6.4. З'єднання поясів зі стінкою в зварних складених балках

Розрахунок полягає у визначенні необхідного катета поясних кутових швів.

П ри згині складених балок між поясами і стінкою виникають зсуваючі сили, які намагаються змістити один елемент відносно другого.

Взаємному зміщенню елементів перешкоджають поясні кутові шви, які сприймають зсуваючі сили.

Н а рівні цих швів, тобто в місці з'єднання стінки з поясом, діють дотичні напруження 

Q_max· S_f

 =  ,

I_x· t_w

де S_f – статичний момент перерізу пояса відносно нейтральної осі.

Н апруження  розподіляються рівномірно по товщині стінки. Знайдемо значення зосередженої зсуваючої сили Т, яка діє на 1 см довжини двосторонніх зварних швів. Вона отримується приведенням дотичних напружень, розподілених по товщині стінки, до зосередженої сили: T =  · t_w.

С тінка кріпиться до пояса двома швами, а тому кожний шов сприймає силу Т/2.

Виходячи з умови міцності кутових швів

N

  R_wf _wf _c

_f k_f l_w

і враховуючи, що N=T/2, l_w=1 см (визначається на 1 см довжини), необхідний катет поясного шва

T

k_f   .

2_f R_wf _wf _c

Катет k_f визначається по силі Q_max (див. формулу для Т) і приймається постійним по всій довжині (в запас міцності), хоча теоретично шви треба було б робити змінної товщини, оскільки Q змінюється по довжині балки.

В любому випадку повинна виконуватися умова:

k_f  k_{f, min} .

6.5. Опорні частини балок

За конструктивною ознакою розрізняють два варіанти опирання балок на металеву колону зверху:

1. опирання безпосередньо нижнім поясом при наявності внутрішнього опорного ребра;

2. о пирання за допомогою торцевого опорного ребра, привареного до балки.

Для опорних частин балок виконуються слідуючі розрахунки.

1. Розрахунок міцності на зминання торцевої поверхні опорного ребра

Q_max

 =   R_p _c ,

A_p

Де Q_max – максимальна поперечна сила, що є опорною реакцією для однопролітних балок;

А_р – площа поперечного перерізу ребра (торці ребер стругають для щільного прилягання по всій поверхні): A_p = 2b_pt_p – для внутрішніх ребер;

A_p = b_pt_p – для торцевих ребер;

R_p – розрахунковий опір зминанню торцевої поверхні (табл.52* СНиП).

В практичних розрахунках, як правило, обчислюють необхідну площу перерізу ребра і приймаючи ширину ребра, рівною ширині поясних листів (b_p = b_f1 для торцевого ребра), визначають необхідну товщину t_p. З конструктивних міркувань товщина t_p повинна бути t_p  20мм.

2. Розрахунок стійкості опорної частини балки. Опорну частину розглядають як умовний центрально стиснутий стояк висотою h_w з шарнірним закріпленням, що завантажений опорною реакцією, рівною Q_max. Перевірку виконують за умовою стійкості

N

 =   R_y _c ,

A

де N=Q_max, тобто опорна реакція балки;

А – розрахункова площа перерізу умовного стояка, яка включає площу перерізу опорного ребра та площу перерізу частини стінки довжиною по 0,65t_w E/R_y в кожну сторону від ребра.

A =b_p· t_p+0,65t_w²E/R_y - для торцевого опорного ребра;

A=(2b_p+t_w) · t_p+2 · 0,65t_w²E/R_y - для внутрішнього ребра;

 - коефіцієнт поздовжнього згину умовного стояка, визначається, як правило, по _у

l_{ef, y} h_w

_y=  =  ;

i_y i_y

(в запас міцності моментом інерції стінки ігнорують, оскільки він невеликий).

Крім розглянутих, існує багато інших варіантів опирання балок.

Наприклад, до металевих колон збоку:

- шарнірне опирання; на колону передається тільки вертикальна опорна реакція;

- жорстке опирання; вертикальна опорна реакція передається зі стінки балки на вертикальне ребро колони; опорний момент з поясів балки передається на колону через накладки (момент сприймається в основному поясами, а Q – стінкою).