2.4 Расчет соединения пояса со стенкой балки
Используем полуавтоматическую сварку в углекислом газе (по ГОСТ 8050-85) проволокой марки СВ-08Г2С при диаметре проволоки 1,4-2 мм. По таблицам 4.2 и 4.4 [3] определяем следующие коэффициенты и значения:
Проверяем прочность по металлу шва (формула 1.18):
Проверяем прочность на границе сплавления (формула 1.19):
Следовательно расчет ведем по границе сплавления. Определяем катет шва в первом отсеке с учетом нагрузки, создаваемой первой балкой настила, по формулам:
(2.68)
(2.69)
Подставляем известные значения в формулы:
Требуемый катет шва определяем из соотношения:
(2.70)
По таблице 4.5 [3] для tf =16мм, принимаем kf =6мм.
2.5 Расчет опорного ребра главной балки
Рисунок 2.5 - Расчетная схема опорного ребра
Определяем размеры опорного ребра:
(2.71)
Ширина опорного ребра равна ширине полки в измененном сечении bр=bf1=22см. Определяем сопротивление опорного ребра смятию по формуле:
(2.72)
где Run=49кН/см2–нормативное временное сопротивление стали опорного ребра [1]. Тогда:
Определяем требуемую площади и толщину опорного ребра по формулам:
(2.73)
(2.74)
Подставляем в формулы известные значения и получаем:
Принимаем tр=16 мм (таблица 1 [4]).
Проверяем опорную часть балки на устойчивость. Опорную часть рассчитывают как шарнирно закрепленную стойку высотой hw, загруженной опорной реакцией Q. Устойчивость определяем из плоскости балки относительно оси X. Критическую площадь сечения определяем по формуле:
(2.75)
Определяем момент инерции ребра жесткости:
(2.76)
Определяем радиус инерции и эффективную длину(высоту) сечения по формулам:
(2.77)
(2.78)
где μ=1–коэффициент расчетной длины, при шарнирном закреплении стойки (таблица 30 [1]). Тогда:
Определяем гибкость опорной части балки относительно оси X:
(2.79)
По полученному значению гибкости по таблице 3.10 [3], при помощи интерполяции определяем значение коэффициента φ=0,958. Проверяем выполнение условия:
(2.80)
Устойчивость опорной части балки обеспечена.
Рассчитываем сварной шов, прикрепляющий опорное ребро к стенке главной балки. Опорное ребро привариваем сплошным швом ручной электродуговой сваркой Э50. Вычисляем катет сварного шва по формуле:
(2.81)
Принимаем kf =5мм. Вычисляем длину сварного шва из условия:
2.6 Расчет монтажного стыка главной балки
Монтажный стык главной балки проектируем в середине пролёта. Стык проектируем на высокопрочных болтах d=30 мм, из стали 40Х «селект» ГОСТ 4543-71* [7], имеющей Rbun=950 МПа (таблица 5.7 [3]), обработка поверхности дробометная. Несущая способность болта, имеющего две плоскости трения, определяется по формуле:
(2.82)
где μ=0,58–принимая во внимание способ натяжения болта к моменту (таблица 5.9 [3]);
γn=1,12–принимая во внимание способ натяжения болта к моменту (таблица 5.9 [3]);
γb=0,9–коэффициент условий работы соединения (таблица 5.3 [3]);
Abn=5,60см2–площадь сечения болта приd=30мм (таблица 5.5 [3]);
k=2–количество плоскостей трения;
Rbn=0,8·Rbun=0,8·950=760МПа–наименьшее временное сопротивление при диаметре резьбыd=30мм (таблица 5.7 [3]). Тогда:
Определяем геометрические характеристики сечения по формуле:
(2.83)
Расчитываем стык поясов. Определяем момент и усилия в поясе по формулам:
(2.84)
(2.85)
Подставляем известные значения в формулы:
Расчитываем необходимое количество болтов для прикрепления накладок по формуле:
(2.86)
Принимаем 6 болтов.
Расчитываем стык стенки. Определяем момент, действующий на стенку по формуле:
(2.87)
Принимаем первоначальное расстояние между крайними по высоте рядами болтов:
(2.88)
Находим коэффициент стыка по формуле:
(2.89)
Из таблицы 2.12 [3] принимаем коэффициент стыка α=1,4, количество рядов по вертикали k=6. Принимаем 6 рядов с шагом 160мм. Для упрощения расчёта выражаем сумму ai через amax и количество болтов вертикальном ряду стыка k [10]:
(2.90)
Максимальное горизонтальное усилие от изгибающего момента действующее на каждый крайний наиболее нагруженный болт:
(2.91)
Проверяем ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями d0=33мм. Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка. Толщину накладок принимаем равной толщине полки tн = tf =1,6см. Определяем площадь сечения накладок с учетом болтовых отверстий:
(2.92)
Проверяем выполнение условия:
(2.93)
Условие выполнено. Выполняем проверку по ослабленному сечению:
(2.94)
где n - количество болтов по одну сторону стыка (n=6);
ni - количество болтов в рассматриваемом сечении (ni=3);
Ac - эффективная площадь сечения, определяемая по формуле:
(2.95)
Подставляем найденные значения в формулу 2.93:
Прочность по ослабленному сечению обеспечивается. Схема монтажного стыка главной балки представлена на рисунке 2.6.
Рисунок 2.6 – Схема монтажного стыка главной балки