18. Подбор сечения сварных составных балок.

Расчет составных сварных балок можно выполнять в следующей последовательности.

1. После сбора нагрузок и определения эпюр моментов и поперечных сил, как и при расчете прокатных балок, принимают сталь. Определяют расчётное сопротивление (учитывая, что балка будет выполняться я из листовой стали).

2. По максимальному изгибающему моменту определяют требуемый момент сопротивления Wx = M/Ryγc где

М – изгибающий момент, действующий в расчетном сечении;

- расчетное сопротивление стали, взятое по пределу текучести

– коэффициент условия работы

3. Предварительно принимают выоту балки h в пределах (1/8 – 1/12)l ; толщину стенки назначают по формуле: tw = 7+3h

Где h подставляется в метрах, а значение tw получают в миллиметрах.

4. Устанавливают высоту балки, толщину стенки и компонуют сечение балки (устанавливают размеры поясов):

Определяют оптимальную высоту балки (наиболее экономичную)

где k – коэффициент, принимаемый равным 1,1 – 1,15

Определяют минимальную высоту балки по формуле:

где Мn, M – соответственно нормативный и расчетный моменты.

Высота балки назначается по большей из величин hопт или hmin

Назначают высоту стенки балки hw предварительно принимая ее на 4-6 см меньше высоты балки, при этом учитывая размеры стальных листов, выпускаемых заводами (сортамент толстолистовой стали), за вычетом 10 мм на строжку кромок листов.

Назначают толщину стенки с учетом рекомендуемых соотношений высоты балки и толщины стенки.

Принятая толщина стенки балки проверяется на срез по формуле

Требуемая площадь поясов определяются по формуле

Принимают ширину листов для поясов балки с учетом соотношения b f / h = (1/3 – 1/5), но не мене 180 мм, с отношение между шириной и толщиной пояса не должно превышать

где bef = 0,5 bf .

5. Для подобранного сечения определяют момент инерции, моменты сопротивления, статические моменты инерции и после этого проводят проверку прочности общей и местной устойчивости и жесткости по тем же уравнениям, что используются для расчета прокатных балок. В случае, если все условия соблюдаются, сечение балки считается подобранным; если какое-то условие не выполняется, корректируют размеры сечения и выполняют расчет заново.

19. Соединения на пластинчатых нагелях. Конструирование и расчет.

Нагеля называют связи препятствующие взаимному перемещению соединяемых элементов и работают при этом на изгиб. По форме различают цилиндрические и пластинчатые нагели. По материалу: стальные, алюминиевые, деревянные и стеклопластиковые. Стальные нагели представляют собой стержни круглого или трубчатого сечения. Деревянные круглые и пластинчатые нагели изготовляются из твердой и вязкой древесины (из дуба или антисептированной березы). Виды нагелей: а-болт; б-круглый стальной нагель; в-проволочный гвоздь: г-шуруп: d-глухарь; е-дубовый цилиндрический нагель; ж-стальной трубчатый нагель; и-глухой пластинчатый нагель; з-дубовый или березовый нагель для гнезда; к-стальной пластинчатый нагель.

При расчете нагельных соединений различают симметричные и несимметричные соединения. Нагели в соединениях работают на изгиб, а соединяемые элементы – на смятие. При расчете нагельных соединений определяют усилие, воспринимаемое одним нагелем при изгибе – Ти и при смятии средних и крайних элементов – Тc’, Ta и по наименьшему значению усилия находят требуемое количество нагелей nн:

где nш - число расчётных швов одного нагеля.

В болтовых и винтовых соединениях возникают скалывающие напряжения. Расчет на скалывание и раскалывание не производят, а эти виды хрупкого разрушения нагельного соединение исключают выполнением конструктивных требований по расстановке нагельных соединений, подразделяют на односрезные и многосрезные, симметричные и несимметричные. Срезом соединения называется плоскость взаимного смещения соединения элементов (рабочий шов).

Нагели могут пересекать 1 или несколько швов, в соответствии их называют односрезными и многосрезными. Во всех случаях нагели следует устанавливать во избежание совпадения с сердцевиной или усушечными трещинами (солнечными).

Расстояния вдоль волокон между нагелями S1 устанавливается нормами в зависимости от вида напряженного состояния в соединениях. Они больше для гвоздевых стыков в которых возникают раскалывающие напряжения и меньше для болтовых, работающих только на скалывание.

Для болтов: S1≥7d1, где d1- диаметр болта.

Для гвоздей: S1≥(15…25)dгв.

Во избежание раскалывания допускается забивание гвоздей в доски толщиной не менее 4 диаметров гвоздя.

Расстояние S2 и S3 – так же регламентировано и составляет от 3 до 4 диаметров нагеля.

Работа и расчет нагельного соединения.

Древесина в нагельных гнездах работает на смятие, а сами нагели на изгиб.

Крайние элементы сминают одним срезом нагеля, средние элементы двумя срезами, поэтому расчеты производят отдельно.

Расчетная несущая способность одного среза нагеля вычисляют по формула:

; 0,8 и 0,5 – осредненное расчетное сопротивление древесины смятию в кН/см2.

На изгиб нагели рассчитывают по формулам:

Все эти формулы справедливы когда усилия действуют вдоль волокон древесины, если же направление усилий и волокон не совпадают для всех соединений (нагельных) кроме гвоздевых, несущую способность умножают на кα на смятие и на в расчетах на изгиб. Гвоздевые соединения работают один по всем направлениям поскольку гвозди обмяли древесину при разбивке, уплотнив ее в направлении поперек волокон.