2.1.12 Конструирование и расчет узла сопряжения

балки настила и главной балки

Данная часть курсовой работы выполняется только при сопряжении балок в одном уровне. Конструкция узла приведена на рисунке 15. К двутавру №30 приваривается пластина 360х240 мм толщиной 10 мм. Ширина поперечного ребра жесткости 100 мм, толщина 7 мм приняты из проверки местной устойчивости стенки. Зазор между поясом главной балки и двутавром балки настила принимаем 10 мм, настил на рисунке не показан.

Рисунок 15 – Сопряжение балки настила и главной балки в одном уровне

Опорная реакция балки настила F = 71,46 кН из подбора сечения балки настила по примеру 1. Подбираем необходимое количество болтов. Принимаем болты класса точности В, класс прочности болтов 6.6, диаметр 14 мм, расчетное сопротивление болта срезу R_bs = 23 кН/см² (таблица 58^* [1]), расчетное сопротивление смятию элементов, соединяемых болтами, по таблице 59^* [1] равно R_bp = 46,5 кН/см².

Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом:

а) на срез:

где _b = 0,9 – коэффициент условия работы соединения, определяется по таблице 35^* [1]; А_b = 1,54 см² – площадь болта брутто; n_s = 1 – число расчетных срезов болта.

б) на смятие:

где d = 1,4 см – наружный диаметр стержня болта; t = 0,7 см – наименьшая из толщин сминаемых элементов, в данном случае толщина ребра жесткости.

Наименьшая несущая способность болта из условия среза. Необходимое количество болтов:

где 1,1 – коэффициент, принимаемый по п. 11.11 [1]; учитывает, что соединение несимметричное через одностороннюю накладку. Окончательно принимаем 3 болта.

Подбираем сварной шов, крепящий пластину к балке настила. Параметры сварки выбираем такие же, как при расчете опорного ребра балки. Расстояние от оси опорной реакции F до центра тяжести швов (ось х₁ – х₁ )

Изгибающий момент

Задаемся катетом шва k_f = 8 мм. Расчет ведем по металлу границы сплавления. Значения сопротивления шва _zR_wz = 17,5 кН/см² (из расчета опорной части балки). Расчетная длина одного шва составляет l_w = 24 – 1 = 23 см. Напряжения:

Прочность швов обеспечена. Длина шва не должна превышать:

Условие выполняется.

2.1.13 Конструирование и расчет укрупнительного

стыка балки

Конструируем стык на высокопрочных болтах с накладками. Конструкция стыка показана на рисунке 16. Каждый пояс перекрываем тремя накладками: одна размером 420×20×800 мм, и две накладки размером 180×20×800 мм, стенку перекрываем парными накладками размером 1600×600×10 мм. Принимаем высокопрочные болты из стали марки 40Х "Селект" диаметром 24 мм, временное сопротивление болта растяжению R_bun = 110 кН/см² (таблица 60^* [1]) , площадь болта нетто А_bn = 3,52 см² (таблица 62^* [1]). Диаметры отверстий под болты принимаем 27 мм.

Рисунок 16 – Укрупнительный стык главной балки

Определяем несущую способность одного болта на одну поверхность трения:

где R_bh = 0,7R_bun = 77 кН/см² – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта; _b – коэффициент условия работы болта (принимается: 0,8 – при количестве болтов n < 5; 0,9 – при 5  n < 10; 1,0 – при n  10, предварительно принимаем _b = 1,0); А_bn = 3,52 см² – площадь болта нетто;  = 0,42 – по таблице 36^* [1] при газопламенной обработке поверхностей без консервации при способе регулирования натяжения болтов по моменту; _h = 1,12 – по таблице 36^* [1] для разности диаметров болта и отверстия  = 3мм.

Определяем усилие, действующее в поясе:

где

Необходимое количество болтов для соединения поясов

где k = 2 – количество поверхностей трения соединяемых элементов. Окончательно принимаем n = 14 болтов с каждой стороны стыка. Располагаем болты в 4 ряда (рисунок 16) с учетом того, что расстояние между центрами болтов не должно быть менее 2,5d_b и не более 8d_b.

Момент, воспринимаемый стенкой:

где

Усилие, приходящееся на один болт, не должно превышать несущей способности болта.

где m = 2 – количество вертикальных рядов болтов с каждой стороны стыка; a_max = 1,5 м – расстояние между крайними болтами в ряду, k = 2 – количество плоскостей трения, a_i.– расстояние между симметрично расположенными относительно нейтральной оси болтами (рисунок 16), Σа_i² – определяется как:

Прочность стыка обеспечена.