6.7.4. З’єднання поясів зі стінкою в зварних складених балках

Розрахунок полягає у визначенні необхідного катета поясних кутових швів.

При згині складених балок між поясами і стінкою виникають зсуваючі сили, які намагаються змістити один елемент відносно іншого.

Взаємному зміщенню елементів перешкоджають поясні кутові шви, які сприймають зсуваючі сили. Вони виконують функції в’язів зсуву.

На рівні цих швів, тобто в місці з’єднання стінки з поясом, діють дотичні напруження 

,

де S_f – статичний момент перерізу пояса відносно нейтральної осі.

Напруження  розподіляються рівномірно по товщині стінки. Знайдемо значення зосередженої зсуваючої сили Т, яка діє на 1 см довжини двосторонніх зварних швів. Вона отримується приведенням дотичних напружень, розподілених по товщині стінки, до зосередженої сили:

.

Стінка кріпиться до поясу двома швами, а тому кожний шов сприймає силу .

Виходячи з умови міцності кутових швів

і враховуючи, що , l_w=1см (визначається на 1 см довжини), необхідний катет поясного шва

.

Катет k_f визначається за силою Q_max і приймається постійним по всій довжині (в запас міцності), хоча теоретично шви треба було б робити змінної товщини, оскільки Q змінюється по довжині балки.

В будь-якому випадку повинна виконуватися умова:

k_f  k_{f, min} .

Довжина l_w не обмежується значенням l_w,max, оскільки зусилля в швах розподілене по всій їх довжині.

6.8. Опорні частини балок

За конструктивною ознакою розрізняють два варіанти опирання балок на металеву колону зверху:

1) опирання безпосередньо нижнім поясом при наявності внутрішнього опорного ребра;

2) опирання за допомогою торцевого опорного ребра, привареного до балки.

Для опорних частин балок виконуються наступні розрахунки.

1. Розрахунок міцності на зминання торцевої поверхні опорного ребра

,

де Q_max – максимальна поперечна сила, що є опорною реакцією для однопролітних балок;

А_р – площа поперечного перерізу ребра (торці ребер стругають для щільного прилягання по всій поверхні): A_p = 2 b_p t_p – для внутрішніх ребер;

A_p = b_p t_p – для торцевих ребер;

R_p – розрахунковий опір зминанню торцевої поверхні (табл.52* СНиП).

В практичних розрахунках, як правило, обчислюють необхідну площу перерізу ребра

і, приймаючи ширину ребра (b_p = b_f1 для торцевого ребра), визначають необхідну товщину t_p .

– для торцевого ребра,

– для внутрішнього ребра.

З конструктивних міркувань товщина t_p повинна бути t_p  20 мм.

2. Розрахунок стійкості опорної частини балки. Опорну частину розглядають як умовний центрально стиснутий стояк висотою h_w з шарнірним закріпленням, що завантажений опорною реакцією, рівною Q_max . Перевірку виконують за умовою стійкості

,

де N = Q_max , тобто опорна реакція балки;

А – розрахункова площа перерізу умовного стояка, яка включає площу перерізу опорного ребра та площу перерізу частини стінки довжиною по в кожну сторону від ребра.

– для торцевого опорного ребра;

– для внутрішнього ребра;

 - коефіцієнт поздовжнього згину умовного стояка, визначається, як правило, за _у

;

(в запас міцності моментом інерції стінки ігнорують, оскільки він невеликий).

Крім розглянутих, існує багато інших варіантів опирання балок, наприклад, до металевих колон збоку:

- шарнірне опирання; на колону передається тільки вертикальна опорна реакція;

- жорстке опирання; вертикальна опорна реакція передається зі стінки балки на вертикальне ребро колони; опорний момент з поясів балки передається на колону через накладки (момент сприймається в основному поясами, а Q – стінкою).

На кам’яні і залізобетонні конструкції (стіни, колони) балки завжди опираються шарнірно. Зосереджена опорна реакція розподіляється на бетон або камінь через опорну плиту, площа якої призначається з умови забезпечення міцності на зминання матеріалу стіни або колони під плитою