3.9. Конструирование и расчет монтажного стыка главной балки

Укрупнительный стык главной балки делит ее на две отправочные марки и устраивается в середине пролета. В курсовой работе стык проектируем в двух вариантах: сварной и на высокопрочных болтах.

3.9.1 Сварной стык

Конструирование сварного стыка заключается в выборе способов разделки кромок, определении зазоров в стыке, определении последовательности наложения швов.

Чаще всего монтажный стык выполняют на строительной площадке без физических методов контроля качества швов. Стык сжатого пояса проектируется прямым, а растянутого пояса – косым с уклоном 1:2, чтобы сварной шов был равнопрочен основному металлу. Поясные швы не доводят до линии стыка на 500 мм для снижения усадочных напряжений.

Для снижения усадочных напряжений при сварке швы выполняются в определенном порядке. Вид сварного стыка главной балки и порядок наложения швов представлен на рисунке 13.

Рисунок 15 – Монтажный сварной стык главной балки

3.9.2 Стык на высокопрочных болтах

Конструирование стыка заключается в выборе диаметра болтов, их вертикального и горизонтального шагов, в назначении размеров накладок, способа обработки соединяемых поверхностей. При конструировании стыка используются болты диаметром d = (2030) мм.

Расчетное усилие Q_bh, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определяется по формуле:

Q_bh = , (85)

где R_bh – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта,

равным R_bh = 0,7 R_bun

где R_bun – нормативное сопротивление стали болтов, принимаемое

по таблице 16 приложения 1МУ, принимаем равным

1100МПа,

μ и γ_h – коэффициенты трения и надежности, принимаемые по таблице

17 приложения 1 МУ , принимаем равными 0,58 и 1,35 соот

ветственно;

γ_b – коэффициент условий работы , принимаемый в зависимости от

количества n болтов в соединении(γ_b =0,8 при n<5; γ_b =0,9 при

5≤n<10; γ_b =1 при n≥10), принимаем равным 1;

A_bn – площадь болта нетто, определяется по таблице 18 приложения 1МУ.

Принимаем болт из стали Х40 «Селект» d = 20 мм, способ обработки поверхностей дробеструйный двух поверхностей с консервацией, площадь A_bn =2,45 см²

R_bh = 0,7 1100 = 770 МПа

Q_bh = = 81 кН

Стык поясов

Необходимое количество высокопрочных болтов для крепления накладки в стыке поясов вычисляют по формуле:

n = , (86)

где N_f - усилие в поясе, вычисляем по формуле

N_f = , (87)

где М – полный изгибающий момент в месте стыка,

M_w – момент, воспринимаемый стенкой, вычисляется по формуле:

M_w = , (88)

m_тр – количество поверхностей в стыке.

= = = 0,000486 м⁴

M_w = = 243,78 кН·м

N_f = = 1170,745 кН

n = = 7,23

Принимаем 10 болтовых соединений в одну сторону стыка.

Сечение накладок принимается таким образом, чтобы суммарная площадь их сечения была бы не меньше площади поперечного сечения пояса.

b_н·t_н + 2·b^*_н·t_н ≥ b_f·t_f

b_н = b_f =400 мм

t_н ≈ t_f/2 = 14/2 = 7 мм

Примем 8 мм

b^*_н ≤ b_ef - k_f – 5мм = (400- 8)/2 -7- 5 = 184мм

Из условия размещения 2-х болтов на свесе полки

-двух болтов

Условие выполняется.

- трех болтов

Оставляем 3 болта на свесе.

Расстояние между центрами болтов «а» и от края элемента до центра первого болта «а*» принимают кратным 5 мм.

а_min = 2,5d_отв = 2.5∙18 = 45 мм, принимаем 45 мм

а_max = 8d_отв = 8∙18= 144 мм, принимаем 140 мм

a^* _min = 1,3d_отв = 1,3∙18 = 23,4 мм, принимаем 25 мм

a^* _max = 4d_отв = 4∙18 = 72 мм, принимаем 70 мм.

Принимаем b^*_н= 150мм

Сечение накладок принимается таким образом, чтобы суммарная площадь их сечения была бы не меньше площади поперечного сечения пояса.

b_н·t_н + 2·b^*_н·t_н ≥ b_f·t_f

t^*_н>= 8

Принимаем t_н = 8мм

Длина накладок назначается из условий размещения болтов.

Рисунок 16 – Стык главной балки на высокопрочных болтах

Стык стенки

Размеры накладок, перекрывающих стенки, назначаются из условия:

2h_внt_вн ≥ h_wt_w

(89)

h_вн = h_w-2·t_н-2·8= 900-2·8-16=868 мм, принимаем h_вн=760 мм

,

(90)

Принимаем t_вн = 6 мм

2·860·6=10320 ≥ 800·8=6400

Количество вертикальных рядов по одну сторону стыка принимается

m ≥ 2. Количество болтов в одном ряду должно быть четным.

Усилие в наиболее нагруженном (крайнем от нейтральной оси) болте в стыке стенки от изгибающего момента равно:

N_max = ,

(91)

где h_max – расстояние между крайними в вертикальном ряду болтами;

h_i – расстояние между парами симметрично расположенных относи

тельно нейтральной оси болтов.

= 101,575 кН

Проверка прочности стыка стенки заключается в выполнении условия:

N_max ≤ Q_bhγ_cm_тр,

(92)

N_max = 101,575 < 8112 = 162 кН - условие выполняется .