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 Rbs = 23 кН/см2 (таблица 58* [1]), расчетное сопротивление смятию элементов, соединяемых болтами, по таблице 59* [1] равно Rbp = 46,5 кН/см2.
Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом:
а) на срез:
где gb = 0,9 – коэффициент условия работы соединения, определяется по таблице 35* [1]; Аb = 1,54 см2 – площадь болта брутто; ns = 1 – число расчетных срезов болта.
б) на смятие:
где d = 1,4 см – наружный диаметр стержня болта; St = 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 kf = 8 мм. Расчет ведем по металлу границы сплавления. Значения сопротивления шва bz×Rwz = 17,5 кН/см2 (из расчета опорной части балки). Расчетная длина одного шва составляет lw = 24 – 1 = 23 см. Напряжения:
Прочность швов обеспечена. Длина шва не должна превышать:
Условие выполняется.
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 Rbun = 110 кН/см2 (таблица 60* [1]) , площадь болта нетто Аbn = 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 Rbh = 0,7×Rbun = 77 кН/см2 – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта; gb – коэффициент условия работы болта (принимается: 0,8 – при количестве болтов n < 5; 0,9 – при 5 £ n < 10; 1,0 – при n ³ 10, предварительно принимаем gb = 1,0); Аbn = 3,52 см2 – площадь болта нетто; m = 0,42 – по таблице 36* [1] при газопламенной обработке поверхностей без консервации при способе регулирования натяжения болтов по моменту; gh = 1,12 – по таблице 36* [1] для разности диаметров болта и отверстия d = 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 2,5db и не более 8db.
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; amax = 1,5 м – расстояние между крайними болтами в ряду, k = 2 – количество плоскостей трения, ai.– расстояние между симметрично расположенными относительно нейтральной оси болтами (рисунок 16), Σаi2 – определяется как: