3.4 Расчет опорного ребра

Конец балки в месте опирания ее на колонну укрепляем опорными ребрами; т.е. вся опорная реакция передается с балки на опору через эти ребра жесткости. Ребра жесткости для передачи опорной реакции надежно прикрепляем к стенке балки сварными швами, а торец ребер жесткости строгают для непосредственной передачи опорного давления на стальную колонну. Для правильной передачи давления на колонну центр опорной поверхности ребра совмещаем с осью полки колонны (рисунок 5).

Размер опорных ребер жесткости определяем из расчета на смятие торца ребра . Площадь смятия опорного ребра определяем по формуле (3.37):

(3.37)

где - расчетное сопротивление стали смятию;

. (3.38)

МПа

см²

Выступающую вниз часть опорного ребра (рисунок 5) принимаем толщиной а=20 мм, ширину ребра принимаем мм.

см

Принимаем t_p=18 мм.

см²

Опорный участок балки проверяем на устойчивость из плоскости балки как условный опорный стержень, включающий в площадь расчетного сечения опорные ребра и часть стенки балки шириной по

мм

в каждую сторону (на рисунке 5 эта площадь заштрихована) и длиной, равной высоте стенке балки, т.е.

см

Момент инерции, относительно оси z

см⁴

Радиус инерции см

Тогда =>=0.898(- коэффициент продольного изгиба ребра).

Проверку на устойчивость осуществляем по формуле (3.39)

. (3.39)

кН/смкН/см,условие выполняется.

Рисунок 5 - К расчету опорной части балки

Опорное ребро крепится к стенке балки двусторонними швами полуавтоматической сваркой проволокой (Св08Г2С) МПа. По таблице принимаем минимальный катет сварных швов мм и определяем расчетную длину одного шва по формуле

см

Напряжение срезу швов по металлу шва и металлу границы сплавления

(3.40)

(3.41)

где см²

МПа

МПа

кН/см< кН/см, условие выполняется.

кН/см< кН/см, условие выполняется.

3.5 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.

Рисунок 6  Сопряжение балок в одном уровне:

1 – настил; 2 – балка настила; 3 – ребро жесткости; 4 – главная балка

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 5). Опорная реакция со стенки примыкающей балки настила передается через болты на ребро жесткости. Болты воспринимают усилия сдвига, соединяемых элементов. В качестве работающих применяем 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) определяем по усилию на 20…25% выше опорной реакции балки.

Принимаем болты диаметром 24 мм нормальной прочности класса точности В (диаметр отверстия 27 мм). Расчетное сопротивление болтового соединения срезу R_bs должно быть не ниже предела текучести стали соединяемых элементов R_un=600 МПа. Принимаем болты класса прочности 5.8 σ_т=5·8·10=400 МПа, R_bs=200 МПа.

Требуемое количество болтов определяется по формуле (3.42):

, (3.42)

где N – продольное сдвигающее усилие, воспринимаемое болтами; N=2∙Q_bn;

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

Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом на срез, определяем по формуле (3.43):

, (3.43)

где _b  коэффициент условий работы соединения, принимаемый для болтов нормальной прочности классов точности В, С равным 0,9;

R_bs  расчетное сопротивление болтового соединения на срез; при болтах класса 5.8 принимаем равным 200 МПа;

A – расчетная площадь сечения болта; A=πd²/4=3,14·2,4²/4=4,52 см².

n_s  число расчетных срезов одного болта, равное количеству соединяемых деталей минус 1; в нашем случае n_s=2–1=1.

.

Расчетное усилие, воспринимаемое соединяемыми элементами, на смятие определяем по формуле (3.44):

, (3.44)

где R_bp  расчетное сопротивление болтового соединения смятию; принимаем равным 645 МПа;

d  наружный диаметр болта; применяем болты с d=2,4 см;

 t  наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; при данной схеме сопряжения эта толщина ребра жесткости, равная 1,81 см и толщина стенки балки настила, равная 0,75 см.

.

Принимаем N_min=81.36 кН.

, принимаем n=3.

Принимаем 3 болта ø24 мм нормальной прочности (класса В) класса точности 5.8.

Расстояние между центрами болтов не менее 3d=3·2,4=7,2 см, принимаем расстояние между центрами болтов равным 8 см; минимальное расстояние до края элемента вдоль усилия 2d=2·2,4=4,8 см; минимальное расстояние до края элемента поперек усилия при обрезных кромках 1,5d=1,5·2,4=3,6 см, при прокатных кромках 1,2d=1,2·2,4=2,9 см, максимальное расстояние до края элемента 4d=4·2,4=9,6 см.