Строительство и архитектура \ Металлические конструкции

Проектирование сварных балок составного сечения, страница 5

Рассмотрим наиболее простой вариант сопряжения главной балки с второстепенной (рис.2,а). Болты нормальной точности (1, п.2.9) класса 4,6 диаметром d=20 , один из наиболее распространенный, обеспечивают несущую способность соединения на срез (1, п.9.8)

, что меньше . Для увеличения несущей способности соединения число болтов увеличит нельзя (их уже три), так как не будет обеспечена шарнирность соединения, но можно либо увеличить диаметр болтов, либо сделать их двусрезными, по типу узла на рис.2, в. Первое решение более простое, поэтому примем болты d=22 , как следующие по порядку из рекомендуемых (1, п.9.8) и найдем, что

При d=24

Прочность соединения на срез обеспечена. Проверим прочность соединения на смятие:

((1), табл.7),

=8 - наименьшая сумма толщин сминаемых листов. В нашем случае а ребро принято тогда

при

и прочность соединения на смятие обеспечена.

Необходимо также проверить второстепенную балку на срез от опорной реакции по ослабленному сечению (рис.12). Его площадь

Напряжение среза в нем

следовательно прочность балки на срез по ослабленному сечению обеспечена.

Таким образом, принимаем конструкцию сопряжения балок по типу решения на рис.2,а, для чего ребра, к которым крепятся второстепенные балки, увеличим до сечения Здесь ширина ребра принята из условия размещения отверстий.

Шаг ребер жесткости может быть как меньше шага примыкающих балок (наш случай), так и больше, например, в упрощенной компоновочной схеме. Тогда при этажном сопряжении необходимо обратить внимание и на обеспечение местной прочности стенки (1, п.4.13) с вводом, если это потребуется, промежуточных ребер. Они чаще развиваются на всю высоту стенки, а при малых нагрузках и отсутствии динамических воздействий – могут быть короткими.

Опорные части составных балок обычно укрепляются внешними и внутренними ребрами (1, п.6.9), в зависимости от характера их сопряжения с поддерживающими конструкциями. В нашем случае удобно осуществить примыкание к колонне (рис.13,а), в отличие от опирания на колонну (рис.13, б, в), при котором возникла бы сложность в креплении второстепенной балки, расположенной на оси колонны. В удобном для нас решении (рис.13, а) естественно применить внешнее опорное ребро. Его крепление к колонне, определяющее крепление балки в целом, должно быть, в соответствии с принятой расчетной схемой нашей составной балки, шарнирным. Поэтому крепежные болты целесообразно размещать не по всей высоте ребра, а лишь в его нижней трети. Вместе с уплотнительной прокладкой такое соединение обеспечивает возможность некоторого поворота опорного сечения балки при ее изгибе под нагрузкой, а следовательно, и шарнирность. Диаметр болтов назначается конструктивно.

Сечение опорного ребра уточняется либо из условия сжатия нижнего торца, либо смятия (1, п.6.9). Примем последнее, более распространенное решение и определим требуемую площадь сечения ребра

, где - расчетное сопротивление стали при смятии торцевой поверхности (при наличии подгонки – примем пристрожку) (1, табл.2). Минимальная ширина внешнего опорного ребра принимается 200 - из условия размещения крепежных болтов. И так как для внешних опорных ребер не обязательно выполнение условия , примем =200 .

Тогда .

Местная устойчивость ребра проверяется для сжатия листового элемента отношением

=30, и в нашем случае, как видим, обеспечена, поэтому окончательно примем сечение

Для проверки устойчивости опорного участка из плоскости стенки балки относительно оси y-y рассмотрим условную стойку, расчетная схема которой показана на рис.14. а, а сечение – на рис.14,б. При площади ее сечения