Конструкционная характеристика стали. Основы расчета стальных конструкций. Соединения стальных конструкций. Проектирование конструкций балочной клетки. Проектирование центрально сжатых стержней, страница 21

Здесь поясные сварные швы не показаны и легко заметить, что решения по «б,в» могут быть применены и для стыковки прокатных балочных профилей (причем не имеет значения какой именно конструкции принадлежит стыкуемый профиль – балке, стойке, ферме и т.п.).

            Уже на рис.35 видно, что в конструкции стыка иногда (при стыке листовых элементов) можно обойтись без накладок, перекрывающих разрыв, но чаще их применение оправдано известным удобством и возможностью сами накладки варьировать по сечению (лист, уголок, швеллер…), а иногда и откровенно вынужденно – в болтовых стыках.

            Расположение стыков целесообразно увязывать не только с размерами заготовок элементов и требованиями габаритности, но и с особенностями работы цельной конструкции, стараясь увязать их с менее напряженными сечениями. Эту рекомендацию можно воспринимать как пожелание, поскольку в общем случае, вне зависимости от положения, вида и т.п., стыкуемое сечение со всеми его деталями должно обладать требуемой прочностью.

            Не меньше, в сравнении с прочностью, внимание следует уделять сохранению положения центра тяжести сечения в стыке, его совпадению с центром тяжести основного сечения (особенно, когда оно несимметрично). В качестве примера более подробно рассмотрим особенности проектирования стыка сварной балки симметричного составного сечения. Очевидно, что его конструкция в обычных условиях внешне будет соответствовать решениям по рис.35,б или рис.35,в. Ось стыка (его сечения) в однопролетных балках может располагаться в любом месте по пролету, в неразрезных балках – в местах минимальных изгибающих моментов (х≈ l/6). Если она задана (принята), то расчетные усилия в стыке – М_ст, Q_ст определяются статическим  расчетом балки. Если во главу угла поставлено условие равно прочности стыка основному сечению балки, то М_ст и Q_ст должны быть определены по его соответствующим несущим способностям (раздел 3, ф.(7), табл. 1), а именно:

М_ст = [М] = R_yWγ_c,

Q_cт = [Q] = R_sA_wγ_c

            Найденные расчетные усилия М_ст, Q_ст воспринимаются стыковыми накладками и должны быть распределены между ними. В соответствии с характером эпюр σ и τ (осредненной) момент естественно распределить пропорционально жесткостям сечений поясов и стенки, а поперечную силу передать полностью накладкам стенки, т.е. принять М_f = М_{ст ;} М_w =  M_ст = ; Q_w = Q_ст, причем M_f + M_w = M, а

,

            где A_f, t_f – площадь и толщина пояса балки; h_w, t_w – высота и толщина стенки балки.

            В то же время на практике нередко принимается более простое (в запас) распределение M_f = M_ст; Q_w = Q_ст, т.е. момент передается полностью поясным накладкам, а поперечная сила – накладкам стенки. Так как поясные накладки разнесены друг от друга на расстояние h (приближенно высота балки), то для последующего расчета целесообразно M_f заменить соответствующей парой сил .

            Полученное распределение усилий в элементах стыка показано на рис. 36.

            Сварной и болтовой стыки имеют различные конструктивные особенности, поэтому рассмотрим их отдельно. Сварной стык – рис.35,б.

            Площадь сечения поясных накладок определяется из условия их прочности на сжатие (растяжение) при действии N_f -

                                            (36)

            Компоновать накладки следует, начиная с их ширины

b_н = b_f ± (40…60)мм                                           (37)

и выделяя по 20…30 мм с обеих сторон под фланговые угловые швы их крепления. Толщина накладки уточняется затем по требуемой площади. Получаемые при этом сечения накладок в стыке имеют вид по рис.37:

            а при возможности кантование (поворачивание) балки для выполнения сварки в нижнем положении, б – при невозможности кантовании балки. Понятно, что t₁> t₂.