЛИ

с прі __ 1_________ 1

<р, '■ ‘

Распределение напряжений в стенке таврового сечения, оче­видно, будет иметь тот же характер, что и в случае сварки встык полос разной ширины, приближаясь в сечениях с малыми поясными листами к распределению напряжений, имеющемуся при наплавке валика на кромку. Экспериментальные исследования проведенные Гликманом и Грековым [40], подтвердили указан­ный характер распределения напряжений.