3.8 Конструирование и расчет опорной части балки

Конструирование опорной части балки состоит в выборе места расположения и конструкции опорных ребер, а также способа приварки этих ребер к стенке балки.

Расчет опорной части выполняется в такой последовательности:

1. Находятся размеры опорного ребра из условия прочности на смятие его торцевой поверхности реакцией по формуле

,

Рисунок 12 – Вариант опорной части балки

где – ширина опорного ребра.

2. Проверяется устойчивость опорной части балки из плоскости балки как стойки, нагруженной опорной реакцией . В расчетное сечение стойки включается сечение ребра и примыкающего к нему участка стенки (рис. 12) шириной . Расчетная длина стойки принимается равной высоте стенки :

,

где определяется по табл. 6 и Ж.1[1]

С целью упрощения расчета в курсовом проектировании значения коэффициента продольного изгиба φ определяются по табл. 16 прил.Б в зависимости от гибкости , где

Необходимость выполнения этапа 2 определяется руководителем.

3. Проверяется местная устойчивость ребра по формуле

4. Подбирается размер k_f швов, прикрепляющих опорное ребро к

стенке балки. При этом расчетное усилие воспринимается двумя швами. Расчетная длина l_w швов с учетом односторонней передачи усилия принимается рав­ной

3.8. 1 Пример 12. Сконструировать и рассчитать опорную часть балки, рассмотренной в примере 7.

Рисунок 13 – Вариант опорной части балки

Ребро крепится к стенке полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Размер выступающей части опорного ребра принимаем 20 мм. Из условия смятия (3.21) находим

см²;

Ширину опорного ребра принимаем равной ширине пояса уменьшенного сечения балки: . Тогда:

см.

Принимаем ребро из листа 320×12 мм.

Площадь см² > см².

Проверяем устойчивость опорной части

см;

см⁴; (моментом инерции участка стенки шириной пренебрегаем ввиду малости)

см²;

По таблице 16 прил. Б находим путем интерполяции

кН/см²<R_y=23 кН/см².

Проверяем местную устойчивость опорного ребра

см;

Подбираем размер катета угловых швов по формуле:

откуда

см = 7 мм, где

кН/см²; кН/см²;

Проверку по металлу границы сплавления делать не нужно, так как . Принимаем мм.

6. Конструирование и расчет укрупнительного стыка балки

Конструирование сварного стыка выполняется по (1) и 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.

Стык на высокопрочных болтах (рис. 14) 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. Расчет стыка состоит в определении количества болтов в стыке поясов и в проверке прочности стыка стенки по усилию в наиболее нагруженном болте. Рас­четное усилие на один болт по п. 15.3.3[1|, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, определяется по формуле

(3.24)

Рисунок 14 – Схема монтажного стыка на высокопрочных болтах

где R_bh - расчетное сопротивление высокопрочного болта растяжению, Значения R_bun принимаются по табл. 17прил.Б в зависимости от принятой марки стали для болтов;

μ, _n – коэффициенты трения и надежности, соответственно, принимаемые по таблице 18 прил. 2;

A_bn – площадь сечения болта нетто, определяемая по таблице 19 прил. Б.

Количество высокопрочных болтов в стыке поясов определяется по п.15.3.4

, (3.25)

где K – количество поверхностей трения в стыке;

– коэффициент условий работы;

– коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов n.

N – расчетное усилие на стык, которое приближенно определяется по формуле

Можно также принимать , где _max=R_y.

Усилие в наибо­лее нагруженном болте в стыке стенки определяется, исходя из доли мо­мента, воспринимаемой стенкой M_w=M- Nh _f по формуле

(3.27)

где m – количество вертикальных рядов болтов с одной стороны стыка стенки;

h_max - расстояние между крайними ботами в вертикальном ряду:

h_i — расстояния между парами симметрично расположенных болтов (рис. 14).