Угловой горячекатаный профиль

(19) (11 94 В 21 В 108 И КОМИТЕТ СССРТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 44 металлургиче ого(54) УГЛОВОЙ ГОРЯЧЕКАТАНЫЙ ПРОФИЛЬ(57) Изобретение относится к прокатному производству, в частности кизготовлению на сортопрокатных станахгорячей прокатки стального угловогопрофиля, используемого в качественесущего конструкционного материалав различных отраслях машиностроения и строительства. Целью изобретенияявляется уменьшение металлоемкостиуглового горячекатаного профиля иповышение его несущей способности вусловиях продольного сжатия. Профильсостоит из двух полок, сопряженныхмежду собой под прямым углом. Особенностью конструкции является выполнение внутреннего сопряжения междуполками выпуклой частью дуги окружности, вписанной в угловой участокпрофиля. Полки могут выполняться какравнотолщинными, так и с уклоном всторону концов полок, а также с подгибом концов полок внутрь профиля,Это позволяет значительно увеличитьжесткость угловой зоны профиля, повысить сопротивление сжатого стержняскручиванию вокруг его продольнойоси, что придает высокую устойчивость конструкциям, выполненным изэтих профилей. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.1355Изобретение относится к прокатному производству, в частности к изготовлению на сортопрокатных станах горячей прокатки стального углового5 профиля, используемого в качестве несущего конструкционного материала в различных отраслях машиностроения и строительства.Целью изобретения является уменьшение металлоемкости горячекатаного углового профиля и повышение его несущей способности в условиях продольного сжатия.На фиг. 1 показана первая модификация предлагаемой формы поперечного сечения горячекатаного углового профиля; на фиг. 2 - то же, вторая модификация предлагаемой формы углового профиля; на фиг3 - то же, 20 третья модификация.Условные обозначения: Ь - ширина полок угловых профилей (фиг.1 и 2), С - толщина полки равнотолщинного углового профиля (фиг. 1), 1, яи С- 25 соответственно толщина полки с уклоном в начале и в конце (по фиг. 2 и 3), Ь, - основная часть ширины полки с уклоном (фиг. 3), Ь - подогнутая часть ширины полки с уклоном З 0 (фиг. 3), Р, и В - диаметры вписываемых окружностей в угловую зону профиля; г - радиус сопряжения внутреннего выпуклого участка с полками профиля.35Профиль содержит полки 1 и участок 2 сопряжения внутренних граней полок.В связи с отсутствием достоверного метода теоретического расчета на40 устойчивость длинных сжатых угловых стержней, изготавливаемых из реальных упругих материалов, единственно надежным критерием эффективности (экономичности) той или иной формы45 поперечного сечения углового профиля могут служить результаты натурных экспериментов. С их помощью может быть установлено отношение действительной несущей способности уголка к площади его поперечного сечения50 (массе одного метра) для конкретных условий закрепления концов сжимаемого стержня заданной длины. Чем выше этот удельный показатель, тем выгоднее конструктивная форма поперечного се 55 чения углового профиля.Проведенные исследования. показали, что при сжатии углового профилязаа гв опасном сечении (посредине длины стержня) рабочие напряжения распределяются неравномерно: максимальных значений они достигают в наиболее жестком месте профиля - на участке взаимного сочленения полок, заметно уменьшаясь по направлению к их свободным концам.Кроме того, экспериментально подтверждено известное мнение о том, что общей потере устойчивости сжатого уголка поедшествуют вначале упругая, а затем упругопластическая изгибнокрутильная деформации стержня. В свою очередь, сопротивление продольному скручиванию сжатого углового стержня в значительной степени характе-. ризуется размером диаметра окружности, вписываемой в угловую часть поперечного сечения профиля, в четвертой степени.Установлено, что, с точки зрения обеспечения устойчивости сжатого уг-лового стержня, его сечение функцио- . нально может быть разделено на две части: первую - наиболее жесткую зону, включающую участок взаимного сочленения полок (угловая часть) и прилегающие к нему близлежащие участки полок, и вторую - значительно менее жесткую зону, включающую концевые участки полок. 1Первая эона воспринимает подавляющую часть общей сжимающей нагрузки и практически полностью обеспечивает сопротивление углового профиля продольному скручиванию, а вторая зона (концевые участки полок) выполняет преимущественно функцию ребер жесткости в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, обеспечивая до наступления критической нагрузки устойчивость (прямолинейность) первой .зоны. Собственная устойчивость второй зоны при работе на продольное сжатие относительно невелика и приближается к устойчивости сжатой с торцов длинной пластины.Эксперименты показали целесообразность концентрации увеличенного количества металла в угловой зоне профиля, где сжимающие рабочие напряжения достигают наибольших значений в опасном сечении сжатого стержня. Кроме того, целесообразно выполнять внутреннее сопряжение полок выпуклой формы, ограниченной частью дуги55300стандартному угловому профилю 100 хх 100 х 10 мм предлагаемый профиль имеет размеры сечения: Ь = 78 мм, Ь12 мм, г, = 10 мм, г = 7,2 мм,радиус выпуклой дуги сопряжениявписанной окружности К = 12 мм иг.= 3 мм. 30 3 13окружности увеличенного диаметра 02Для повышения местной устойчивостиконцы полок могут быть подогнутывнутрь профиля таким образом, чтобыпродолжения наружных и внутреннихграней подогнутых концов полок соответственно друг с другом составляли острый угол с расположением ихвершин с внешней стороны профиля.В качестве примеров конкретноговыполнения предлагаемого угловогопрофиля, эквивалентного по несущейспособности стандартному профилю сноминальными размерами 100 х 100 х 10 мми радиусом дуги внутреннего сопряжения К = 12 мм, выпуклость которойобращена внутрь профиля, могут служить усиленные угловые профили предлагаемых модификаций,Первая модификация (фиг. 1): Ь- 100 мм, г = Ч,1 мм, внутреннее сопряжение полок выполнено выпуклой дугойокружности радиуса К,=10 мм, г=3 мм.Уменьшение металлоемкости этогопрофиля из угловой стали по сравнению со стандартным профилем составляет 5,67. При этом площадь сечениянаиболее нагруженной угловой зоныувеличивается с 37 1 до 423 мм , т.е.йна 147 а диаметр вписываемой вугловую зону профиля окружности возрастает с 15,8 до 20 мм. При этомсопротивление углового стержня продольному скручиванию повышается в(20;15,8) = 2,56 раза,Вторая модификация (фиг. 2): равный по несущей способности сжатомустандартному угловому профилю 100 хх 100 х 10 мм предлагаемый профиль имеет размеры сечения Ь = 90 мм, г,- 1.0,3 мм, г = 7.5 мм с радиусомвыпуклой дуги сопряжения вписаннойокружности К = 12 мм и г = 3 мм.Металлоемкость этого равнопрочного профиля меньше стандартного на13,6 Е. Сопротивление продольномускручиванию больше, чем у стандартного уголка, в 5,2 раза.Третья модификация (фиг. 3): равный по несущей способности сжатому Металлоемкость этого равнопрочного углового профиля меньше, чем у стандартного на 16,27. Сопротивление продольному скручиванию больше, чем у стандартного уголка, в 5 раза.Наиболее вероятные объекты применения усовершенствованных профилей угловой стали: опоры линий электропередач, контактных сетей электрофицированного железнодорожного транспорта, стрелы автокранов, башенные краны и т.п. Таким образом, применение предлагаемых профилей проката позволит 25 уменьшить металлоемкость конструкциина 5-163 без снижения ее несущейспособности. формула изобретения 1, Угловой горячекатаный профиль,содержащий в поперечном сечении двеполки, наружные поверхности которыхпри пересечении между собой составляют прямой угол, и внутренний учас 35ток их взаимного сопряжения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения металлоемкости профиля иповышения его несущей способности,сопряжение обеих полок с внутреннейстороны профиля выполнено выпуклымучастком дуги окружности, вписаннойв угловой участок профиля.2. Профиль по п. 1, о т л и ч а 45ю щ и й с я тем, что каждая полка свнутренней стороны профиля имеет ук-.лон в сторону концов полок.3. Профиль по пн. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что концы по 50лок выполнены с подгибом внутрь,про-филя,1355300 оставитель И.З ехред А.Кравчу Корректор Л,Пилипенк актор А.Маковская каз 573 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. ПроектнФ Тираж 481 ВНИИПИ Государственн по делам изобретени 13035, Москва, Ж, Р.Подписного комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/