Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Автоматизированное проектирование балочной площадки. Учебное пособие
.pdf
Поясные двусторонние сварные швы в составных двутавровых балках в
=
β
β
γ
γ
γ
γ
γ
=
=
γ
γ
заводских условиях выполняются автоматическим способом (с помощью
сварочного трактора) при положении свариваемых элементов (стенки и полки)
« в лодочку».
проволока
, марка которой выбирается по таблице 1 Приложения Ж, для
Материал для автоматической сварки – это сварочная
второй группы конструкций и сварки под флюсом.
Расчетное сопротивление по металлу шва (R
) определяется по
wf
таблице 2 Приложения Ж в зависимости от марки сварочной проволоки, а
расчетное сопротивление по металлу границы сплавления (R
wz
)
вычисляется в соответствии с рекомендациями СНиП [ 4 ] по формуле:
RR 45,0
, (71)
unwz
R - временное сопротивление стали, определяемое по Приложению
где
un
А для соответствующей стали в зависимости от толщины пояса главной балки
t (напоминаем, что сталь для главной балки Вы выбрали в самом начале
f
выполнения работы).
Коэффициенты провара сварного шва
f
и
определяются по
z
таблице 1 Приложения И для минимального катета сварного шва (
Минимальная величина катета углового сварного шва k
при этом
f
k ).
minf
согласовывается с толщиной наиболее толстого из свариваемых элементов –
t
полки (
) и определяется по таблице 2 Приложения И.
f
Коэффициенты условий работы сварного шва при его расчете по
металлу шва (
) и по металлу границы сплавления (
wf
) назначаются в
wz
соответствии с рекомендациями СНиП [4]. Для конструкций,
эксплуатируемых при температуре наиболее холодной пятидневки ниже минус
0
40
С,
другой более прочной проволоки
=0.85 для сварочной проволоки марок Св-08 и Св-08А, а для любой
wf
=1, и
wf
=0,85 для любой стали, из
wz
которой изготовлена балка. Для конструкций, эксплуатируемых в
отапливаемом помещении или при температуре наиболее холодной
пятидневки выше минус 40
0
С ( t ≥ - 40
0
C) 1
wzwf
.
Все перечисленные данные Вам надо определить, выбрать и ввести в
память компьютера в том порядке, в котором будут поступать запросы от
компьютера.
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:
22
+
VT
R
β
2
)(
≤
⋅
k
fzf
() ()
, (72)
γγ
czwfzwf
где T - сдвигающее пояс усилие, приходящееся на единицу длины
поясного шва
SQ
f
T
max
=
J
; (73)
x
1
V - местное давление балки настила (или вспомогательной балки) на
сварной шов
V
2
1
V
=
; (74)
l
ef
V -опорная реакция балки настила (или вспомогательной балки).
1
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:
T
R
≤
β
2
k
()
fzf
() ()
. (74)
γγ
czwfzwf
Компьютер вычисляет минимально необходимый катет сварного
шва, удовлетворяющий соответствующему ситуации условию прочности
Учитывая выведенную на экран величину
Вам необходимо назначить катет
.
шва, согласовав его с рекомендациями СНиП о минимальных катетах
(таблица 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
металла сварного шва, а индекс
f означает, что расчет производится по сечению
z – по сечению металла границы сплавления.
Заметим, что в программе выбор того или иного значения производится
автоматически.
Комментарий 30
Прежде чем перейти непосредственно к расчету укрупнительного
стыка главной балки, хотелось бы пояснить, зачем вообще такой стык нужен, и
нельзя ли обойтись без него.
Дело в том, что, во-первых, все прокатываемые профили (и фасонные
и листовые) имеют ограниченную длину (обычно это – 12 м), а, во-вторых,
место изготовления конструкции и место ее установки, как правило,
достаточно удалены друг от друга, и, следовательно, возникает проблема
транспортировки. Безусловно, если речь идет об уникальных конструкциях,
габаритные размеры которых невозможно уменьшить в силу каких-то
конструктивных и технологических особенностей, то для их транспортировки
создают специальную технику и обеспечивают этой технике сопровождение,
гарантирующее безопасность движения. Главная балка рабочей площадки –
это явно не уникальная конструкция. Для ее транспортировки будут
использоваться обычные транспортные средства. Пролеты большинства балок
в выполняемой работе более 12 м, следовательно, их транспортировка
«целиком» довольно затруднительна. Именно поэтому рекомендуется каждую
главную балку разбить на две части (отправочные марки), которые можно без
проблем доставить на строительную площадку.
отправочных
марок называется укрупнительным стыком.
Узел соединения двух
Укрупнительный стык должен быть жестким, т.е. воспринимать изгибающий
момент так же как и сплошное сечение балки. Поэтому выполняться такой
стык может либо на сварке, либо на высокопрочных болтах с контролируемым
усилием натяжения болтов (сдвигоустойчивое соединение).
Под координатой места стыка понимается расстояние от опоры
балки до сечения стыка
х . Место расположения укрупнительного стыка
4
должно быть рациональным с точки зрения затрат труда на изготовление
отдельных отправочных элементов и сокращения числа типоразмеров
деталей, используемых для их изготовления.
Обычно это середина пролета
L
главной
балки (то есть расстояние от опоры до сечения стыка
х
4
= ).
2
Однако, такое деление балки на две одинаковые отправочные марки
возможно лишь в том случае,
поперечного ребра жесткости
четном числе балок, опирающихся на главную балку.
пролета главной балки такое ребро есть
если в середине пролета балки нет
. Но это условие выполняется лишь при
Если же в середине
, то место стыка располагается на
расстоянии
L
х −= (75)
2
50
a,
14
для балочной площадки нормального типа или
L
х 50
4
2
h,
−= (76)
w
для балочной площадки усложненного типа.
Наверняка, после непродолжительного анализа прочитанной
информации,
Вам показалось, что все эти сложности ни к чему, и при
любой схеме размещения ребер на главной балке стык можно выполнить в
середине пролета, потому что стыковые накладки в стенке с успехом заменят
поперечные ребра жесткости, и проблем с обеспечением местной
устойчивости явно не возникнет. Но, пускаясь в такие рассуждения, не
α
γ
γ
µ
γ
следует забывать
накладки
в поясах, которые не позволят выставить балки настила или
и о том, что в месте стыка необходимы ещё и парные
вспомогательные балки на один уровень при их этажном сопряжении с
главными балками и сделают невозможным сопряжение балок в одном уровне.
Комментарий 31
Как было отмечено выше, укрупнительный стык может выполняться
либо на сварке, либо на высокопрочных болтах с контролируемым усилием
натяжения (последний вариант стыка и принят в курсовой работе). Обычно
для укрупнительных стыков на болтах применяют высокопрочные болты
диаметром 20 мм или 24 мм из хромистой стали марки 40Х «селект»
(с жестким ограничением содержания элементов, не вынесенных в
обозначение марки).
таблице 1 Приложения К .
÷3 мм больше диаметра болтов с целью снижения трудоемкости сборки.
2
Площадь сечения болтов нетто (
Диаметр отверстий под болты принимается на
Временное сопротивление материала болтов R
A ) определяется по
bn
определяется по
bun
таблице 2 Приложения К в зависимости от марки стали болтов и диаметра
болтов.
Наиболее надежным способом контроля усилия натяжения болтов
является контроль с помощью динамометрического ключа
закручивания
. Контроль по моменту закручивания M является менее
по углу
надежным, так как обычно осуществляется с помощью рычажных
приспособлений. Наименее трудоемкий и наиболее безопасный способ
обработки поверхностей элементов в месте стыка с целью увеличения трения
газопламенный. Безусловно, выбор способа контроля усилия натяжения
-
болтов и способа обработки поверхности остается за Вами.
Коэффициент надежности γh и коэффициент трения µ Вам
необходимо определить по таблице Приложения К в зависимости от способа
обработки поверхностей (газопламенная), способа регулирования (контроля)
усилия натяжения ( по углу закручивания
α), характера нагрузки (статическая)
и разности между диаметром отверстия и диаметром стержня болта
(δ = 2 - 3 мм).
Коэффициент условия работы соединения
назначается в
b
зависимости от количества болтов в соединении согласно СНиП [4] и в
курсовой работе принимается равным единице (количество болтов обычно
больше десяти) при количестве болтов менее десяти
= 0,9.
b
Расчетное усилие, которое может быть воспринято двумя
плоскостями трения соединяемых элементов, стянутых одним болтом,
вычисляется компьютером по формуле:
Q
bh
=
2
AR
bnbbh
, (77)
γ
h
где
RR 7.0=
расчетное сопротивление растяжению
-
bunbh
высокопрочного болта.
Комментарий 32
При проектировании стыков балочных конструкций изгибающий
момент, возникающий в сечении балки, обычно заменяется парами
продольных сил.
продольную силу N
(то есть, плечо пары сил в этом случае равняется
Накладки, соединяющие пояса, рассчитываются на
, проходящую через геометрические оси сечений поясов
f
h
). Изгибающий момент при
f
этом распределяется между элементами сечения балки пропорционально их
изгибным жесткостям (или моментам инерции сечений при одинаковом
модуле упругости материала сечения всех элементов).
Усилие в поясе
N
f
вычисляется компьютером по формуле:
J
x
f
f
4
, (78)
⋅=
J
x
N
M
f
h
где
J
- суммарный момент инерции поясов
f
2
h
f
2
tbJ
⋅= . (79)
fff
2
3
tb
f
f
+
6
Требуемое количество болтов для стыка пояса вычисляется компьютером
по формуле:
N
Q
f
. (80)
γ
cbh
0
n
=
fb
,
Назначенное Вами количество болтов
должно быть
четным и не менее требуемого числа:
с одной стороны стыка пояса
0
nn ≥ . (81)
fbfb
,,
Стык поясов осуществляется с помощью трех накладок: одна на
в
наружной грани поясов (ширина этой накладки
ширине пояса
b ), и две другие на внутренней грани поясов по обе стороны
f
b принимается равной
н
стенки балки в соответствии с рисунком 7.
Из условия удобства расположения элементов стыка ширина нижних
накладок принимается равной:
tb
−
н
cм
b
= , (82)
н
wf
)5,10,1(
÷−
2
При этом
величина
н
b должна быть кратной пяти мм из условия
н
технологичности разметки и резки листов.
Требуемая толщина накладок для стыка пояса t
вычисляется
1,0
компьютером из условия прочности по нормальным напряжениям:
N
f
()
bbt
+
2
R
γ
≤
110
. (83)
cy
Назначенная Вами толщина накладок t
должна быть согласована
1,0
с сортаментом на универсальную сталь (Приложение Д) и принята не менее
требуемого значения, которое компьютер выводит на экран.
Размещение болтов в поясе обычно выполняют в четыре продольных
ряда (по два с каждой стороны стенки). В первом от края накладки поперечном
ряду болтов размещается два или (если позволяет ширина пояса) четыре болта.
Прочность стыка пояса проверяется компьютером по условию
равнопрочности пояса и накладок с учетом их ослабления:
по краю стыка проверяется ослабление пояса (т.к. накладки в этом
сечении ещё не включились в работу):
≥ , (84)
,
AA 85,0
fnf
−
=
где A
– площадь сечения пояса с учетом ослабления отверстиями под
f,n
болты
– количество отверстий в первом от края накладки поперечном ряду,
n
б1
– диаметр отверстия;
d
o
у середины стыка проверяется равнопрочность накладок и ослабленного
сечения пояса:
Рисунок 7 – Укрупнительный стык главной балки
dnAA
, (85)
oбfnf
1,
≥ , (86)
,1
AA 85,0
fn
где A
−−≤
- суммарная площадь сечения накладок с учетом ослабления
1,n
отверстиями под болты
н
−+= , (87)
n
)22( tdnbbA
1,1
ob
где n
в
nn
– общее количество отверстий в поперечном ряду.
б
Если не обеспечена прочность пояса то, при наличии в первом
поперечном ряду четырех болтов, следует добавить еще один поперечный ряд
из двух болтов, разместив их с края, или увеличить толщину пояса
t (что
f
крайне нежелательно).
Если не обеспечена равнопрочность накладок и пояса, то необходимо
увеличить толщину накладок
t , согласовав её с ГОСТ на универсальную сталь
1
(Приложение Д).
Комментарий 33
Расстояние между верхним и нижним крайними горизонтальными
рядами болтов в стенке
y
в соответствии с рисунком 8 назначается
max
конструктивно с учетом удобства их размещения и технологичности сборки:
52 dthy
w
, (88)
11max
где
d -диаметр отверстия под болт.
1
Минимальное расстояние между горизонтальными рядами болтов при
их диаметре 20=
d мм рекомендуется принимать 60мм, при 24=
b
d мм -
b
80мм (загляните в таблицу Приложения К).
Разумеется, при назначении этого расстояния не стоит прибегать к
«крайним» мерам: минимальный шаг болтов в одном ряду удобен только
теоретически, а в практическом выполнении стыка такая «скученность»
болтов явно не способствует ускорению процесса их установки и
закручивания. К тому же и разметка отверстий под болты тоже требует от
исполнителя повышенного внимания, так как любая ошибка в этом случае
может оказаться фатальной. Безусловно, окончательный выбор остается за
Вами, но полезно знать, что наиболее «комфортный» для изготовителя шаг
болтов находится в интервале 80 - 120 мм.
Число вертикальных рядов болтов m с одной стороны стыка
∆
∑
принимается не более 3-х (чаще - два). Число горизонтальных рядов болтов
k
определяется следующим образом:
y
к , (89)
max
=
1
+
a
где a∆ - расстояние между горизонтальными рядами болтов.
Прочность стыка стенки оценивается по максимальному усилию,
возникающему в наиболее нагруженном болте крайнего горизонтального
ряда, и для балки, состоящей из двух одинаковых отправочных марок (стык в
середине пролета: L,х 50
= ), проверяется по формуле:
4
max
MN ≤=
max
w
2
ym
i
, (90)
Q
bh
y
где M
расстоянии
- изгибающий момент в расчетном сечении балки на
w
х
от опоры, воспринимаемый стенкой балки
5
J
MM
= ; (91)
w
xw
5
J
x
m- число вертикальных рядов болтов с одной стороны стыка стенки;
- расстояние между симметричными горизонтальными рядами болтов
y
i
в стыке стенки.
Прочность стыка стенки для балки, состоящей из двух разных по длине
частей ( )L,х 50
≠ , проверяется по формуле:
4
2
4
x
km
•
Q
, (92)
bh
N ≤
max
+
Q
2
Q - поперечная сила в расчетном сечении главной балки на
где
расстоянии
4x
х
от опоры;
4
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 уменьшить расстояние между горизонтальными рядами болтов ( но не
менее 2,5d
) или увеличить диаметр болтов (вместо 20 мм взять 24 мм), или,
1
наконец, изменить сталь для болтов (вместо 40Х «селект» взять 30Х 3МФ).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]