Из условия равенства кривизны балки и кривизны стенки

M M_СТ

=

EJ EJ_СТ

( М - расчетный изгибающий момент в месте стыка) получаем в стыковом шве стенки:

М_СТ М h_СТ

σ = = ≤ [σ ¹]_P.

W_СТ W h

При монтаже балок возникает необходимость стыковки. Если в первую очередь заварить стыки поясов (рис. 2.27, а), то стык стенки выполняют в условиях жесткого закрепления, в этом случае возможно появление трещин при сварке и остывании, так как ограничена возможность перемещения замыкающего шва стенки. Если это и не произойдет, остаточные напряжения растяжения в стенке, суммируясь с растягивающими напряжениями от внешней нагрузки, могут явиться причиной снижения прочности балки в сечении по основному металлу (вдали от шва).

Изменение последовательности наложения швов (рис. 2.27, б) вызывает появление значительных напряжений растяжения в стыках поясов, это может привести к снижению усталостной прочности балки или к разрыву поясного шва.

Для облегчения условий монтажной сварки продольные поясные швы, которые препятствуют свободному перемещению поясов и стенки, не доводят до оси стыка на расстояние Δ (рис.2.27, в). Тогда поперечная усадка швов, заваренных в последнюю очередь, будет восприниматься элементом длиной Δ, в этом случае остаточные напряжения меньше, чем при жестком

1

2

(+) (–)

1

а)

2 (+)

1 (–)

2 (+)

б)

2 (+)

3 3

1 (–)

3 3

2 (+)

Δ Δ

в)

Рис.2.27.Схемы выполнения монтажных стыков балок

контуре. Однако увеличение Δ вызывает коробление стенки из-за потери устойчивости от напряжений сжатия, поэтому в каждом конкретном случае используют различные технологии выполнения стыка в зависимости от условий работы стыка, размеров сечения балки, свариваемости и т.п.). Для двутавровых балок обычно Δ ≈ 500 мм.

Возможен вариант, когда при наличии Δ в первую очередь заваривают стыки поясов. Тогда увеличение Δ приводит к нежелательному изгибу незакрепленных поясов из-за местных угловых деформаций. Для предупреждения этого явления поясам придают предварительный упругий выгиб противоположного направления (рис.2.28), это способствует еще большему снижению остаточных напряжений.

δ_П 0,5δ_П

10δ_П

Рис.2.28.Обратный выгиб пояса при сборке под сварку

Прочность стыков балок оценивают расчетом на изгиб

M

σ = ≤ [σ¹]_P.

W

Если напряжения в стыке σ > [σ¹]_P, а стык располагается в зоне, где

M = M _max, то допускается местное усиление балки путем приварки к поясам дополнительных горизонтальных листов (накладок) (рис.2.29), которые увеличивают момент инерции балки J и момент сопротивления W в расчетном сечении.

При этом

M

σ = ≤ [σ¹]_P ,

W¹

где W¹ – момент сопротивления сечения усиленной балки.

25 25

N

M

N

Рис. 2.29. Местное усиление поясов балки

Накладки являются источником образования концентрации напряжений, что ухудшает работу балки при переменных нагрузках. Поэтому их применяют редко и только в конструкциях, воспринимающих статические нагрузки.

Обычно толщина накладок равна толщине стенки.

Площадь накладки

M – W [σ¹]_P

F_H = ,

h σ

где М = М_ИЗГ в месте соединения; W – момент сопротивления балки.

2.9.Опорные части балок

В свободно опертых балках, особенно большого пролета, должна быть обеспечена возможность продольного перемещения конструкции относительно опор, вызванного изменением температуры, для чего один конец балки соединяют с опорой неподвижно, а другой - подвижно. В соответствии с этим опорные части балки делят на неподвижные и подвижные.

Опорные части, воспринимающие небольшие реакции, можно выполнять из чугуна; при больших давлениях их делают из литой или толстолистовой стали. При толщине опорной плиты более 100 мм применяют вместо сплошных сварные конструкции.

В тангенциальных опорах (рис.2.30) поверхность выпуклая, благодаря чему обеспечивается равномерное давление на опору, так как балка при ее прогибе опирается на верхнюю образующую. Закрепление конца балки осуществляют штырями или болтами.

Для того, чтобы второй конец балки мог перемещаться, соответствующие отверстия в поясе делают овальными длиной

σ _{с р}

c = L + α ΔT L + c¹,

E

М_СР h

(σ _{С Р} = - yсредненное напряжение в поясе балки на участке

J_x 2

между опорами; L - длина балки между опорами; α – коэффициент линей -

b_П

d

A

≥ 15 мм

δ

a b _ОП

r

Рис.2.30.Тангенциальная опора балки

ного расширения материала балки; ΔТ – максимальное изменение температуры эксплуатации; с¹ = 1 см – добавка к длине овального отверстия) или же закрепления вовсе не делают.

Необходимую толщину опорной плиты δ определяют из формулы

b_ОП δ² М_ПЛ

W = = .

6 R

Здесь R – расчетное сопротивление; М_ПЛ – максимальный расчетный изгибающий момент в среднем сечении плиты, равный

А а А а

М_ПЛ = = ,

2 4 8

где а – длина плиты (см. рис. 2.30); А – наибольшее возможное (расчетное) давление балки на опору.

Радиус тангенциальной опорной плиты определяют из условия местного смятия при свободном касании плоской и цилиндрической поверхностей.

Основные размеры тангенциальной опоры (см. рис.2.30):

r = 1…2 м; b _оп = (1,1…1,2) b_П; а = (1,0…1,5) b_ОП или а = 30 + 0,007 L, см;

6 M

δ = .

[σ] (b_ОП – 2d)