Стики елементів балок і з'єднання балок між собою - будівельно-інформаційний портал
Стики елементів балок
У балках змінного перерізу стики поясних листів зазвичай використовують для зміни їх ширини або товщини. У багатолистові пакеті стики окремих стрічок слід розташовувати вразбежку.
Найбільш раціональним типом і єдино допустимим в балках, що працюють під динамічним навантаженням, є стик листів без накладок (рис. IV-18, а). Стики в стик, посилені накладками, вимагають більше металу (основного і наплавленого), більше часу і робочої сили, а межа витривалості стиків з накладками нижче, ніж без накладок. Стики, що перекриваються тільки накладками, мають особливо низька межа витривалості.
У стислому поясі балки все стикові шви влаштовують під прямим кутом до поздовжньої осі. Якщо якість розтягнутих стикових швів може бути перевірено просвічуванням # 947; -променями або іншими підвищеними способами контролю, то такі шви можна влаштовувати прямими в будь-якому місці балки. Просвічувати стикові шви в разі розташування їх у місцях з розтягують напруженнями # 963;> 0,85R слід в розтягнутому поясі і в прилеглій до нього частині стінки на довжині близько 1/10 висоти стінки. При неможливості використовувати підвищені засоби контролю розтягнуті стики влаштовують прямими в місцях з напругою # 963; ≤0,85R або косими з кутом # 963; = 65 ° між напрямком шва і поздовжньою віссю елемента (відношення катетів 2,1: 1).
Якщо у прямого стикового шва стінки отримується з розрахунку напруження розтягу понад Rр св = 0,85R, але розтягнутий пояс в цьому місці не має стику або зварний стик його равнопрочен поясу, то шов стінки буде працювати в умовах обмеженої деформації. Тому в обмеженій зоні, прилеглій до такого поясу, можна не побоюватися шкідливих наслідків розрахункових перенапруг і залишати шов стінки прямим.
При виготовленні балок, призначених під статичні навантаження, в майстернях, які не мають обладнання для точної обрізки листів і підготовки крайок під шви в стик, а також при великих зазорах між стикуємими частинами балок на монтажі, допустимо перекривати стики листів стінки і поясів тільки накладками. Стик листів стінки перекривають двома накладками прямокутної форми (рис. IV-18, г), приварюючи їх кутовими швами. Товщину накладок у стінки призначають зазвичай таку ж, як і товщину стінки. У цьому випадку два пологих лобових шва (1: 1,5), покладених уздовж довгих сторін накладок, мають велику несучу здатність, ніж стінка:
Тому необхідність у влаштуванні флангових швів відпадає. Влаштовувати флангові шви важко, якщо до стінки приварені пояса. Ширину накладок призначають близько 10 товщини їх (для зменшення впливу усадочних напруг і для більш плавного відхилення силових потоків).
Перевіряти міцність кутових швів слід тому, що довжина накладок менше повної висоти стінки.
Пояси перекривають накладками. Односторонні накладки викликають різке відхилення силових потоків і погіршення роботи поясів. Товщина накладок визначається необхідною висотою кутових швів; при цьому площа поперечного перерізу накладки повинна бути не менше площі поперечного перерізу перекривається листа. У місцях кріплення односторонніх накладок до поясу слід кілька збільшувати висоту поясних швів, щоб зменшити негативний вплив ексцентриситету в стику.
Розрахунок кутових швів, що прикріплюють накладки до поясним листам, ведуть або по зусиллю, що діє в листі в місці стику N = F # 963 ;, або за несучою здатністю листа [N] = FR:
де # 931; Fш - розрахункова площа кутових швів, розташованих з одного боку стику.
З огляду на наявність ексцентриситету в стику з односторонньою накладкою, корисно розрахункове зусилля збільшити приблизно на 20%.
Шви, що прикріплюють накладки до стінки, розраховують по вигинає моменту Мст, чинному в стінці:
де # 931; Wш - сума моментів опору кутових швів, розташованих з одного боку стику.
Величину згинального моменту Мст, що припадає на стінку балки, визначають з пропорційності між изгибающими моментами, що припадають на окремі частини складовою балки, і твердостями цих частин:
де Iст, Iп і Іб - моменти інерції стінки, пояса і всієї балки відносно нейтральної осі балки;
Mб - згинальний момент, що діє на балку в місці стику.
Шви, що приєднують накладки до стінки, повинні бути, крім того, перевірені на вплив поперечної сили, що діє в місці стику. Внаслідок малої жорсткості поясів балок в порівнянні зі стінкою вважають (в запас міцності), що вся поперечна сила сприймається швами у накладок стінки. Середнє сколюють в швах:
де # 931; Fш - сума площ кутових швів, розташованих з одного боку стику.
Хоча максимальні напруги від поперечної сили не збігаються з максимальними напруженнями від згинального моменту, проте роблять умовну перевірку міцності швів на вплив обох силових факторів:
З'єднувати балки між собою можна досить різноманітними способами. Вибір способу з'єднання залежить від взаємного розташування балок, від силових факторів і від застосовуваних засобів з'єднання.
Пересічні балки можуть бути розташовані одна над іншою або на одному рівні. Крім того, що примикають балки іноді розташовуються по відношенню до головних балок косо в горизонтальній або у вертикальній площині.
З'єднання балок, що передають тільки опорні тиску, називають вільними (шарнірними). З'єднання, які передають як опорні тиску, так і опорні моменти, називають жорсткими (щемлені).
При конструюванні з'єднань головних і другорядних балок потрібно враховувати, що в більшості випадків останні використовують в якості зв'язків, що забезпечують загальну стійкість головних балок.
Найбільш просто здійснюється кріплення балок при поверховому розташуванні.
Під гайки болтів. примикають до полиць двотаврів і швелерів, зсередини слід підкладати косі шайби, щоб усунути вигин болтів в нарізаною частини їх.
Місця, в яких на складові балки спираються сильно навантажені допоміжні, повинні бути посилені ребрами жорсткості, щільно прагненням до верхнього поясу, для усунення місцевих перенапруг поясних швів і стінки. Прокатні балки в таких випадках слід перевірити на стиск стінки під окружкою, що з'єднує її з полицею. У разі перенапруги необхідно поставити ребра.
З'єднання балок на одному рівні і знижені діляться на кріплення, які не потребують точної обрізки допоміжних балок і вимагають точну різку їх. Останні дуже трудомісткі і тому небажані.
Допоміжні балки, розташовані на одному рівні або понижено, зручно кріпити до поперечних ребрах головної балки за допомогою болтів (рис. IV-19, а). При цьому одну або обидві полки допоміжних балок і частина стінки доводиться зрізати. Вертикальну та горизонтальну частину різу сполучають заокругленням радіусом близько 20 мм. Таке кріплення не вимагає точного обрізу допоміжних балок і зручно для монтажу, так само як і кріплення балок за допомогою столика (рис. IV-19, б), який приймає на себе все опорний тиск.
Болти або зварні шви по стінці потрібні для утримання допоміжних балок від перекидання, а головною балки від втрати стійкості. В останньому відношенні кріплення балок до ребру ефективніше, ніж до столика.
Кріплення вільно примикають балок розраховують на опорний тиск А, збільшене на 20-30%. Цим враховують наявність в опорних кріпленнях незначних моментів. При великій величині моментів їх вплив має бути враховано розрахунком.
Приклад жорсткого з'єднання балок на одному рівні, що забезпечує передачу не тільки опорних тисків, але і опорних моментів, представлений на малюнку IV-20. Прикріплення верхнього пояса допоміжної балки до накладки (її називають «рибкою») і нижнього пояса до столика має бути розраховане на зусилля
де M0 - опорний момент балки,
h '- висота допоміжної балки.
Кріплення горизонталі столика до вертикалі розраховують на рівнодіюча сили N і опорного тиску А, якщо стінка допоміжної балки не прикріплений безпосередньо до головної балки (рис. IV-20, справа), і на частина опорного тиску A1, якщо стінка прикріплена до головної балки (рис . IV-20, зліва).
Частку опорного тиску - A1, що передається через столик, і частку A2, що передається безпосередньо від стінки на куточки, визначають в припущенні прямий пропорційності між цими зусиллями і площами швів, що кріплять стінку допоміжної балки і консоль до головної балки.
Зварні шви, що кріплять столик до головної балки, повинні бути розраховані на оперне тиск А і момент M = Ae-Nz, де е - ексцентриситет прикладання сили A; z - відстань від сили N до центра ваги розраховуються зварних швів.
Приклад жорсткого зварного з'єднання в зниженому рівні представлений на малюнку IV-21. Кріплення двустенчатих балок ускладнюється тим, що в опорних перетинах їх діють опорні тиску і моменти не тільки у вертикальній площині, а й у горизонтальній, а також крутний момент. Приклад кріплення двустенчатой балки кранового моста до кінцевій балці представлений на малюнку IV-22. Обидві стінки 1 кранової балки приварені до стінки кінцевий балки за допомогою вертикальних накладок 2. У місцях примикання стін кранової балки до кінцевої між стінками 3 останньої повинні бути поставлені діафрагми 4. Пояси кранової балки в вузлі замінені або перекриті вузловими фасонки 5, розширюються під кутом 45 °. У швидкохідних кранах вільні кромки вузлових фасонок 5 заокруглені і забезпечують плавне примикання крайок фасонки до поясів з'єднуються балок. Пояси кранової балки можуть бути приварені впритул із суцільним проваром безпосередньо до поясів кінцевий балки. Для жорсткості вузла в цьому випадку між поясами обох балок поміщають вставки в формі рівнобедреного трикутника з довжиною катета і не менше ширини більш широкого пояса з'єднуються балок.
При розрахунку таких з'єднань умовно вважають, що вертикальні шви між стінками і накладками (ш-1 і ш-2) працюють на вертикальні опорні тиску Ав примикає балки. Горизонтальні шви між поясами і вузловими вставками (ш-3) працюють на вертикальні і горизонтальні моменти і горизонтальні опорні тиску примикає балки.
При розрахунку таких з'єднань умовно вважають, що вертикальні шви (ш-1 і ш-2) між стінками (1 і 3) і накладками (2) працюють на передачу опорного вертикального тиску Ав примикає балки. Насправді ці шви сприймають і деякі частки изгибающих вертикальних і горизонтальних моментів. Ця обставина враховують, збільшуючи опорний тиск на 20-30%. При розрахунку швів необхідно врахувати також вплив конструктивного моменту М '= Авbн, де bн - ширина вертикальної накладки (відстань між швами ш-1 і ш-2).
Також умовно вважають, що горизонтальні шви (ш-3 і ш-4) між вузловими фасонки і поясами з'єднуються балок працюють на опорний горизонтальний тиск Aг примикає балки (без збільшення на 20-30%) і на згинальні моменти, що діють у вертикальній і горизонтальній (Мв і Mг) площинах. Сумарні крайові напруги в шві (ш-3) можна наближено перевірити за формулою:
де Fшз - площа одного горизонтального шва (ш-3) між вузловий фасонки і поясом примикає балки;
Wшз - момент опору того ж шва;
hп - відстань між центрами тяжіння поясів примикає балки.
Приклад графічного оформлення зварений одностенчатой балки представлений на малюнку IV-23.
Інші новини по темі: