9. Проектирование укрупнительного стыка на высокопрочных болтах

Необходимость устройства укрупнительного стыка и места его расположения определяется следующими условиями:

1. условие транспортировки: определяется максимальная длина отправочной марки,

2. условие грузоподъемности кранового оборудования: определяется максимальный вес отправочной марки,

3. если устройство стыка необходимо, то его не следует располагать в местах смыкания других элементов или в местах установки ребер жесткости.

1. Определение месторасположения стыка на балке

Целесообразно расположить стык на расстоянии ¼ L_гб, в котором:

Рисунок 9. Распределение внутренних усилий в накладках по стенке под действием внешней нагрузки

2. Конструкция стыка на высокопрочных болтах

Рисунок 10. Конструкция стыка на болтах

Размеры накладок в узле будут определяться в зависимости от расстояния между болтами.

3. Выбор высокопрочных болтов

Ø_б≥2×t_ст, Ø_б≥2×12=24 мм.

По диаметру болта определяется диаметр отверстия и площадь:

Ø_отв=28 мм, А_н=3,52см²,

4. Расчет элементов стыка

Считается, что полки воспринимают лишь часть изгибающего момента М_п, стенка же воспринимает оставшуюся часть изгибающего момента М_ст и всю поперечную силу:

5. Проектирование стыка по стенке

Стык по стенке сначала конструируется, а потом проверяется расчетом.

Определение толщины накладки по стенке:

Распределение внутренних усилий в накладках по стенке:

n_б.ст=22 - количество болтов по стенке,

n_тр = 2 - количество плоскостей трения,

Q_bh - несущая способность фрикционного соединения, стянутого одним болтом по одной плоскости трения.

- расчетное сопротивление болта растяжению,

- коэффициент, зависящий от количества болтов в соединении,

- коэффициент трения поверхности, зависящий от шероховатости,

- коэффициент трения, зависящий от метода контроля затяжки болта,

- проверка выполнена, прочность стыка по стенке обеспечена.

6. Проектирование стыка по полке

Стык сначала рассчитывается, а потом конструируется.

Момент, воспринимаемый полками М_п, трансформируется в пару сил, действующих на накладку:

принимаем количество болтов по накладке полки, для одной стороны стыка, равным 8 штук.

Назначение размеров накладки (по полке):

1. ширина:

2. толщина:

округляем до ближайшей большей стандартной толщины листов:

10. Проектирование узла опирания балки настила на главную балку

Рисунок 11. Узел опирания балки настила на главную балку

Принимается диаметр болтов - ø 20 мм. Диаметр отверстий под болты – ø 22 мм. Класс точности болтов – В, класс прочности – 5.8 (R_ср = 200*10⁶ Н/м², R_см = 435*10⁶ Н/м²).

Несущая способность одного болта определяется наименьшим значением усилия по срезу и смятию:

где d_б – диаметр болта,

R_ср – расчетное сопротивление срезу болтов,

где R_см – расчетное сопротивление смятию болтов,

– минимальная из толщин соединяемых элементов,

Определение требуемого количества болтов:

.

Из условия конструктивного минимума, принимаем количество болтов 2 шт.

11. Проектирование узла опирания главной балки на колонну

Опирание главной балки на колонну – верхнее с внутренним расположением опорного ребра.

Рисунок 12. Узел опирания главной балки на колонну

1. Определение размеров опорного ребра:

Ширина опорного ребра:

Толщина опорного ребра:

Принимаем ближайшую стандартную толщину листов 12 мм.

Длина опорного ребра: .

Часть стенки, воспринимающая усилие N, равное Q_max:

.

2. Проверка устойчивости условного элемента

, 0,8688,

;

- проверка выполняется.

Проверка прочности сварного шва не требуется. Катет назначается минимальным из конструктивных соображений. Принимаем .

5. Проектирование двухветьевой центрально-сжатой колонны

   1. Определение геометрической длины колонны

Рисунок 13. Конструктивная схема колонны

Геометрическая длина колонны определена из условия:

2. Компоновка поперечного сечения

Рисунок 14. Сечение колонны из двух швеллеров

Требования, предъявленные к поперечному сечению колонны:

1. Колонна равноустойчивая: .

2. Для обеспечения доступа к внутренней поверхности колонны (очистка, окраска) принимаем ширину зазора между швеллерами .

3. Определение расчетной длины колонны

Прикрепление колонны к фундаменту принимается шарнирным, поэтому коэффициенты приведения длины . Тогда расчетные длины колонны:

4. Проверка принятого сечения колонны относительно оси X

Начальная гибкость принимается равной 50-60% от предельной гибкости. Принимаем гибкость λ=60. По графику зависимости коэффициента продольного изгиба от гибкости центрально-сжатых элементов λ принимаем коэффициент продольного изгиба .

Определение требуемой площади:

из сортамента ГОСТ 8240-72 принимаем 2 швеллера № 30:

Вычислим реальную гибкость: по графику зависимости коэффициента продольного изгиба от гибкости центрально-сжатых элементов принимаю коэффициент продольного изгиба .

Проверка устойчивости колонны:

-проверка выполняется, устойчивость колонны обеспечена.

.