Проектирование составных балок: расчет поясных швов

Лекция 8 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВНЫХ БАЛОК (ч.3) З. Расчет поясных швов. Обеспечивают совместную работу поясов и стенки. а) в) б) tw<8мм г) Т tw д) τ b f kf τw Т Т Рис.8.1. К расчету поясных соединений: а – с угловыми швами; б – со стыковыми швами; в – на высокопрочных болтах; г, д – сдвигающие усилия и напряжения в соединении Сдвигающие усилия на единичной длине пояса T = τ ⋅ tw = Qmax S f I ⋅ tw ⋅ tw = Qmax S f I (8.1) Условие прочности парных поясных швов τw = T T = ≤ Rwf γ wf γ c Awf 2β f k f (8.2) τw = T T = ≤ Rwz γ wz γ c Awz 2 β z k f (8.3) где Awf - расчетная площадь среза двух сварных угловых швов при длине каждого l=1; kf – катет углового шва; bf , bz – коэффициенты, принимаемые для Ry≤580 МПа по табл. 34*; для Ry≥ 580 МПа bf=0,7; bz=1 при всех видах сварки, положения шва и диаметра сварочной проволоки. Rwf , Rwz – расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва и границе сплавления; γwf , γwz – коэффициенты условий работы шва. Равны 1 , кроме конструкций, работающих при T<-40ºС (γwz=0.85). Лекция 8МК ПГС 1 В балках с учетом пластических деформаций применяются только 2-сторонние швы. Односторонние швы допускается применять для балок, работающих упруго при хорошей обеспеченности местной устойчивости стенки:  σ   σ cr 2   τ  +    τ cr 2   ≤ 0,9  (8.4) Необходимый катет сварного поясного шва: k f1 ≥ QS f nβ f IRwf γ wf γ c ; kf2 ≥ QS f (8.5) nβ z IRwz γ wz γ c Принимается max(kf1; kf2). kf=const по длине шва И. Сопряжения балок с колоннами а) F M=Fe e б) Рис.8.2. Шарнирное опирание балок на колонны: а – нижним поясом; б – торцом опорного ребра Лекция 8МК ПГС 2 1 1 1-1 Рис.8.3. Опирание балок на колонны сбоку К. Стыки балок. Заводские стыки – соединения отдельных частей элемента балки (стенки, пояса), выполняемые из-за недостаточной длины проката. Монтажные стыки – выполняются при монтаже конструкций на площадках, в случаях, если общий вес или размеры балки не позволяют транспортировать ее в целом виде с завода. Положение заводских стыков зависит от длины отдельных элементов, выполняются вразбежку в разных местах по длине балки. Стык не должен совпадать с ребрами жесткости и местом примыкания вспомогательных балок. В монтажных стыках все элементы стыкуются в одном сечении (универсальный стык). Лекция 8МК ПГС 3 1. Стыки прокатных балок выполняются сварными. а) Nн б) hн Nн 25 25 в) 50 lн bн=100-150 tн≈tw Рис.8.4. Стыки прокатных балок: а – встык; б – встык с накладками; в – только накладками а) Встык. Наиболее простое и удобное соединение. При ручной сварке стыка и применении обычных методов контроля сварки в растянутом поясе Rwy = 0,85R y . Для уменьшения сварочных напряжений сварку стыка начинают со стенки (менее жесткого элемента). б) Встык с накладками. Усиление полки накладками производят при необходимости устройства стыка в сечении с большими изгибающими моментами, где σ t > Rwy . M = WRwy + N н hн (8.6) W – момент сопротивления сечения балки; Nн – усилие в накладке; hн – расстояние между осями накладок. Угловые швы рассчитывают на усилие в накладке: Расчетное усилие в накладке N н = (M − Rwy ) hн ; Площадь поперечного сечения накладки Aн, тр = N н Rwy . Для уменьшения сварочных напряжений швы не доводят до оси стыка на 25 мм. в) Стык при помощи накладок применяется при монтаже в полевых условиях, когда трудно обработать торцы балок под сварку. В стыке – большая концентрация напряжений, применяется только при статических нагрузках при t>0ºС. M передается через поясные накладки, Q – через накладки на стенке. Размеры накладки на стенку – конструктивно: bн=100-150 мм; tн≈tw; lн≈hw (до закругления). Лекция 8МК ПГС 4 2. Стыки составных балок. • Заводские стыки. Рис.8.5. Заводские стыки элементов сварной балки Осуществляются до сборки листов в балку. Выполняются вразбежку. Стыки сжатого пояса всегда прямые. Обеспечивается равнопрочность шва и основного металла. Для растянутого пояса при σ t = M > Rwy γ c : W выполняется косой стык; переносится в сечение с σ t < Rwy γ c Условие прочности стыка стенки: σ = σ 12 + τ 12 ≤ 1,15Rwy γ c , (8.7) σ1, τ1 – нормальные и касательные напряжения на 60о уровне поясных швов • Монтажный сварной стык. Выполняется двусторонней сваркой. Рис.8.6. Монтажный сварной стык балки (цифрами обозначена последовательность выполнения монтажных швов) 2 500 500 3 3 Сжатый пояс и стенки всегда выполняются прямым швом встык, растянутый пояс – косым под углом 60º. Стык равнопрочен основному сечению и не рассчитывается 1 3 3 2 60о Лекция 8МК ПГС 5