close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

515

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Кафедра строительных конструкций
С.В. Миронов, О.В. Никулина
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ
УЗЛОВ СОПРЯЖЕНИЙ СТАЛЬНЫХ
БАЛОК БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
в качестве методических указаний для студентов, обучающихся
по программам высшего профессионального образования
направления подготовки 270800.62 Строительство
Оренбург
2014
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК
ББК
624.014.2 (076.5)
38.54-02я7
М-64
Рецензент - доктор технических наук, профессор С.Б. Колоколов
Миронов, С.В.
М 64 Конструирование и расчет узлов сопряжений стальных балок балочной
клетки: методические указания / С.В. Миронов, О.В. Никулина ; Оренбургский гос.университет – Оренбург: ОГУ, 2014. – 24 с.
Методические указания предназначены для выполнения курсового
проекта «Стальные конструкции производственных зданий» по курсу «Металлические конструкции, включая сварку» для студентов, обучающихся
по программам высшего профессионального образования направления
подготовки 270800.62 Строительство.
УДК
ББК
624.014.2 (076.5)
38.54-02я7
3306000000
М--------------------------- Миронов С.В., Никулина, О.В., 2014
 ОГУ, 2014
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
1
Введение……………………………………………………………….
4
Опорные части балок…………………………………………………..
4
1.1 Опорные части балок настила и вспомогательных балок без дополнительных ребер……………………………………………………………..
4
1.2 Опорные части балок с дополнительными ребрами……………………
7
Узлы сопряжения балок…………………………………………………..
11
2
2.1 Узлы опирания балок на кирпичные и бетонные стены………………
11
2.2 Узлы сопряжения балок друг с другом при помощи опорных столиков …………………………………………………………………………
11
2.3 Узлы сопряжения балок друг с другом при помощи опорных столиков с устройством опорных диафрагм …………………………………
16
2.4 Узлы сопряжения балок друг с другом на болтах………………………
17
Список использованных источников……………………………………
24
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение
Под балочной клеткой в строительстве понимается система перекрестнорасположенных балок, поддерживающих настил. Балки, на которые непосредственно укладывается настил, называются балками настила. Балки, перекрывающие
большой пролет и передающие нагрузку на колонны или стены, называются главными. Дополнительные балки, устанавливаемые с целью уменьшения пролета балок настила, называются второстепенными или вспомогательными.
Вид сопряжения балок в балочной клетке зависит от следующих факторов:
1) типа балочной клетки (упрощенный, нормальный и усложненный);
2) заданной строительной высоты перекрытия;
3) принятой конструктивной схемы балок (шарнирные, жесткие);
4) нагрузки.
Конструктивные решения опорных частей балок зависят от материала опоры
(бетон, кирпич, сталь), конструктивного решения нижележащей конструкции (для
главных балок – это оголовок колонны) и от величины опорной реакции.
1 Опорные части балок
1.1
Опорные части балок настила и вспомогательных балок без
дополнительных ребер
При небольших опорных реакциях (в прокатных балках небольшой высоты)
участки балки над опорой могут воспринимать опорную реакцию без укрепления
их опорными ребрами.
Рассмотрим расчет опорной части прокатной балки применительно к двум
типам опирания: поэтажное опирание балки настила на нижележащую балку (рисунок 1, а); опирание в одном уровне тех же балок (рисунок 1, б); платформенное
опирание.
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В этом случае проверяют стенку балки над опорой на устойчивость как условный центрально-сжатый стержень по формуле:
V
 Ry   c ,
tw  B 
(1.1)
Рисунок 1 - Опорные части прокатных балок без дополнительных ребер
а) при этажное опирании на промежуточную балку двух разрезных балок настила; б) при пониженном сопряжении балок; в) при этажном опирании неразрезной балки настила на главную
балку; г) при этажном опирании крайней балки настила на второстепенную балку; д) при опирании балок на кирпичные или ж/б стены.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где V- опорная реакция рассматриваемой балки, кН;
В - расчетная длина участка стенки, включаемая в работу условной стойки при проверке устойчивости опорной части балки, мм;
tw – толщина стенки балки, мм;
 - коэффициент продольного изгиба, определяемый по таблице 72 [1] зависящий от гибкости  условной стойки высотой 0,7h:

0.7h 12
tw
(1.2)
Расчетную длину участка стенки В определяют в зависимости от схемы опирания балки. При разрезной балке: В=а+h/4, для средних опор неразрезной балки:
В=а+h/2, где а – ширина площадки опирания, мм.
Минимальная ширина площадки опирания балки, необходимая для обеспечения прочности неподкрепленной стенки по нормальным напряжениям, определяется по формуле:
a min 
V
Ry  tw
(1.3)
Таким образом, расчет опорных частей балок, неподкрепленных дополнительными ребрами, заключается в определении аmin из двух условий: обеспечения прочности стенки (1.3) и устойчивости условной опорной стойки (1.1), и при
разрезной схеме – (1.4), при неразрезной схеме – (1.5).
a
V
h

tw    Ry   c 4
(1.4)
a
V
h

tw    Ry   c 2
(1.5)
Верхние балки при примыкании их с одной стороны (крайние балки настила
в балочной клетке), при платформенном опирании следует заводить на всю ширину полки нижней балки (рисунок 1, г).
При невыполнении условия (1.1), участки стенки балки над опорой укрепляют опорными ребрами, устанавливаемыми в середине площадки опирания или
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
соосно с элементами колонны, воспринимающими опорную реакцию балки (рисунок 2).
1.2 Опорные части балок с дополнительными ребрами
При разрезной схеме прокатных и сварных балок предпочтение отдают решению с торцевым опорным ребром (диафрагмой), выступающим за нижнюю
грань пояса балки (ножевое опирание), достоинством которого являются четкая
передача реакции, а также универсальность, позволяющая осуществить опирание
на нижележащие конструкции сверху и сбоку (рисунок 2, а). Решение с внутренним опорным ребром применяется в неразрезных балках (рисунок 2, б), на крайних
опорах балок и, в некоторых случаях, опирания на стальные (рисунок 2, в) и железобетонные колонны.
В первом случае (рисунок 2, а) нижние торцы опорных ребер должны быть
остроганы, во втором (рисунок 2, б, в) – плотно пригнаны или приварены к нижнему поясу балки.
Порядок расчета опорных частей балок следующий:
1.2.1 Определение площади поперечного сечения диафрагмы (Аs=tsbs) или
парных опорных ребер (Аs=tsbsоп) из условия их работы на смятие:
Asтр 
V
,
Rp   c
(1.6)
где Rp – расчетное сопротивление смятию торцевых поверхностей опорных
ребер при наличии пригонки, кН/см2.
Ширину опорного ребра bs принимают обычно не менее 180-200 мм. Можно
принять bs=bf, т.е. равным ширине поясов балки. Таким образом, конструктивно
задавшись bs, определяем tsAsп/ bs (рисунок 2, а) или tsAsтр/ bsоп (рисунок 2, б).
Окончательно рекомендуется принимать ts=14-20 мм.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 2 - Опорные части главных балок
а) для ножевого опирания; б) для платформенного опирания
Если размер выступающей за полку части ребра a 1.5ts (рисунок 2, а), то
расчет ведут по расчетному сопротивлению материала ребра сжатию и вместо Rp в
формулу (1.6) подставляют Ry.
1.2.2
Участок балки над опорой рассчитывают на продольный изгиб из
плоскости стенки, как условный центрально-сжатый стержень. Расчетная схема
этого условного стержня таврового (рисунок 2, а) и крестового (рисунок 2, б) сечения – стойка с шарнирно опертыми концами с расчетной длиной, равной высоте
стенки ha, загруженная опорной реакцией V.
Проверка устойчивости выполняется по формуле:
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
V
Aef  
где
 Ry   c
(1.7)
- площадь поперечного сечения условной
опорной стойки, см2.
В расчетное сечение 1-1 условного стержня включают ребра жесткости и
участки стенки балки шириной не более S=0.65tw E
c каждой стороны ребра
Ry
(рисунок 2).
Площадь условной стойки определится:
Aef  t s bs  0.65t w2
где
E
 S1  t w ,
Ry
(1.8)
S1 – принимается равным своему действительному значению, но не более S
(при торцевом опорном ребре S1=0), см2.
Гибкость стойки  
hw
Jz
Aef
,
где Jz – момент инерции сечения условного
стержня относительно оси стенки z, см4:
Jz 
bs3  t s S  t w2

12
12
(по рисунку 2, а)
2
 bs3  t s
bs  bs t w  t w3  S1 t w3  S 
J z  2
 ts    

 (по рисунку 2, б)
24 2
12
12 
 12
Коэффициент продольного изгиба φ определяется по таблице 72 [1].
В случае невыполнения условия (1.7), необходимо увеличить ширину опорных ребер (bs).
1.2.3 Для обеспечения местной устойчивости ребер условной стойки, ширина свеса опорного ребра bеf к толщине ребра ts не должна превышать следующие
значения (рисунок 2):
bеf
ts
 (0.36  0.1   )
E
,
Ry
(1.9)
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где   
Ry
E
- условная гибкость. При
или
в формуле (1.9) следует
принимать соответственно   0.8 и   4 .
1.2.4 Расчет опорных швов kf, прикрепляющих опорные ребра к стенке балки, заключается в расчете их на условный срез от действия опорной реакции балки
V по формуле:
kf 
V
,
n  lw (   Rw   w ) min   c
(1.10)
где n - количество вертикальных швов (2 или 4);
lw =(hw-1 cм) – при торцевой диафрагме и lw =(hw-26см-1 см)=( hw -13см) –
при парных внутренних опорных ребрах (рисунок 2а, б).
Катет шва kf следует согласовать с таблицей 38 [1]. При этом необходимо
выполнение условия:
lw  85f kf
(1.11)
Если условие (1.11) не выполняется, то необходимо пересчитать шов kf по
формуле (1.10) с подстановкой в нее lw =85f kf , т.е., будет считаться, что опорную реакцию с опорных ребер на стенку балки передает участок шва с расчетной
длиной 85f kf от низа балки.
1.2.5 Горизонтальные швы с катетом kf1, прикрепляющие внутреннее опорное ребро к нижней полке (рисунок 2, б), в случае пригонки торцов (bsопts) к полке,
назначают конструктивно с минимальными катетами kf1 по таблице 38 [1]. Если
торцы не пригнаны, швы рассчитывают на восприятие опорной реакции по формуле:
kf1 
V
,
lw (   Rw   w ) min   c
(1.12)
где lw =4(bsоп- 1 см) – расчетная суммарная длина горизонтальных швов с катетом kf1, см.
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2 Узлы сопряжения балок
Узлы сопряжения балок с балками и балок с колоннами выполняют при
монтаже, и их следует проектировать на болтах.
Болты класса точности В и С применяют в узлах сопряжения балок, не подвергающихся воздействию динамических нагрузок и изготовленных из стали с
пределом текучести Rуn380 МПа (3900 кгс/см2). Узлы сопряжения балок из стали
с Rу380 МПа, а также рассчитываемых на выносливость и под железнодорожные
составы, следует выполнять, как правило, на высокопрочных болтах.
Конструктивное решение узлов сопряжения должно обеспечивать работу
конструкций в соответствии с расчетной схемой, быть технологичным в изготовлении и монтаже. По конструктивному признаку различают шарнирные узлы, передающие только опорную реакцию, и жесткие, воспринимающие еще и опорный
момент.
2.1 Узлы опирания балок на кирпичные и бетонные стены
Расчет заключается в установлении необходимой площадки опирания балки
и размеров опорной плиты в плане (по условию работы бетона на сжатие), толщины полок и плиты (из условия работы их на изгиб от реактивного давления бетонной подушки или кирпичной стены аналогично базам центрально-сжатых колонн).
При необходимости опорные части балок укрепляют поперечными ребрами жесткости. Подробнее об этих узлах см. [3] стр. 193-194 и [5] стр. 179-180.
2.2
Узлы
сопряжения балок друг с другом при
помощи опорных
столиков
При больших опорных реакциях целесообразно проектировать узлы сопряжения балок с опорными столиками (рисунки 3,4). Примером таких узлов могут
быть узлы сопряжения вспомогательных балок с главными в рабочих площадках.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Столик воспринимает все опорное давление V, которое передается на стенку
главной балки. Кроме этого, второстепенная балка дополнительно крепится к
стенке главной балки на болтах при помощи уголков (эти болты являются установочными, не расчетными, и устанавливаются для того, чтобы на монтаже зафиксировать второстепенную балку в проектном положении). Уголки в таких узлах могут быть приварены заводской сваркой, либо к второстепенной балке (рисунок 3),
либо к главной балке (рисунок 4). Ширина опорного столика принимается не менее 80 мм при платформенном опирании балок и не менее 40 мм – при ножевом
опирании. Изготавливается столик из уголка с подрезанной горизонтальной полкой или из толстого листа толщиной от 30 до 40 мм.
Рисунок 3 - Крепление второстепенной балки к главной (а) и расчетная
схема опорного столика (б)
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рисунок 4 - Примыкание вспомогательных балок к главной
Узлы, приведенные на рисунках 3 и 4 – шарнирные, вследствие податливости всего соединения, т.е. в них возможен небольшой поворот опорных сечений
балок относительно центра болтов из-за изгиба полок уголков, податливости гаек,
смещения болтов в отверстии и др.
Сварные швы, прикрепляющие опорные столики к стенкам главных балок,
рассчитывают на срез от 1,5V (коэффициент 1,5 введен для учета возможной неравномерной передачи опорной реакции).
hоп.ст 
1,5V
 1см ,
n  k f (   Rw   w ) min   c
(2.1)
где n=2 - количество вертикальных швов. Катетом шва при этом задаются (kfmin –
по таблице 38 [1]; kfmax=1.2tmin). Окончательно высоту опорного столика выбирают
по сортаменту на уголки (приложение 14 [2]) или принимают кратной 10 мм, с округлением в бóльшую сторону для листового опорного столика.
Длина опорного столика равна ширине полки опираемого двутавра плюс 80
мм:
lоп.ст=bf+80 мм
Проверка прочности на изгиб горизонтальной полки уголка столика выполняется по формуле:
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(2.2)
где M=V·e - расчетный изгибающий момент в консольной полке опорного
столика, кН·см;
tоп.ст. – толщина полки опорного столика, см.
Если условие 2.2 выполняется, то следует подкрепить горизонтальную полку
столика вертикальным ребром толщиной 6-8 мм (рисунок 3, б), поставленным по
оси столика.
Уголок, привариваемый к стенке главных балок, должен иметь длину, определяемую из условия размещения двух монтажных болтов класса точности В или
С (диаметры болтов принимаются конструктивно d=16 мм, 20 мм). Минимальная
длина этой уголковой накладки будет равна:
lнакл  2  2,0  d  2.5  d .
В общем, этих расчетов достаточно при компоновке узла. Но можно произвести и более точный расчет. Например, проверить принятую высоту опорного
столика hоп.ст., определенную по формуле (2.1) на действие опорной реакции V и
момента М=Vl=Vbоп.ст.. В этом случае прочность угловых фланговых сварных
швов, присоединяющих столик к стенке главной балки, определяется по геометрической сумме нормальных и касательных напряжений. Например, при расчете по
металлу шва:
 wf 
V
2lw   f  k f
 wf 
;
lw  hоп.ст  1см
M
M

Wwf 2 f k f lw2
6
(2.3)
Суммарные (приведенные) напряжения в швах должны удовлетворять условию:
 red   wf2   wf2  Rwf   wf   c
(2.4)
Если получится значительный запас, то можно немного уменьшить высоту
опорного столика.
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Лобовой шов kf1 (понизу опорного столика) обычно выполняется конструктивно, и его работа идет в запас прочности.
Определим геометрические характеристики таврового сечения столика (рисунок 3,б):
- площадь таврового сечения с полкой вверху:
A  lоп.ст  tоп.ст  t p  hp ,
и статический момент сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести полки Х1-Х1:
h

t
S1  hp  t p  p  оп.ст  ,
2 
 2
расстояние z1 от оси полки до центра тяжести таврового сечения:
z1 
S1
;
A
- момент инерции сечения:
J x1  x1 
t p h3p
12
 t p  hp  a 2 
3
lоп.ст  tоп
.ст
 lоп.ст  tоп.ст  z12
12
- моменты сопротивления сечения:
верхней части
-
Wв 
J x0
нижней части
-
Wн 
J x0
zв
zн
,
.
Из полученных значений Wв и Wн выбирается минимальное, и выполняется
проверка прочности:
(2.5)
Сравнить Wтр с Wв и Wн (Wтр должен быть меньше) и при большом запасе
можно уменьшить толщину ребра, например с 8 до 6 мм.
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.3 Узлы сопряжения балок друг с другом при помощи опорных
столиков с устройством опорных диафрагм
Расчет таких узлов заключается в конструировании и расчете опорных узлов
опираемых балок (например, второстепенных) и определении высоты опорных
столиков (рисунок 5), которые также выполняют из толстого листа или уголка с
обрезанной полкой.
Предлагается следующая последовательность расчета:
2.3.1 Расчет фланговых сварных швов, присоединяющих опорный столик,
выполняется по п.2.2, однако, при использовании опорной диафрагмы происходит
более равномерная передача опорной реакции на опорный столик (плюс к этому,
поверхности остроганы); поэтому его высоту рассчитываем на усилие 1,3V, а не
1,5V, как в п.2.2 по формуле (2.1). Лобовые швы по низу столика обычно в расчетную длину швов не включают.
2.3.2 Определение сечения диафрагмы bs x ts – из условия смятия его торца
при а1,5 ts – см. п.1.2.
Рисунок 5 - Узел шарнирного сопряжения главных и второстепенных балок
на опорных столиках
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.3.3 Проверка устойчивости опорной части второстепенной балки как условной опорной стойки с тавровым сечением (см. рисунок 2, а). Причем, высота
условной стойки hусл.стойки определяется по рисунку 5. Расчет вести по п. 1.2 (подпункт 1.2.2).
2.3.4 и 2.3.5 Необходимо также проверить местную устойчивость опорной
диафрагмы и рассчитать швы kf – по п. 1.2 (подпункты 1.2.3 и 1.2.4).
Возможны и другие варианты подобных узлов (рисунок 6), расчет которых
ничем не отличается от узла по рисунку 5.
Рисунок 6 - Узлы сопряжений балок на опорных столиках с применением
опорных диафрагм
2.4 Узлы сопряжения балок друг с другом на болтах
При опирании вспомогательных или второстепенных балок на главные, в
одном уровне, их крепление друг к другу может быть осуществлено, как показано
на рисунке 7, а.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Опираемые балки крепят к ребру главной, причем у первой срезают полки.
Передачу опорной реакции вспомогательной или второстепенной балки при небольшой её величине можно осуществить через болты или через сварной монтажный шов, которые должны быть рассчитаны на опорную реакцию V. В обоих случаях надо проверить стенки опираемой балки на срез:

1.5  V
 Rs   s
As
(2.6)
где Аs – площадь среза, см2: Аs =hptw  в случае сварного соединения; Аs=(hpnd)tw – при болтовом соединении; n и d – число и диаметр болтов (см. рисунок 7,
а).
Рисунок 7 - Сопряжения балок на болтах
Приведенное на рисунке 7,а решение, с конструктивной точки зрения, весьма простое, однако, очень неудобное в изготовлении: требуется ручная автогенная
резка полок и сверление отверстий во входящих углах. Поэтому более технологичными являются решения такого же узла, приведенные на рисунке 7,б, где к торцу
опираемой балки приваривают листовую накладку или коротыш из уголка. Не18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
смотря на наличие дополнительных деталей и их приварку, изготовление балки в
целом оказывается проще.
В месте расположения ребер жесткости сопряжение балок на болтах (рисунок 7,б) способно воспринимать значительные реакции. Расчет болтов производят
по опорной реакции, увеличенной на 20 % с учетом возможного неравномерного
распределения усилий между болтами. При болтах классов точности В и С необходимое их количество определяется
из условия работы на смятие, поэтому
уменьшение расчетного числа болтов может быть достигнуто увеличением толщин
элементов, через которые проходят болты. Применение в качестве соединительных
элементов неравнобоких уголков предпочтительно по сравнению с листовой накладкой (рисунок 7,б). В этом случае усилие со стенки балки передается на уголок
по её оси, и угловые швы работают при симметричном нагружении, что снижает
концентрацию напряжений в швах и уменьшает закручивание элементов.
Рассмотрим порядок расчета узла, изображенного на рисунке 7,б с уголковым коротышом.
2.4.1 Определение количества болтов из условия их работы на срез и смятие.
Несущая способность одного болта определяется по формулам:
- при работе на срез: Nb  Rbs  A  ns   b
- при работе на смятие соединяемых деталей: Nb  Rbp   c  d  tmin ,
Nb – усилие, которое может быть воспринято одним болтом по срезу или
смятию (см. п.11.7 [1]), кН. Диаметр болтов принять 16, 20 или 24 мм, диаметры
отверстий - на 2-3 мм больше диаметров болтов.
Необходимо количество болтов определяется по формуле:
n
1.2  V
Nbmin   c
(2.7)
Болты можно разместить и в несколько рядов по вертикали, если позволяет
ширина ребра. Расстояния между центрами болтов следует принимать минимальными по таблице 39 [1].
Сечение соединительных элементов (коротыша по рисунку 8,а, уголка по
рисунку 7,б, ослабленного сечения балки по рисунку 8,б) необходимо проверить
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
на срез с учетом ослабления сечения отверстиями для болтов, либо по формуле
(2.6), либо по следующей формуле:

3 V 
 Rs   c ,
2  hp  t
(2.8)
где  - коэффициент, учитывающий ослабление сечения:

a
; а – шаг отверстий, мм; d – диаметр отверстий, мм; hp и t –
ad
высота и
толщина сечения проверяемого элемента, см.
2.4.2 Сварные угловые швы, прикрепляющие ребра жесткости (рисунок 7,б)
или коротыши (рисунок 8, а, б) к стенке главной балки, а также соединительные
уголки к примыкающей балке (рисунок 7,б; 8,а), рассчитывают на совместное действие опорной реакции V и изгибающего момента М=Ve.
Покажем ход расчета сварных швов kf по рисунку 7,б, прикрепляющих уголковый коротыш к вспомогательной или второстепенной балке.
На шов действует поперечная сила V и момент М=Ve.
Больше всего
напряжена верхняя точка шва – по ней и ведется расчет.
Задавшись катетом шва kf по таблице 5.4 [2], определяем:
 wf 
 wf 
V
 Rwf   wf   c
2 f k f (hw  1см)
(2.9)
M
M 6

 Rwf   wf   c
Wwf (hw  1см) 2   f  k f  2
(2.10)
суммарные напряжения:
 f   wf2   wf2  Rwf   wf   c
(2.11)
При невыполнении условий (2.9  2.11) необходимо увеличить kf.
Показан расчет по металлу шва. В общем случае необходим еще расчет и по
границе сплавления (z-z).
Однако, при выполнении условий:
1,1RwzRwfRwzz/f - при ручной сварке
при
RwzRwfRwzz/f - при других видах сварки
Rуп285 МПа
или RwzRwfRwzz/f
- при Rуп 285 МПа, проверку сварных швов по границе
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сплавления делать не нужно.
Аналогично проверяются остальные швы – отличаться расчет будет только
величиной момента, т.к. изменяется эксцентриситет приложения силы V к сварному шву.
При выполнении ребер жесткости или коротышей для крепления балок из
уголков (рисунок 8,б) расчетным считают только шов по обушку, принимая катет
шва по перу конструктивно по таблице 38 [1] и с учетом условия:
,
где t – толщина полки уголка, мм.
Узлы рассматриваемого типа (рисунок 7, 8) являются шарнирными, а следовательно, болтовое соединение не должно препятствовать свободе поворота опорного сечения. Для этого горизонтальное смещение отверстия крайнего болта  не
должно превышать некоторой величины , в качестве которой принимают нормативную разницу между диаметрами отверстий и болтов (=2 или 3 мм):

emax
tg   ,
2
где  - угол поворота опорного сечения при изгибе балки, град.;
emax – расстояние между крайними болтами, см (см. рисунок 7,б).
Для малых  можно принять tg=. Тогда горизонтальное смещение крайнего болта, находящегося на расстоянии 0,5emax от нейтральной оси:

emax
  .
2
При равномерно распределенной нагрузке угол поворота связан с прогибом
балки =3,2
f
.
l
Окончательно имеем:
  1.6  emax
f
 .
l
(2.12)
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При выполнении условия (2.10) болты воспринимают только опорную реакцию, т.е. момент в узле не возникает. Для рассматриваемых балок 
l
f
1
  250 и
=0,2 см.
Тогда,
emax =31,2 см. Отсюда следует, что в случае прогиба балки, равного
предельному, шарнирное сопряжение рассматриваемого типа может быть осуществлено для двутавров, высотой не более 400 мм.
Для расширения области применения шарнирных узлов на болтах класса
точности В и С можно предусматривать увеличение зазора .
При  (возникает момент) угол свободного поворота опорного сечения
опираемой балки составит 1=2/emax, что меньше угла  при шарнирном опирании
(=2/emax). Рассматривая   (  1 ) как отрицательный угол поворота, можно
определить изгибающий момент M, который необходимо воспринять болтовым
соединением:
M 
где l -
3EJ
,
l
(2.13)
длина примыкающей балки, см; EJ - её жесткость,
.
В этом случае болтовое соединение необходимо рассчитать на совместное
действие V и M.
При этом усилие, приходящееся на наиболее удаленный от оси соединения
болт:
 V   M   emax
   
2
 n   k  e1
2
2

 ,

(2.14)
где n – предварительно принятое количество болтов;
k – количество вертикальных рядов болтов;
emax, e1, e2, ei - по рисунку 7,б.
Уточняем требуемое количество болтов по формуле (2.5) с подстановкой
Nf факт вместо Nb min.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Целесообразнее при больших опорных реакциях, а также при , шарнирные узлы сопряжения балок проектировать с опорными столиками (п.2.3).
При отсутствии поперечных ребер жесткости сопряжение балок может быть
осуществлено через уголковые коротыши, длина которых соответствует примыкающей балке (рисунок 8, а,б).
Расчет таких узлов ничем не отличается от рассмотренных выше (по рисунок
7,б).
Конструирование и расчет жестких узлов сопряжения балок, исключающих
поворот опорных сечений опираемых балок – см. [3-5] и др.
Рисунок 8 - Сопряжения балок на болтах при отсутствии поперечных ребер
жесткости
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Список использованных источников
1. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции/ Госстрой России, - М.: ГУП ЦПП,
2002.- 90с.
2. Металлические конструкции: учебник для студ. высш. учеб. заведений /
Ю.И. Кудишин [и др.]; под ред. Ю.И.Кудишина.- 9-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 688 с.
3. Стальные конструкции производственный зданий: справочник/ А.А. Нилов,
В.А. Пермяков, А.Я. Прицкер. – Киев: Будiвельник, 1986.-272с.
4. Металлические конструкции / под общ. ред. Н.П. Мельникова –
М.:Стройиздат, 1980.-776с. (справочник проектировщика).
5. Васильев, А.А. Металлические конструкции/ А.А. Васильев - М.:Стройиздат,
1979 -472 с.
24
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
14
Размер файла
795 Кб
Теги
515
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа