7 Конструирование и расчет соединений балки
Технологические, конструктивные и монтажные стыки элементов балки выполняются в большинстве случаев сваркой встык под слоем флюса. При проектировании балки необходимо определить место конструктивных и монтажных стыков, показать их конструкцию, дать сечения, показывая скосы кромок, зазоры, величину притупления, и назначить способ сварки. Для технологических стыков поясов и стенки выбирается такая разделка кромок под сварку и такой способ сварки, при которых обеспечивается их равнопрочность с основным металлом. Стыковые швы рассчитываются на поперечный изгиб. Справочные данные для расчета швов даны в приложениях 5–8.
,
(33)
,
(34)
,
(35)
где – момент инерции сечения балки в месте расположения сварного шва;
и Q
– изгибающий момент и поперечная
нагрузка в этом сечении;
y – координата сечения, в которой определяются напряжения;
δ – толщина в месте отсечения;
и
– допускаемые нормальное и касательное
напряжения для металла шва.
Допускаемое касательное напряжение для металла шва определяется из выражения
= (0,6–0,65)
. (36)
Если
<
,
то такой стык оказывается не равнопрочным
целому сечению. В этом случае стыки
целесообразно помещать в сечениях,
удаленных от зон максимальных моментов,
чтобы выполнялось условие
.
Если
>
,
а стык должен находиться в зоне, где M
имеет максимальное значение, то
допускается производить местное усилие
балки привариванием к ее поясам
дополнительных горизонтальных листов,
увеличивающих момент инерции и момент
сопротивления в расчетном сечении.
Однако к накладкам прибегают в
исключительных случаях, так как они
являются источниками концентрации
напряжений и их применение ухудшает
работу балок под переменными нагрузками.
Поэтому лучше равнопрочность
технологического стыка обеспечить так,
как указывалось выше, или, при невозможности
этого, необходимо указать участки балки,
в которых по условиям прочности нельзя
размещать технологические стыки.
Тавровые соединения поясов и ребер со стенкой выполняются угловыми швами. Чтобы уменьшить сварочные деформации и снизить трудоемкость, катеты этих швов назначаются минимально возможными. Длинные швы (поясные и швы продольных ребер) выполняют автоматической сваркой под флюсом, швы вертикальных ребер – полуавтоматической или ручной сваркой. Рекомендуется все швы назначать сплошными, избегая прерывистых швов. Исключения составляют места пересечения швов.
Катет поясных швов балки выбирается наибольшим из двух, полученных по металлу шва и зоне сплавления:
,
(37)
,
(38)
где
,
– катет поясного шва, рассчитанный
по металлу шва и зоне сплавления
соответственно;
,
– коэффициенты расчетной толщины шва;
,
– расчетные сопротивления;
Q – максимальная поперечная нагрузка в сечениях балки;
P – величина сосредоточенной нагрузки;
–
коэффициент,
принимается равным:
1,5 – для подкрановых балок, под краны особого режима работы с жестким подвесом;
1,3 – то же, но при кранах с гибким подвесом;
1,1 – для прочих подкрановых балок;
z – условная длина распределения давления сосредоточенного груза, определяемая по формуле
,
,
–статический
момент отсеченной части полки и осевой
момент инерции балки соответственно.
Швы, приваривающие
ребра жесткости, как правило, расчетом
на прочность не проверяются. Они
выполняются угловыми, с катетом
K=(0,3–0,6)
.