Расчет и конструирование балочной клетки (стр. 5 из 7)

За расчетную длину l_ef=180см принимается высота стенки на опоре. Гибкость будет равна

Для λ=31.91 и R_y=2750 кгс/см² коэффициент продольного изгиба φ=0.916.

Условие выполняется, т.е. устойчивость участка стенки главной балки над опорой обеспечена. Рассчитываем прикрепление опорного ребра к стенке балки двусторонними швами с помощью полуавтоматической сварки проволокой Св-08А по формуле. Предварительно находим параметры сварных швов и определяем минимальное значение β∙R_у:

R_wf=1800 кгс/см²;

R_wz=1650 кгс/см²;

β_f=0.9;

β_z=1.05;

Определяем катет сварных швов по формуле

Принимаем значение катета сварного шва к_f=8 мм, что больше к_f,min=6 мм.

Проверяем длину расчетной части шва

Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами.

2.9 Расчет монтажного стыка

Монтажные стыки выполняются при монтаже на строительной площадке, они необходимы тогда, когда масса или размеры балки не позволяют перевести и смонтировать ее целиком. Расположение их должно предусматривать членение балки на отдельные отправочные элементы, по возможности одинаковые, удовлетворяющие требованиям транспортирования и монтажа наиболее распространенными средствами. Монтажный стык должен быть удален от места передачи сосредоточенных нагрузок. В соответствие с перечисленными выше требованиями выполним монтажный стык главной балки на расстоянии 8 м от опоры.

Определяем внутренние усилия на расстоянии 8 м от опоры

Изгибающий момент, воспринимаемый стенкой главной балки:

Где I_w – момент инерции стенки главной балки;

I_x – момент инерции всего сечения главной балки.

Усилие, воспринимаемое поясом главной балки

Сварной стык.

Поскольку при монтаже автоматическая сварка и сложные способы контроля затруднены, пояса свариваются косым швом, угол наклона оси шва к оси пояса φ=30⁰. Расчет сварных стыковых соединений на центральное растяжение или сжатие

Где t – наименьшая толщина соединяемых элементов; l_w – расчетная длина шва, определяемая с учетом применения обычных способов контроля качества шва.

R_wy – расчетное сопротивление по пределу текучести стыкового сварного шва

Условие не выполняется, прочность сварного монтажного стыка пояса главной балки не обеспечена. Необходимо либо увеличить длину шва, либо рассчитать болтовой стык.

Болтовой стык пояса.

Для расчета принимаем следующее соединение: стык поясов перекрывается тремя накладками – одной сверху сечением 45*2 см и двумя снизу сечением 18*2 см, в качестве болтов используются высокопрочные болты диаметром d=24 мм (А_bn=3.52 см²). Перед постановкой накладок поверхности соединяемых элементов обрабатываются дробеструйным аппаратом.

Рис. 7

Расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле

Где R_bh=0.7R_bun=0.7∙11000=7700 кгс/см² – расчетное сопротивление высокопрочного болта растяжению;

γ_b – коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия γ_b=0.9 при 5≤n≤10;

А_bn – площадь сечения болта нетто, определяемая по табл. 62 СНиП ∥-23-81* «Стальные конструкции»;

Μ и γ_h – коэффициенты трения и надежности, принимаемые по табл. 36 СНиП ∥-23-81* «Стальные конструкции».

Количество высокопрочных болтов в соединении при действии продольной силы следует определять по формуле

Где к - количество поверхностей трения соединяемых элементов.

Принимаем 10 болтов d=24 мм, устанавливаемых в отверстия d=26 мм. Указанное количество болтов устанавливается по каждую сторону от центра стыка. Проверим ослабление пояса по крайнему ряду болтов. Пояс ослаблен двумя отверстиями диаметром 26 мм по краю стыка. Площадь сечения нетто:

Ослабление пояса можно не учитывать.

В ослабленных отверстиями сечениях пояса для крайнего ряда болтов должно выполняться условие

Где А_f – площадь пояса; n_i – число рабочих болтоконтактов в проверяемом сечении; n – число рабочих болтоконтактов в соединении, здесь число рабочих болтоконтактов равно числу болтов, умноженному на число поверхностей трения.

Условие выполнено.

Стенку перекрываем двумя вертикальными накладками сечением 42*170*1.2 см.

Рис. 8

Принимаем расстояние между крайними рядами болтов а_max=160 см.

Изгибающий момент, приходящийся на стенку, уравновешивается суммой внутренних пар усилий, действующих на болты, расположенные на стыковой полунакладке симметрично относительно нейтральной оси балки:

Где m – число вертикальных рядов болтов в одной полунакладке; а_i – плечо пар усилий в равноудаленных от нейтральной оси болтах.

Все усилия N_i можно выразить через N₁ через подобие треугольников.

Поскольку N₁=N_max и а₁=а_max, расчет монтажного стыка главной балки можно свести к формуле:

Где n – количество болтов на полунакладке.

В случае соединения одним болтом 3-х листов каждый болт имеет две поверхности трения, поэтому усилие, которое может быть воспринято одним болтом, равно

Условие выполняется, то есть несущая способность одного болта больше того усилия, которое необходимо воспринять болту крайнего ряда (максимальное усилие, возникающее в монтажном стыке стенки).

2.10 Примыкание вспомогательных балок к главной

Балки настила крепим к поперечным ребрам жесткости главных балок на болтах. Сечение ребер 100*8 мм. Для установки балки настила верхний пояс балки и часть нижнего срезаем. Принимаем болты диаметром 16 мм класса прочности 5.8.

Рис. 9

Расчетное усилие по срезу, воспринимаемое одним болтом

Расчетное усилие по смятию, воспринимаемое одним болтом:

Где R_bs и R_bp – расчетные сопротивления болтового соединения срезу и смятию соответственно;

А_b – площадь сечения болта;

γ_b – коэффициент условий работы болтового соединения;

n_s – число расчетных срезов одного болта;

d – диаметр болта;

– наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении.

Сечение балки проверим на срез с учетом ослабления отверстиями под болты и вырезом части стенки:

Число болтов n в соединении при действии сдвигающей силы N, приложенной к центру тяжести соединения, определяют, предполагая работу всех болтов одинаковой