Коефіцієнт

–	–	9	0,533	15	0,350
4	0,9	10	0,491	16	0,331
5	0,8	11	0,455	17	0,314
6	0,714	12	0,423	18	0,298
7	0,643	13	0,396	19	0,284
8	0,583	14	0,371	20	0,271

Потім встановлюють відстань між болтами та виконують перевірку за (2.24) і (2.26).

Зварні монтажні стики складених балок без використання накладок (рис. 2.9, б) виконуються за спеціальною технологією для зменшення напружень від зварювання. Оскільки поперечні шви дають найбільшу усадку, спочатку зварюють стикові шви стінки (1), а за ними шви поясів (2). Останніми виконують кутові шви (3), які на заводі були не доведені до осі стику приблизно на 500 мм. У разі неможливості виконання на монтажі фізичного контролю якості швів стик нижнього (розтягнутого) пояса виконують косим з відношенням сторін скосу 1:2. При цьому стик вважається рівноміцним з основним металом і розрахунком не перевіряється. Однак якщо в стику діє поперечна сила , то необхідно перевірити напруження, що виникають в розтягнутій зоні вертикального шва (у точці „а” на рис. 2.9,б) з урахуванням сумісної дії та.

Приклад 2

Запроектувати головну балку Б1 балкової клітки нормального типу за даними прикладу 1.

Компонування перерізу складеної балки. Розрахункова схема балки наведена на рис. 2.10, а з зведенням зосереджених сил до еквівалентного рівномірного розподіленого навантаження, розрахункове граничне значення якого становить 185,96 кН/м. Маса 1 м балки дорівнює 286 кг, що з урахуванням коефіцієнта надійності за навантаженням створює навантаженняg=1,05·2,86=3,04 кН/м. Уточнене навантаження на 1 м балки становить q_екв=185,96+3,04=189 кН/м. Тоді

.

Момент у середині прольоту від розрахункового експлуатаційного навантаження обчислимо з використанням середнього коефіцієнта за навантаженням :.

Головну балку розраховуємо в межах пружної роботи сталі. Необхідний момент опору перерізу за формулою (1.40) при :

.

Тут = 240 МПа – розрахунковий опір сталі, встановлений за границею текучості для листового прокату при товщинах 4...20 мм зі сталі С255.

Оптимальна висота балки за формулою (2.1):

см.

Тут при _{гнучкість стінки попередньо приймається}

.

Мінімальна висота балки за формулою (2.3) при =1,0

см.

Найбільша можлива висота балки визначається за заданою максимальною будівельною висотою перекриття , що встановлюється на підставі технологічних міркувань (різниця між відмітками чистої підлоги робочої площадки та габариту під перекриттям) та конструктивного рішення перекриття. Обидві відмітки – підлоги (+8,0 м) і нижнього габариту перекриття (+6,0 м) – вказують у технологічному завданні на проектування. У цьому разімм. Товщину підлоги визначають як суму товщин усіх її складових (див. табл. 1.8):мм. За умови поповерхового опирання балки Б1, висота якої дорівнює 350 мм, максимальна висота балки Б2 може бути:

см.

Враховуючи, що , можна прийняти висоту балки близькою до оптимальної. Тому приймемо стінку висотою 139 см з листа шириною 1400 мм, ГОСТ 19903-74* (мінус 1 см на обробку поздовжніх окрайок). Необхідна товщина стінки за формулою (2.4)

.

Щоб не встановлювати поздовжні ребра жорсткості для забезпечення місцевої стійкості стінки при умовній гнучкості стінки товщина стінки за (2.5) повинна бути:

.

Остаточно приймаємо товщину стінки мм.

Знаходимо необхідну площу пояса за (2.7):

.

Для забезпечення місцевої стійкості пояса його товщина за (2.8):

см.

Приймаємо пояси з універсальної широкоштабової сталі (ГОСТ 82–70*) з розмірами мм (см²). Відношення ширини звису пояса до товщини відповідає (1.18):

.

Повна висота балки см. Відношення, що відповідає рекомендованим значенням.

Визначимо геометричні характеристики підібраного перерізу (рис. 2.10 б).

_.

Перевіряємо прийнятий переріз:

;

.

Таким чином, міцність і жорсткість балки забезпечені.

Зміна перерізів поясів. Зміну перерізу виконаємо на відстані х = 2,15 м від опори, де до головної балки не примикає балка настилу. Згинальний момент і перерізувальна сила в цьому місці:

;

.

За відсутності відомостей про фізичний контроль якості стикового шва при розтязі МПа. Необхідний момент опору зміненого перерізу за (2.11):

,

а необхідна площа зміненого пояса

.

Приймаємо пояс з універсальної широкоштабової сталі (ГОСТ 82–70*) перерізом мм (см²).

Момент інерції та момент опору зміненого перерізу балки (рис. 2.10, в):

.

Нормальні напруження у зварному шві:

.

Дотичні напруження в стінці балки на опорі перевіримо за (1.7):

,

де – статичний момент половини перерізу відносно нейтральної осіх – х:

.

Перевіряємо зведені напруження в рівні сполучення стінки з поясом у місці зміни його ширини при за (1.10):

,

де – статичний момент пояса відносно нейтральної осі х – х:

; ;.

У разі поверхового обпирання балок настилу на головну балку місцеві напруження за (1.9):

,

де – сумарне значення двох опорних реакцій балок Б1;см;мм – ширина полиці Б1.

Забезпечення місцевої стійкості стінки. За умовної гнучкості стінки

стінку балки необхідно підкріпити основними поперечними ребрами жорсткості з максимальним кроком см. Місцеві напруження в стінці, тому з умови міцності поперечні ребра жорсткості в місцях обпирання балок можна не ставити. Це дозволяє прийняти крок ребер жорсткостісм (рис. 2.10,г). Перевіримо перший відсік. Якщо відсік довгий (), то перевірку місцевої стійкості слід виконувати за середніх значеньі, обчислених для більш напруженої ділянки довжиною.У випадку, що розглядається, перевірку місцевої стійкості за формулою (1.26) належить виконати у двох перерізах: 1–1, на відстані=100 см від опори, де прикладена зосереджена сила та, та 2–2, розташованому на відстанівід першого поперечного ребра, де.

В перерізі 1–1 розрахункові зусилля:

;

.

Нормальні напруження стиску у стінці в рівні її з’єднання з поясом:

Середні дотичні напруження за формулою (1.15):

.

Знаходимо і коефіцієнтза формулою (1.24):

.

За таких даних граничне значення (див. табл. 1.5) менше за фактичне=9,9/11,38=0,87. У цьому випадку критичне нормальне напруження слід визначати за (1.23):, де=54,24 (табл. 1.6).

Критичні місцеві напруження за (1.28):

,

де , априйнято за табл. 1.4.

Дотичні критичні напруження за формулою (1.27):

,

де .

Перевіримо стійкість стінки першого відсіку за формулою (1.26):

.

Таким чином, стійкість першого відсіку у перерізі 1–1 не забезпечена і робити перевірку за перерізом 2–2 немає рації. Зменшуємо крок ребер жорсткості см(рис. 2.10,д). Тепер (короткі відсіки) і у всіх відсіках . Перевірку місцевої стійкості слід виконувати зата, обчислених в середині відсіків.

У першому відсіку на відстані х = 0,5 м від опори діють:

; .

Напруження стиску у стінці за формулою (1.25):

і середні дотичні напруження за формулою (1.15):

.

Нормальні критичні напруження при за (1.23), приймаючиза табл. 1.3:

.

Критичні дотичні напруження за (1.27) при;.

Стійкість першого відсіку за формулою (1.26) забезпечена тому, що:

.

Перевірка стійкості стінки в інших відсіках проводиться аналогічно і також забезпечена.

Поперечні ребра жорсткості проектуємо двобічними з листів, ширина яких повинна бути не меншою, ніж . Товщина ребра:

.

Приймаємо ребра жорсткості з розмірами .

Розрахунок поясних швів складеної балки. Зсувне зусилля між поясом і стінкою

.

З’єднання поясів зі стінкою здійснено двобічними кутовими швами в заводських умовах, що дозволяє використовувати напівавтоматичне зварювання із застосуванням сталевого дроту Св-08А (,,,– див. дод. 1., табл. Д1.5).

Враховуючи, що , розрахунок виконуємо тільки по металу шва. Тоді необхідний катет швів:

.

З конструктивних міркувань (див. табл. Д1.4) приймаємо мінімальний катет шва мм.

Розрахунок торцевого опорного ребра балки. Опорне ребро сприймає опорну реакцію . Необхідна площа опорного ребра з умови зминаннядля сталі С255 при товщині від 10 до 20 мм:.

Призначаємо ширину торцевого опорного ребра . Тоді його товщина. Приймаємо опорне ребро розмірамимм, при цьомусм².

Перевіряємо опорну частину балки (див. рис. 2.10, г) як умовний центрально-стиснутий стрижень:

,

де – розрахункова площа умовного стрижня за (2.16):

.

Коефіцієнт поздовжнього згину , обчислений за гнучкістю умовного стрижня,(див. дод. 1., табл. Д.1.10),

де см⁴, см.

Перевіримо відповідність ширини звису опорного ребра умові місцевої стійкості:

.

Таким чином, місцева стійкість забезпечена.

Опорне ребро прикріплюється до стінки двобічними кутовими швами. Матеріали для зварювання приймаємо, як і для поясних швів. Мінімальний катет зварного шва при :

.

Це більше, ніж зазначено в дод. 1., табл. Д1.4. Призначаємо мм, що допустимо, тому що.

Виступаючу частину опорного ребра призначаємо такою, що дорівнює .

Розрахунок вузла шарнірного сполучення балок. Розрахувати вузол сполучення в одному рівні балки настилу з двотавра 35Б1 (опорна реакція ) з головною складеною балкою (рис. 2.11).

Приймаємо болти класу міцності 4.8 класу точності В. Площа перерізу болта. Розрахунковий опір болтів зрізу. Матеріал з’єднуваних елементів – сталь С255 товщиноюдо 10 мм, для якої, а звідси розрахунковий опір елементів при зминанні.

Несуча здатність одного болта при роботі на зріз:

.

Несуча здатність одного болта при роботі з’єднання на зминання:

.

Тут прийнято: коефіцієнт умов роботи з’єднання при зрізі тапри зминанні; кількість площин зрізу; мінімальна товщина елемента, що зминається в одному напрямку,(– товщина ребра).

Необхідна кількість болтів для сприйняття опорної реакції , збільшеної на 20% через позацентровість передачі зусилля на стінку головної балки:

.

Приймаємо , діаметр отворів для болтів. Мінімальна висота з’єднувального елемента з умови розміщення болт . З’єднувальний елемент виконуємо з листа товщиною і висотою(не повинна перевищувати довжину плоскої ділянки стінки балки настилу). Розміщення болтів показано на рис. 2.11.

Перевіримо переріз з’єднувального елемента (накладки) за умовою зрізу (2.20):

.

Розрахунок монтажного стику складеної балки на високоміцних болтах. Стик передбачаємо на відстані 5,5 м від опори, де

, .

Стик виконується за допомогою високоміцних болтів діаметром із сталі 40X ”селект”. Згідно з дод. 1., табл. Д1.6а для таких болтів розрахунковий опір під час розтягу . Розрахункове зусилля на один болт при двох площинах зсуву ():

.

Тут =3,52 см(табл. Д.1.7);= 1,0 у припущенні, що кількість болтів; коефіцієнт тертя=0,35 відповідає обробці поверхонь сталевими щітками без консервації; =1,06 при регулюванні натягу болтів за кутом закручування(табл. 36* [1]).

Згинальний момент, що припадає на стінку при значенні моменту інерції стінки (2.23):

,

Згинальний момент, який припадає на пояси:

.

Зусилля в поясах (накладках): .

Перекриваємо пояси балки трьома накладками, одна з яких має переріз 450х10 мм, а дві інші 200х100 мм (рис.2.12). Загальна площа накладок .

Необхідна кількість болтів для прикріплення накладок до пояса:

.

Приймаємо 12 болтів, які розміщуємо з мінімальним кроком , де діаметр отвору. Пояс послаблений чотирма отворами по краю накладки та його площа нетто

.

Оскільки , перевірку міцності необхідно виконувати за умовною площею .

Розрахункове напруження в перерізі по крайньому ряду болтів становить:

Стінку перекриваємо двома накладками з розмірами 180х1300х6 мм та орієнтовно призначаємо відстань між крайніми рядами болтів

.

Необхідний коефіцієнт стику обчислюємо за формулою (2.28) при

.

За табл.2.1 знаходимо кількість рядів болтів по вертикалі =20 та розміщуємо їх з мінімальним кроком.

Перевіряємо умову працездатності крайнього болта за формулою (2.24) при уточненому значенні та

:

кН <=177,8 кН.

Вертикальні зусилля в болтах від перерізувальної сили :

.

Перевіряємо працездатність найбільш віддаленого болта за умовою (2.26):

.

Отже, усі вимоги щодо міцності стику виконані.

Розділ 3. ЦЕНТРАЛЬНО-СТИСНУТІ КОЛОНИ