3.10 Конструирование и расчет укрупнительного стыка балки

Конструирование сварного стыка заключается в выборе способов разделки стыкуемых кромок, зазоров в стыке и последо­вательности сварки швов в стыке. В большинстве случаев укрупнительный стык выполняется без физических методов контроля сварки. Стык растя­нутого пояса проектируется с равнопрочным косым стыковым швом (тан­генс угла наклона линии стыка к оси пояса равен 2). Стык сжатого пояса выполняется прямой.

Рисунок 13 – Схема монтажного стыка на высокопрочных болтах

Стык на высокопрочных болтах (рис. 13) выполняется в среднем се­чении (Q(x=l/2)=0). Конструирование стыка заключается в выборе диа­метров и материала болтов, размеров накладок поясов и стенки, размеще­ния болтов и способов обработки стыкуемых поверхностей.

Принимаем болты диаметром 20 мм из стали 40Х «Селект», отверстия диаметром 23 мм. Тогда кН/см², A_bn = 2,45 см². Способ подго­товки поверхности - газопламенный без консервации, способ регулирования натяжения - по углу поворота гайки. Для этих условий по табл. 18 прил. Б[1] имеем μ = 0,42; _h =1,02. Тогда

Q_bh= = 0,71102,450,42/1,02 = 77,7 кН.

Стык поясов перекрываем накладками из стали С245 сечением 380×12 с наружной и 2×180×12 с внутренней стороны поясов. При этом суммарная площадь сечения накладок см², что несколько боль­ше площади сечения поясов.

Усилие в поясах кН.

Требуемое количество болтов в стыке поясов

Принимаем 12 болтов. Ставим их, как показано на рис. 13, в соответствии с требованиями табл. 20 прил. Б[1].

Стык стенки перекрываем парными накладками из листа t =10 мм. Болты ставим в двух вертикальных рядах с каждой стороны стыка на рас­стоянии в ряду a=80 мм. Число болтов в ряду 18 шт. см. Момент, приходящийся на стенку, равен

кНм;

Проверяем прочность болтового соединения на сдвиг

кН.

4 Расчет и конструирование колонны

4.1 Подбор сечения колонны

Исходные данные: материал колонны - сталь класса С345, фасон мм; R_y = 31 кН/см². Отметка верха настила 9,0 м.

Принимаем шарнирное закрепление концов колонны (коэффициент μ=1). Геометрическая длина колонны равна отметке верха настила за вычетом толщины настила t_н, высоты балки настила и главной балки h_г.б. , с учетом выступающей части опорного ребра 2см, загрубления колонны ниже отметки чистого пола на 0,6 м и составляет l_c=9,0-0,01-0,36-1,52+0,6= 7,71 м.

Расчетная длина колонны при μ=1 составляет м.

Усилие в колонне кН.

Задаемся гибкостью стержня колонны относительно материальной оси x-x _x=70. По таблице 16 прил. Б[1] φ_x=0,761. Требуемая площадь сечения:

см²,

радиус инерции сечения:

см.

По сортаменту (ГОСТ 8240-97) подбираем два швеллера №36У со следующими параметра: см²; см; см;

см⁴; см.

Проверяем устойчивость стержня колонны относительно материальной оси x-x

, по табл. П.Б.16[1] находим .

Проверка устойчивости

кН/см²< кН/см²

Общая устойчивость стержня колонны относительно оси x-x обеспечена. Из условия равноустойчивости стержня колонны находим требуемую гибкость относительно свободной оси y-y, задавшись гибкостью ветви между планками относительно собственной оси 1-1 :

Требуемый радиус инерции сечения стержня колонны относительно оси y-y

см.

Требуемая ширина сечения стержня колонны, состоящего из двух швеллеров составляет

см,

Рисунок 14 – Сечение сквозной колонны

Принимаем b₂=400 мм, что обеспечивает необходимый зазор b₁=150 мм между полками ветвей b=110 мм (из сортамента):

мм>150 мм

Наибольшая длина ветви

см.

Принимаем расстояние между центрами планок см, что при высоте планки S=30 см дает расчетную длину ветви (в свету) см. Определим гибкость ветви относительно собственной оси 1-1.

, по табл. П.Б.16[1] находим

Момент инерции стержня колонны относительно свободной оси y-y

см^4;

см;

Приведенная гибкость стержня колонны относительно свободной оси y-y

, по табл. П.Б.16[1] находим .

Проверяем устойчивость стержня колонн относительно свободной оси y-y

кН/см²<R_y=31 кН/см²;

Общая устойчивость стержня колонны относительно свободной оси y-y обеспечена. Устойчивость одной ветви колонны относительно оси 1-1

кН/см²<R_y=31кН/см².

Расчет соединительных планок.

Принимаем высоту планок см,

Толщину см.

Условная поперечная сила для расчета планок

Усилия в планках:

кН;

кНсм.

Рисунок 15 – К расчету крепления планки

Планки привариваем к полкам швеллеров угловыми швами k_f = 10 мм. Проверка прочности швов выполняется в точке Б на совместное действие сдвигающей силы F_s и изгибающего момента M_s (рис. 16). Сварка полу­автоматическая в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С,

кН/см²,

кН/см².

Коэффициенты β_f и β_z: , .

Проверку выполняем только по металлу шва, так как . Момент сопротивления шва (точка Б)

см³.

Напряжения от сдвигающей силы F_s составляет

кН/см²,

где см – расчетная длина шва, прикрепляющего планку.

Напряжения в точке Б от момента M_s равны

кН/см².

Производим проверку прочности шва

кН/см²<R_wf=21,5 кН/см².