// //
Дом arrow Научная литература arrow Шпоры металлы arrow 24 расчет и конструирование стыков балок
24 расчет и конструирование стыков балок

24. Расчет и конструирование стыков балок. Различают два типа стыков балок: заводские и монтажные (укрупнительные).Заводские стыки представляют собой соединения от-дельных частей какого-либо элемента балки (стенки, пояса), выполняемые из-за недо­статочной длины имеющегося проката. Их расположение обусловлено длиной проката или конструктивными соображениями (стык стенки не должен совпадать с местом примыкания вспомогательных балок, с реб­рами жесткости и т.п.). Чтобы ослабление сечения балки заводским стыком было не слишком велико, стыки отдельных элементов обычно располагают в разных местах по длине балки, т. е. вразбежку. Монтажные стыки выпол-няются при монтаже, они необходимы тог­да, когда масса или размеры балки не позволяют перевезти и смонти­ровать ее целиком. Расположение их должно предусматривать членение балки на отдельные отправочные элементы, по возможности одинаковые (в разрезной балке стык располагают в середине пролета или симмет­рично относительно середины балки), удовлетворяющие требованиям транспортирования и монтажа наиболее распространенными средст­вами.В монтажных стыках удобно все элементы балки соединять в одном сечении. Такой стык называется универ-сальным. Стыки прокатных балок (заводские и монтажные) выполняют, как правило, сварными. Наиболее просто и удобно непосредственное соединение балок встык (рис. 7.24, а).

24

Рис. 7.24 а-соединение встык.

Чтобы уменьшить усадочные сварочные напряжения, не­обходимо варить стык быстрее; чтобы охлаждение шло более равномер­но, следует начинать варить с менее жесткого элемента — стенки. Одна­ко при ручной сварке такого стыка с применением обычных способов кон-троля сварки растянутый пояс балки в стыке будет иметь меньшую прочность, чем вне стыка, так как расчетное со-противление сварного шва встык на рас-тяжение меньше расчетного сопроти-вления основного металла

24

При необходимости устройства стыка в сечении, где действует боль­ший изги-бающий момент, делают прямое сое-динение балок встык, а полки усиливают накладками  (рис. 7.24,б).

 

24

Рис. 7.24 б-соединение встык с накладками.

Изгибающий момент в таком стыке воспринимается швами и накладками. Расчет момента про­изводится по формуле

M=WRсв+Nнhн

где   W — момент  сопротивления  сечения   балки;   Nн — усилие  в  на-кладке;   hн — рас­стояние между осями накладок. Отсюда определяем расчет-ное усилие в накладке

Nн=(М-WRсв)/ hн

затем площадь поперечного сечения накладки

   AH = N/Rcв

Угловые швы, прикрепляющие накладку к балке, должны быть рас­считаны на усилие в накладке. Чтобы уменьшить сварочные напряже­ния, эти швы не доводят до оси стыка на 25 мм с каждой стороны. При изготовлении конструкций в полевых мастерских, когда трудно обработать торцы балок под сварку, можно осуществить стык только с по-мощью накладок (см. рис. 7.24, в).

24

Однако из-за большой концентра­ции напряжений в таком стыке применять его можно в конструкциях, работающих только на статическую нагрузку и при положительных температурах.Почти весь изгибающий момент в этом стыке передается через по­ясные накладки, а поперечная сила — через парные накладки на стен­ке. Учитывая это, производят расчет усилия и площади поперечного се­чения в накладке по формулам

NН = M/hH  и  AH=NH/R.

Накладки на стенку конструктивно принимают шириной 100—150 мм, тол-щиной, приблизительно равной толщине стенки, и высотой, равной высоте пря-молинейного участка стенки  (до за-круглений около полок).Угловые швы, прикрепляющие накладки к стенке, сле-дует проверять на действие поперечной силы

т = Q/2

Стыки составных сварных балок. Заво-дские стыки поясов и стенки составных сварных балок осуществляют соеди-нением листов до сборки их в балку (рис. 7.25, а).

24

Рис. 7.25 а —заводской стык

Основным типом сварных соединений листов является соединение встык. Стык растянутого пояса, если он распо-ло­жен в зоне балки, где напряжения в поясе превышают расчетное сопро­тивление сварного шва на растяжение, устраивают косым или сварива­ют авто-матической сваркой, выводя начало и конец шва на технологи­ческие планки. Такое усложнение производства часто делает более целесообразным перенос прямого заводского стыкового шва в то место балки, где напряжения в поясе не превышают расчетного сопротивле-ния сварного шва на растяжение.    Заводские стыки сжатого пояса и стенки балки всегда делают прямыми.

На монтаже сжатый пояс и стенку всегда соединяют прямым швом встык, а растянутый    пояс —косым швом под углом 60 °, так как при монтаже авто-матическая сварка и повышенные спо-собы контроля за­труднены. Такой стык будет равнопрочен основному сечению балки и может не рассчитываться. Не-которым перенапряжением стенки вблизи растянутого пояса балки обы-чно пренебрегают, так как этот участок стенки расположен между двумя упруго работающими зонами балки, работает в условиях стесненной деформации и пластическое его разру­шение невоз-можно. Применявшееся раньше усиле-ние этого участка на­кладками, как по-казали исследования, приводит лишь к дополнитель­ным сварочным напря-жениям и не увеличивает несущей способности балки.Чтобы уменьшить сварочные напряжения, сначала сва-ривают попе­речные стыковые швы стенки / (см. рис. 7.25,б) и поясов 2, имеющие наибольшую поперечную усадку. Оставленные не заваренными на заво­де участки поясных швов дли-ной около 500 мм дают возможность пояс­ным листам несколько вытянуться при усадке швов 2. Последним зава­ривают угловые швы 3, имеющие не-большую продольную усадку.

24

Рис. 7.25 б —монтажный стык

Стыки составных балок на высокопрочных болтах В последнее вре­мя монтажные стыки сварных балок, чтобы избежать сварки при мон­таже, иногда выполняют на высокопрочных болтах (рис. 7.26).

24

24

 В таких стыках каждый пояс балки жела-тельно перекрывать тремя накладками с двух сторон, а стенку — двумя верти-кальными накладками, площадь сече-ния которых должна быть не меньше площади сечения перекрывае­мого ими элемента. Ослабление сечения поясов балки учитывается при статических на-грузках, если площадь сечения нетто составляет меньше 85 % площади брутто АНТ<0,85А; тогда принимается условная площадь  сечения Аусл=1,18АНТ; при динамических нагрузках Ант прини-мается независимо от величины осла-бления. Болты в стыке ставят на минимальных расстояниях друг от друга: (2,5—3)d болта (при d=24 мм удобно иметь шаг 80 мм), чтобы умень­шить размеры и массу стыковых накладок.Расчет каждого элемента балки ведут раздельно, а изгибающий мо­мент распределяют между поясами и стенкой пропорционально их жест­кости. Тогда расчетное усилие в поясе может быть определено по фор­мулам

24  24  24

где М и / — соответственно полный расчетный изгибающий момент и мо-мент инер­ции всего сечения в месте стыка балки; /п — момент инерции поя-сов балки; hо= hcт+tП — расчетная высота поясов.Количество болтов для прикрепления стыковых накладок к поясу балки

24

где QВБ — расчетное сдвигающее усилие, могущее быть воспринятым одним высоко­прочным болтом Это количество болтов ставят по каждую сторону от центра стыка. Мо­мент, приходящийся на стенку, может быть найден по формуле

24

Где /ст -  момент инерции стенки балки.

Этот момент уравновешивается сум-мой внутренних пар усилий, дейст­
вующих на болты, расположенные на стыковой полунакладке симмет­рично относительно нейтральной оси балки (см. рис. 7.26):

24                                                                                                                                                 .,,

где m — число вертикальных рядов болтов на полунакладке.Выражая все усилия Ni через максимальное усилие N1:

N2=N1a2/a1       N3=N1a3/a1    

Получим

24

Отсюда максимальное горизонтальное усилие от изгибающего момента, дей-ствующее на каждый крайний наи-более нагруженный болт, будет

24

Для упрощения расчета выражаем сумму и количество болтов в вертикальном ряду стыка —k:

24

Тогда

24

Кроме изгибающего балку момента в стыке может действовать по­перечная сила Q, которая условно полностью передается на стенку и принимается распределенной равномерно на все болты, расположенные на полунакладке:

V = Q/n

где n — число болтов на полунакладке.

Тогда на наиболее напряженные крайние болты будет действовать рав­нодействующая усилий от мо-мента и поперечной силы, и они будут оп­ределять прочность стыка стенки:

24

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.