УЗЕЛ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ФЕРМЫ

Полезная модель относится к строительству металлических мостов и может быть использована в пролетных строениях железнодорожных и автодорожных мостов.
Известны конструкции сварных узлов ферм [Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций: Учеб. пособие. - М.: Высш. школа, 1983. Стр.250-256, рис.20.12). Недостатком таких узлов при приварке трубы к трубе в узлах является высокий уровень концентрации напряжений. Результаты испытаний на усталость сварных трубчатых узлов свидетельствуют о том, что зарождение и развитие в них усталостной трещины происходит в зоне перехода от шва к основному металлу, где помимо концентрации напряжений, связанной с сопряжением оболочек, наблюдается концентрация напряжений, обусловленная наличием сварного шва [Статистический анализ геометрических параметров сварных швов в узлах морских стационарных платформ.. /Гарф Э.Ф., Мутовкин И.Е. // Автомат, сварка. - 1992. - №9-10. С.27-30, 70].
Известна конструкция узла фермы, где узел выполнен двухслойным и состоит из внутренней трубы с приваренными фланцами на концах трубы для соединения со стержнями пояса фермы моста и обечайки с выштампованными горловинами к которым приварены патрубки с фланцами для соединения со стержнями решетки (раскосами) фермы моста. Для обеспечения прочности и жесткости узла продольные кромки обечайки сварены между собой и этим же швом приварены к внутренней трубе. Боковые кромки обечайки по периметру приварены к поверхности внутренней трубы [патент на полезную модель RU 58135 U1].
Недостатком такой конструкции узла является ограниченная возможность пластического формования горловины. При пластическом удлинении горловины будет происходить утонение ее стенки [Воронцов А.Л. Вытяжка с утонением стенки // Справочник. Инженерный журнал, 2005. №9. С.9-17], что потребует для обеспечения прочности увеличения толщины исходных заготовок.
Предлагается для выполнения плавного перехода от патрубка раскоса к обечайке вместо деформации обечайки с вытяжкой горловины выполнять пластическую деформацию (отбортовку) торца патрубка с последующей приваркой кромок отбортовки
с кромками отверстия в обечайке стыковым швом. При этом корень шва стыкового сварного соединения формируется на внутренней трубе как на остающейся подкладке, что обеспечивает полное проплавление кромок при одностороннем доступе к шву. На фиг.1 изображен двухслойный узел металлической фермы, на фиг.2 - разрез А-А.
Узел металлической фермы состоит из внутренней цельной трубы - 1 необходимого сечения для обеспечения несущей способности пояса фермы и наружного слоя - обечайки - 2. Обечайка 2 сформована из металлического листа и имеет отверстия, в которые вставлены и приварены стыковым швом отбортованные патрубки 4 с фланцами для соединения со стержнями решетки фермы моста. К концам трубы 1 приварены фланцы 3 для соединения узла с соседними стержнями пояса фермы. Обечайка плотно прилегает к поверхности внутренней трубы и со стороны противоположной патрубкам ее кромки сварены между собой и этим же швом приварены к внутренней трубе. Боковые кромки обечайки по периметру приварены к поверхности внутренней трубы.
Такая конструкция соединения патрубка с обечайкой уменьшает среднюю величину напряжений в сварном соединении по сравнению со сварным швом соединения патрубка с горловиной (прототип) за счет увеличения периметра сварного шва и исключает концентрацию напряжений в зоне плавного перехода от цилиндра патрубка к корпусу обечайки, что повышает циклическую прочность соединения, а также повышается технологичность конструкции.