5.6. Расчет поясных швов главной балки.

При соединении поясов со стенкой двусторонними сварными швами минимальный катет шва определяют по формулам:

при наличии поперечных ребер жесткости в местах опирания ба­лок настила

, (5.15)

, (5.16) при отсутствии поперечных ребер жесткости

, (5.17)

, (5.18) где — статический момент брутто пояса; F — опорная реакция балки настила; _ef — условная длина распределения нагрузки (рис. 5.3).

Р ис. 5.3.

Коэффициенты _f и _z принимают согласно табл. 34 [4] с учетом сварки поясных швов автоматом "в лодочку".

Принятый катет шва должен удовлетворять требованиям п. 12.8 [4].

5.7. Изменение сечения балка по длине.

Сечение составной балки, подобранное по максимальному изгибаю­щему моменту, можно уменьшить в местах снижения моментов. Изменение сечения дает экономию стали порядка 10…12 %, но несколько увеличи­вает трудоемкость изготовления. Введение второго изменения сечения дает экономию материала лишь 3…4 %. Поэтому экономически целесооб­разно применение одного изменения сечения (на половине длины) для балок пролетом 12 и более метров.

При равномерной нагрузке оптимальное место изменения сечения однопролетной сварной балки находится на расстоянии около 1/6 вели­чины пролета от опоры. Действующий в этом сечении момент может быть найден графически по эпюре моментов или по формуле

. (5.19)

По найденному моменту определяют требуемый момент сопротивле­ния и подбирают новое сечение полок балки. Изменить сечение балки, можно уменьшив ее высоту или сечение поясов. Изменение сечения уменьшением высоты более сложно технологически, требует дополнительной проверки толщины стенки на действие касательных напряжений. Изменение сечения поясов в основном выполняют за счет уменьшения их ширины.

Развитие пластических деформаций в балках переменного сечения допускается только для одного неблагоприятного сочетания M и Q в од­ном сечении.

Проверку прочности балки в месте изменения сечения выполняют по приведенным напряжениям

. (5.20)

5.8. Конструирование и расчет укрупнительного стыка балки.

Укрупнительные (монтажные) стыки балок проектируют сварными или на высокопрочных болтах.

При выполнении сварного стыка сжатый пояс и стенку всегда сое­диняют прямым швом встык, а растянутый пояс — косым швом под углом 60 градусов, обеспечивающим равнопрочность стыка основному сечению балки при выполнении требований п. 11.1 [4].

Расчет стыка на высокопрочных болтах начинают с определения ве­личины M и Q в месте стыка.

При конструировании стыка на высокопрочных болтах расчет каждо­го элемента балки ведут раздельно, распределяя изгибающий момент меж­ду поясами и стенкой пропорционально их жесткости. Тогда

, (5.21)

где Q_bh — расчетное усилие, которое может быть воспринято одной по­верхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом; s — количество поверхностей трения; n_f — количество болтов по одну сторону стыка (на полунакладке).

Расстановку болтов следует производить с минимальным шагом с целью уменьшения размеров накладок в соответствии с требованиями п. 12.19 [4].

Конструктивно стык поясов оформляют в виде трех накладок, сум­марная площадь сечения которых должна быть не менее площади сечения перекрываемых поясов (рис. 5.4).

Рис. 5.4.

Момент, воспринимаемый стенкой

. (5.22)

Максимальное горизонтальное усилие от момента, воспринимаемое болтом

, (5.23)

где m — количество вертикальных рядов болтов на одной половине накладки. Из конструктивных соображений принимают не менее двух рядов; _max — расстояние меру крайними рядами болтов; a — коэффициент стыка, принимаемый в зависимости от количества горизонтальных рядов болтов k.

Из формулы (5.23) определяют коэффициент стыка а и задают коли­чество горизонтальных рядов (табл. 7.9, [2]).

Кроме изгибающего момента в стыке действует поперечная сила Q, которую условно принимают распределенной равномерно только на болты стенки

. (5.24)

Проверку прочности ведут для крайних (по вертикали) болтов ряда

. (5.25)

Если условие (5.25) не выполняется, необходимо увеличить коли­чество вертикальных рядов или увеличить диаметр болтов.

Конструктивно стык стенки оформляют в виде двух накладок, сум­марная площадь сечения которых должна быть не менее площади сечения стенки, причем накладки толщиной менее 6 мм не применяют.

В месте стыка необходимо проверить прочность сечения балки с учетам ослабления сечения отверстиями по площади сечения брутто А при площади сечения нетто A_n > 0,85А или по условной площади А_е =1,18А_n при A_n < 0,85А. Также необходимо проверить ослабление накладок.