Автоматизированное проектирование стального балочного перекрытия. Учебное пособие

Прочность стыка стенки для балки, состоящей из двух разных по длине частей

( х4 0,5L ), проверяется по формуле:

где Qx4 - поперечная сила в расчетном сечении главной балки на расстоянии

х4 от опоры, кН;

Все вычисления выполняются компьютером. На экран выводится величина перегруза или недогруза в процентах. Вы должны сами принять решение о корректировке параметров стыка. Если прочность стыка стенки не обеспечена, и

перегруз при этом составляет более 25 %, то следует увеличить количество вертикальных рядов (m). Если же перегруз не превышает 25 % , то нужно увеличить количество горизонтальных рядов болтов (но так, чтобы расстояние между рядами было не менее 2,5d0) или увеличить диаметр болтов, или, наконец, изменить сталь для болтов.

Если прочность стыка стенки обеспечена с недогрузом более 25%, то следует увеличить расстояние между горизонтальными рядами болтов в пределах,

ограниченных требованиями СНиП (таблица К.4 приложения К.), сохранив принятое количество вертикальных рядов.

Комментарий 32

Поясные двусторонние сварные швы в составных двутавровых балках в заводских условиях выполняются автоматическим способом (с помощью сварочного трактора) при положении свариваемых элементов (стенки и полки) « в лодочку».

Материал для автоматической сварки – это сварочная проволока, марка которой

92

выбирается по таблице Ж.1 приложения Ж, для второй группы конструкций и сварки под флюсом.

Расчетное сопротивление по металлу шва (Rwf) определяется по таблице Ж2 Приложения в зависимости от марки сварочной проволоки, а расчетное сопротивление по металлу границы сплавления (Rwz) вычисляется в соответствии с рекомендациями СНиП [ 4 ] по формуле:

t f (напоминаем, что сталь для главной балки Вы выбрали в самом начале выполнения работы).

Коэффициенты провара сварного шва f и z определяются по таблице И.1 приложения И для минимального катета сварного шва ( k f min ). Минимальная

величина катета углового сварного шва kf при этом согласовывается с толщиной наиболее толстого из свариваемых элементов – полки (tf) и определяется по таблице И.2 приложения И.

Коэффициенты условий работы сварного шва при его расчете по металлу шва ( wf ) и по металлу границы сплавления ( wz ) назначаются в соответствии с

рекомендациями СНиП [4]. Для конструкций, эксплуатируемых при температуре

проволоки марок Св-08 и Св-08А, а для любой другой более прочной проволоки

wf =1, и wz =0,85 для любой стали, из которой изготовлена балка. Для конструкций, эксплуатируемых в отапливаемом помещении или при температуре наиболее холодной пятидневки выше минус 40 0С ( t - 40 0C) wf wz 1.

Все перечисленные данные Вам надо определить, выбрать и ввести в память компьютера в том порядке, в котором будут поступать запросы от компьютера.

93

Если под ближайшей к опоре балкой настила (или вспомогательной балкой)

отсутствует ребро жесткости, то проверка прочности поясного сварного шва производится с учетом местной нагрузки по формуле:

где T - сдвигающее пояс усилие, приходящееся на единицу длины поясного

шва

V - местное давление балки настила (или вспомогательной балки) на сварной

шов

V1 -опорная реакция балки настила (или вспомогательной балки).

Прочность поясного сварного шва при отсутствии местной нагрузки в

расчетном сечении (если под ближайшей к опоре балкой настила (или вспомогательной балкой) стоит ребро жесткости) проверяется по формуле:

Компьютер вычисляет минимально необходимый катет сварного шва, удовлетворяющий соответствующему ситуации условию прочности. Учитывая

94

выведенную на экран величину Вам необходимо назначить катет шва,

согласовав его с рекомендациями СНиП о минимальных катетах (таблица И.2

приложения И) и максимальных (максимальный катет не должен быть более 1,2

наименьшей толщины соединяемых элементов). Вы, очевидно, уже обратили внимание на двойной индекс у трех параметров, входящих в расчетные формулы проверки прочности сварного шва. Выбор нужного индекса определяется расчетным сечением углового сварного шва, которым и является поясной шов: индекс f

означает, что расчет производится по сечению металла сварного шва, а индекс z – по сечению металла границы сплавления. Заметим, что выбор того или иного значения компьютером производится автоматически.

Комментарий 33

При выборе конструктивного варианта оформления опорной части главной балки следует руководствоваться, прежде всего, способом сопряжения ее с колонной. При примыкании главной балки к колонне сбоку, опорная реакция от балки передается на колонну через опорные столики, имеющие небольшую площадь горизонтальной поверхности (обычно это – стальная пластина толщиной 30-40 мм,

приваренная к колонне). Соответственно и элемент, передающий эту реакцию,

должен иметь четко очерченную форму и небольшую площадь передающей поверхности. Все эти требования выполняются при опирании главной балки на колонну через торцевые диафрагмы в соответствии с рисунком 9а.

Для обеспечения равномерной передачи нагрузки от главной балки на колонну, поверхность торцов диафрагм строгается, а торцы опорных ребер

«пригоняются» к поверхности полок.

При опирании главных балок на колонну сверху передача опорной реакции может осуществляться как через торцевые диафрагмы в соответствии с рисунком

9а, так и через опорные ребра в соответствии с рисунком 9б. Выбор варианта конструктивного решения опорного узла в этом случае во многом определяется конструкцией стержня колонны. Вариант опирания балки нижним поясом

95

(передача реакции через опорные ребра) принимается обычно для случая сквозного сечения колонны с ветвями из прокатных двутавров или швеллеров с полками наружу (при этом, плоскости опорных ребер совмещают по вертикали с плоскостью стенок ветвей колонны). Для других вариантов конструктивного оформления стержня колонны передача опорной реакции через опорные ребра крайне нежелательна, так как может привести к существенной расцентровке стержня колонны из-за одностороннего смещения оси опорных ребер наружу (за габарит сечения колонны). То есть, для колонн с сечением из двух швеллеров с полками

внутрь, из четырех уголков или одного составного двутавра наиболее приемлем вариант опирания главной балки через торцевую диафрагму в соответствии с рисунком 9а.

Предельным состоянием опорных ребер и диафрагм при их пристрожке к опорным поверхностям является смятие их торцов опорной реакцией.

а – опирание через торцевую диафрагму; б – опирание нижним поясом.

Рисунок 9 – Конструкция опорной части главной балки

96

концентраторов напряжений в наиболее ответственных элементах конструкции, к

которым относятся пояса главной балки и ее опорная диафрагма.

Толщину опорных ребер и торцевой диафрагмы необходимо согласовать со стандартом на универсальную листовую сталь (приложение Д).

Наряду со смятием торцевой поверхности элементов, передающих опорную реакцию, в этих элементах (как в любых сжатых конструкциях) может произойти потеря устойчивости, что также должно быть исключено. При передаче опорной реакции главной балки на колонну через опорные рёбра

прежде всего выполняется проверка местной устойчивости опорного ребра, как сжатой удлиненной пластинки, опертой по трем сторонам, по формуле:

забывая при этом, что максимальная толщина ребра th не должна быть больше трех толщин стенки главной балки (3tw), а окончательная ширина ребра bh

назначается кратной 5 мм.

Кроме проверки местной устойчивости ребер, необходимо выполнить проверку устойчивости опорной части главной балки, так называемой

98

с каждой стороны ребер в соответствии с рисунком 8б. Проверка устойчивости такой условной стойки производится как для центрально-сжатых элементов по формуле:

iz - радиус инерции сечения условной стойки относительно оси z, см

Если условие устойчивости (102) не выполняется, то следует увеличить толщину опорного ребра th (если это еще возможно), или изменить класс стали опорных ребер (принять сталь с большим значением расчетного сопротивления Ry и,

соответственно, R p ).

99

Размеры торцевой диафрагмы также должны обеспечивать её местную устойчивость

и устойчивость опорной части балки (условной стойки), как центрально-

сжатого элемента (формула 102).

Вэтом случае площадь поперечного сечения условной стойки в соответствии

срисунком 9а принимается равной

а радиус инерции сечения условной стойки относительно оси z определяется по формуле:

Если не обеспечена местная устойчивость торцевой диафрагмы, то следует увеличить ее толщину td (не забывая, что она не может быть больше трех толщин стенки главной балки - 3t w ).

Если не обеспечена устойчивость условной опорной стойки, то прежде всего следует увеличить ширину опорной диафрагмы bd , согласовав этот размер с

100