1. Монтажный стык на сварке

Стык элементов балки осуществляется стыковыми швами (рис. 26). Расчетные сопротивления сварных соединений для любого вида сварки принимаются (см. табл. 6): при сжатии соединения независимо от методов контроля качества швов R_wy = R_y; при растяжении и изгибе с физическим контролем качества швов R_wy = R_y и R_wy = 0,85R_y, если физические методы контроля не используются.

На монтаже применение физических способов контроля затруднено, поэтому расчет растянутого стыкового соединения производится по его пониженному расчетному сопротивлению. Сжатый верхний пояс и стенка соединяются прямым швом, растянутый пояс – косым швом для увеличения длины шва, так как действительное напряжение в поясе σ превышает R_wy. Для обеспечения равнопрочности сварного стыка и основного сечения нижнего пояса достаточен скос с наклоном реза 2:1.

Рис. 16. Монтажный стык главной балки на сварке

Монтажный стык выполняется ручной сваркой. Для сварки монтажного стыка применяют электроды с индексом А (Э50А), обеспечивающие повышенную пластичность наплавленного металла.

Для обеспечения качественного соединения при ручной сварке элементов толщиной более 8…10 мм производится V-образная разделка кромок, начало и конец шва выводятся на специальные технологические планки.

Для уменьшения сварочных напряжений соблюдается определенный порядок сварки (на рис. 16 показан цифрами): сначала свариваются поперечными стыковыми швами, имеющими наибольшую усадку, стенка и пояса, последними завариваются угловыми швами, имеющими небольшую продольную усадку, участки длиной по 500 мм, оставленные незаверенными на заводе,. Незаваренные участки позволяют поясным листам несколько вытянуться при усадке поперечных швов в процессе сварки. Это также дает возможность при монтаже совместить торцы свариваемых элементов отправочных марок, имеющих отклонение в размерах в пределах технологических допусков.

2. Монтажный стык на высокопрочных болтах

Монтажные стыки на высокопрочных болтах выполняются с накладками (по три на каждом поясе и по две на стенке (рис. 17).

Рис. 17. Монтажный стык главной балки на высокопрочных болтах

Усилие с одного элемента на другой передается за счет сил трения, возникающих между соприкасающимися плоскостями, стянутыми высокопрочными болтами. Площади сечения накладок должны быть не меньше площади сечения перекрываемого ими элемента.

Принимаем болты d_b = 30 мм. Диаметр отверстия d под болт делается на 2…3 мм больше d_b. Назначаем отверстие d = 32 мм.

Минимальное расстояние между центрами болтов (шаг болтов) в расчетных соединениях определяется условиями прочности основного металла и принимается в любом направлении равным a_min = 2.5d = 2.5 · 32 = 80 мм.

Принимаем а = 80 мм.

Максимальное расстояние между болтами определяется устойчивостью сжатых частей элементов в промежутках между болтами (в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков a_max ≤ 12t_min = 12 · 14 = 168 мм, где t_min – толщина наиболее тонкого наружного элемента) и обеспечением плотности соединения:

Минимальное расстояние от центра болта до края элемента для высокопрочных болтов в любом направлении усилия:

с_min ≥ 1,3d = 1,3 · 32 = 41.6 мм.

Принимаем с = 45 мм. Ширина верхней накладки пояса принимается равной ширине пояса балки b_nf = b_f = 600 мм.

Ширина каждой нижней накладки пояса определяется:

b^′_nf = [b_f – (t_w + 2k_f + 2Δ)] / 2 = [600 – (14 + 2 ∙ 7 + 2 ∙ 10)] / 2 = 276 мм,

где Δ = 10…15 мм – конструктивный зазор.

Толщина каждой накладки пояса:

_{tnf = tf / 2 + 2 = 30 / 2 + 2 = 17 мм.}

Принимаем верхнюю накладку из листа 60018 мм с площадью сечения А_nf = 108 см² и две нижних накладки из листа 26018 мм с площадью сечения А^′ _nf = 46.8 см².

Суммарная площадь накладок:

А_n = А_nf + 2А^′ _nf = 108 + 2 ∙ 46.8 = 201.6 см² > А_f = 180 см².

Горизонтальные болты располагаем в 4 ряда на одной полунакладке.

Определяем длину двух вертикальных накладок:

l_nw = h_w – 2(t_nf + Δ) = 1400 – 2 (18 + 10) = 1344 мм.

Ширина вертикальных накладок:

b_nw = 2а + δ + 4c = 2 · 100 + 10 + 4 · 50 = 410 мм,

где δ = 10 мм – зазор между элементами.

Толщину одной вертикальной накладки t_nw принимаем равной толщине стенки t_w за вычетом 2 мм (t_nw = 12 мм).

Максимальное расстояние между крайними горизонтальными рядами болтов (с учетом расстояния до края элемента с = 50 мм)

а₁= 1344 – 2 ∙ 50 = 1244 мм.

Стык осуществляем высокопрочными болтами d_b = 30 мм из стали 30Х3МФ, имеющей наименьшее временное сопротивление:

R_bun = 1200 МПа = 120 кН/см².

Способ регулирования натяжения высокопрочных болтов принимаем по M (моменту закручивания). Расчетное усилие Q_bh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определяется по формуле:

где – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта;

A_bn = 5.6 см² – площадь сечения нетто болта d_b = 30 мм;

– коэффициент трения, принимаемый в зависимости от обработки поверхностей по табл. 27 (принят газопламенный способ обработки поверхностей);

– коэффициент надежности, принимаемый при статической нагрузке и разности номинальных диаметров отверстий и болтов с использованием регулирования натяжения болтов по М при газопламенном способе обработки поверхностей;

_b – коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов n, необходимых для восприятия расчетного усилия.

Момент инерции стенки:

Момент инерции поясов:

Изгибающий момент, приходящийся на стенку:

Изгибающий момент, приходящийся на пояса: