3.4 Опирания и сопряжения балок

Сопряжение балок в одном уровне способно передать большие опорные реакции. Недостаток этого сопряжения  необходимость выреза верхней полки и часть стенки балки настила. Этот вырез несколько ослабляет сечение балки и увеличивает трудоемкость сопряжения.

Одним из вариантов сопряжения балок в одном уровне является примыкание одной балки к другой сбоку с передачей нагрузки через соединительные элементы, например, ребро жесткости (Рисунок 4.1). опорная реакция со стенки примыкающей балки настила передается через болты на ребро жесткости. Болты воспринимают усилия сдвига, соединяемых элементов. В качестве работающих применяют болты нормальной точности, а при больших опорных реакциях балок настила  высокопрочные болты. Учитывая неравномерность вовлечения болтов в работу, и с целью повышения надежности, параметры болтовых соединений (количество и диаметр болтов) определяют по усилию на 20…25% выше опорной реакции балки.

Рисунок 4.1  Сопряжение балок в одном уровне

При болтах нормальной и повышенной точности требуемое количество болтов:

, (3.29)

где N_min  меньшее из значений расчетного усилия для одного болта на срез или смятие.

Расчетное усилие, воспринимаемое одном болтом на срез определяется по формуле:

, (3.30)

где _b  коэффициент условий работы соединения; принимаем по таблице 4.9 равным 0.9;

R_bs  расчетное сопротивление болтового соединения на срез; при болтах класса 5,8 принимается равным 200 МПа ;

n_s  число расчетных срезов одного болта; в нашем случае оно равно 1;

А  расчетная площадь сечения болта; принимаем равной 4.52 см² ;

кН.

Расчетное усилие, воспринимаемое одном болтом на смятие определяется по формуле:

, (3.31)

где R_bp  расчетное сопротивление болтового соединения на смятие; принимаем равным 200 МПа;

d  наружный диаметр болта; применяем болты с d=24;

 t  наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; при данной схеме сопряжения эта толщина ребра жесткости-8мм;

кН.

N_min=N_bt=63,26 кН.

Определим число болтов:

шт, принимаем 3 болта.

Проверяем сечение соединяемых элементов на срез с учетом ослабления сечения отверстиями под болты:

, (3.32)

где h и t – высота и толщина сечения соединяемого элемента.

Ребро жесткости:

Балка настила:

3.5 Изменение сечения главной балки по длине

Сечение составной балки, подобранное по максимальному изгибающему моменту, можно уменьшить в местах снижения моментов (для разрезных балок - у опор). Это дает экономию материала, но несколько увеличивает трудоемкость изготовления.

В данной курсовой работе рассматривается изменение сечения балки по длине путем уменьшения ширины ее поясов. При равномерной нагрузке наивыгоднейшее по расходу стали место изменения сечения поясов однопролетной сварной балки находится на расстоянии примерно 1/6 пролета балки от опоры (рисунок 3.4). Сечения поясов соединяют сварным швом встык без применения физических методов контроля, т.е. МПа.

Момент, действующий в месте изменения сечения и перерезывающая сила в сечении [1]

кНм;

кН,

где x - расстояние от опоры до места изменения сечения.

Рисунок 3.4 – Расчетные схемы к изменению сечения поясов главной балки

По моменту определяем требуемый момент сопротивления, а затем момент инерции измененного сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение

см³; см⁴.

Требуемый момент инерции поясов и требуемая площадь сечения поясов

см⁴; см².

Ширина уменьшенного сечения пояса ; принимаем см;

Момент инерции и момент сопротивления уменьшенного сечения

см⁴; см³.

Нормальные напряжения

. (3.30)

кН/см²<кН/см².

Проверяем приведенные напряжения по формуле [1] в сечении I - I (рисунок 3.4) - месте изменения сечения балки (где они будут максимальны):

; (3.31)

где кН/см²;

см³;

кН/см².

<кН/см²

условие выполняется.