7.10. Расчет поясных швов

Сварные поясные швы в балках делают сплошными одной толщины. Высота (катет) сварного шва:

(7.41)

или (7.42)

где _f и _z - коэффициенты условий работы шва, равные 1 во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в I; II₂; I₂; II₃ климатических районах, для которых _f =0,85 металла шва с нормальным сопротивлением R_uп=410 МПа и _z =0,85 - для всех сталей; _f и _z - коэффициенты, принимаемые по таблице 1 приложения 5; R_f и R_z-расчетные сопротивления, принимаемые по таблице 3 [1].

Второй член под знаком радикала учитывается при наличии местной нагрузки. По конструктивным соображениям минимальные величины толщин швов принимаются согласно таблице2 приложения 5.

7.11. Конструирование и расчет опорной части

Возможно применение двух вариантов опорной части, которые необходимо увязать с конструкцией оголовка колонн (рис.13).

Рис. 13. Опорные ребра жесткости в разрезной балке (1-1) и в балке с консолями (2-2).

Требуемая площадь опорного ребра

(7.43)

где Q - опорная реакция главной балки; R_p - расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (см.табл. 1 (1)).

Задаются толщиной опорного ребра t_s=16-20 мм и определяют ширину ребра b_s= ; b_s180 мм.

Чтобы ребро не потеряло местную устойчивость, необходимо выполнить условие

Окончательно толщину и ширину опорного ребра принимают в соответствии с ГОСТом (табл.3 прил.2).

Опорную часть балки проверяют на устойчивость из плоскости относительно оси Z:

(7.44)

где А_оп.ц. - расчетная площадь опорной части балки;  - коэффициент продольного изгиба, определяемый по приложению 7 в зависимости от стали и гибкости. (7.45)

где h - высота балки; I_x - момент инерции опорной части относительно оси Z приближенно равен . Затем определяют толщину швов, прикрепляющих ребро к стенке (в формуле 4.45 n - число швов).

, или (7.46)

7.12. Конструирование и расчет монтажного стыка главной балки

Главная балка может быть разбита на два или три отправочных элемента (в зависимости от пролета и грузоподъемности транспортных средств). Монтажные стыки выполняются сварными или на высокопрочных болтах (рис.14).

Рис. 14. Возможные виды деления главной балки на отправочные элементы.

В учебных целях необходимо рассмотреть оба варианта стыка. При выполнении сварного стыка в середине пролета и невозможности осуществления физических методов контроля шва необходимо выполнить стык верхнего пояса прямым, стык нижнего пояса - косым (рис. 15).

При выполнении сварного стыка в 1/3 пролета и соблюдении условия М 0,85М стыки верхнего и нижнего поясов выполняются прямыми (рис. 16).

Рис. 15. Сварной стык с косым Рис. 16. Стык с прямым срезом пояса срезом пояса.

При выполнении сварных швов рекомендуется применение электродов с индексом А, обеспечивающих повышенную пластичность наплавленного металла.

При выполнении стыка на высокопрочных болтах рекомендуется принимать один диаметр болтов для поясов и стенки (рис. 17). Стык выполняется при помощи накладок. (табл. 1 прил.6). Основным является диаметр 20 мм. Изгибающий момент в стыке распределяется между поясами и стенкой пропорционально их жесткости.

Доля изгибающего момента, приходящегося на пояса,

M_ст - изгибающий момент в месте выполнения стыка, I_ - момент инерции стенки, I_хп - момент инерции всей балки.

Усилие в поясных накладках

Требуемая площадь накладки нетто

Необходимое количество высокопрочных болтов с одной стороны стыка

, (7.47)

где n_тр - количество плоскостей трения; n_тр=1 - при одной накладке на поясе; n_тр =2 - при двух накладках на поясе; Q_bh - расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом.

(7.48)

Рис. 17. Расположение болтов на стенке балки.

где R_bh - расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта; R_bh=0,7R_bun; R_bun - наименьшее временное сопротивление по таблице 61 1;  - коэффициент трения, принимается по таблице 2, приложения 6; _b - коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов (n), необходимых для восприятия расчетных усилий, принимается равным 0,8 при n<5; 0,9 при 5n<10; 1,0 при n10; A_bh - площадь сечения болта нетто, принимается по таблице 1 приложения 6; _h - коэффициент надежности, принимается по таблице 2 приложения 6.

Доля изгибающего момента, приходящегося на стенку

Конструируют соединения поясов, при этом расстояние между болтами принимается минимальным, согласно таблице 3 приложения 6. Толщина стыковой накладки

где ширина накладки b_н - может приниматься равной ширине пояса b_f

Прочность поясов (накладки), ослабленных отверстиями, проверяется с учетом, что 50% усилия, действующего в рассматриваемом сечении, передано силами трения.

,

где N’=0,5N_Н; A’_n=A_n - при динамических нагрузках; A’_n=A - при статических нагрузках, если A_n0,85A, или по условной площади A_c=1,18A_n - при A_n0,85A; N_Н - усилие в рассматриваемом поперечном сечении пояса (накладки) определяется по эпюре нормальных усилий в рассматриваемом элементе; A_n - площадь сечения нетто; A - площадь сечения брутто.

Стык стенки проектируют с учетом того, что толщину каждой накладки по стенке принимают на 2-4 мм меньше, чем толщина стенки балки, но не менее 6 мм. Минимальное количество вертикальных рядов принимается равным двум, расстояния между вертикальными рядами болтов принимаются минимальными. Расстояния между горизонтальными рядами принимаются близкими к максимальным, количество горизонтальных рядов должно быть четным. Расстояния между крайними горизонтальными рядами болтов