3.12.3. Пример расчета укрупнительного стыка

Исходные данные: запроектировать стык главной балки на высокопрочных болтах d = 20 мм из стали 40Х «Селект», R_bun = 110 кН/см². Стык расположен в середине пролета главной балки. Изгибающий момент в сечении

М = 224927 кН см. Сечение балки по примеру п. 3.5.1. Схема стыка приведена на рис. 3.8.

Обработка поверхности - газопламенная, _в = 0,9, _h = 1.02, = 0,42 [4].

Определяем несущую способность одного высокопрочного болта по (3.49): Q_bh = 0,7·110·2,45·0,9·0,42·/1,02 = 66 кН.

Назначаем размеры сечения накладок, перекрывающих пояса балки: верхняя накладка 36 х 1,2 (см²) и две нижние 16 х 1,2 (см²).

Изгибающий момент, воспринимаемый поясами:

М_f = 234927·408240 / 507491,33 = 188981,75кН см.

Расчетное усилие в поясе: N_f = 188981,75 / 108 = 1749,83кН.

Количество болтов для крепления накладок по (3.52):

n = 1749,83 / 2·66 = 13,25 - принимаем 14 болтов.

Площадь сечения пояса на краю стыка с учетом ослабления двумя отверстиями d₀ = 2,2 см: А_fn = 36·2 - 2·2,2·2 = 63,2см² > 0,85·72 = 61,2см² - ослабление пояса можно не учитывать.

Площадь сечения накладок в середине стыка с учетом ослабления четырьмя отверстиями d₀ = 2,2 см: А_n = 36·1,2 + 2·16·1,2 - 2·4·2,2·1,2 =

= 60,48 см² < 61,2 см²

Необходимо выполнить проверку прочности по (3.54):

 = 1749,83 / 1,18·60,48 = 24,5 кН/см² - прочность накладок по ослабленному сечению не обеспечена. Увеличиваем толщину накладок. t_н = 1,4 см.

А_n = 36·1,4 + 2·16·1,4–2·4·2,2·1,4 = 70,56 см² < 61,2 см² - ослабление накладок можно не учитывать. Окончательно принимаем стык поясов накладками

t_н = 14 мм.

Назначаем размеры накладок для стыка стенки t = 1/2·1+0,2 = 0,7 см. Принимаем в соответствии с сортаментом на листовую сталь t = 0,8 см; h_н = 106–1,4 – 2 = 101 см. Принимаем h_н = 100 см.

Изгибающий момент, приходящийся на стенку:

М_w =234927·99251,33 / 507491,33 = 45945,25 кН см.

Расстояние между двумя крайними рядами болтов:

а_max = 100–4·2,2 = 91,2 см. Принимаем а_max = 90 см. Назначаем два вертикальных ряда болтов на полунакладке и вычисляем коэффициент стыка:

 = 45945,25 / 2·90·2·66 = 1,93. По табл. 3.2 определяем количество горизонтальных рядов k = 10; шаг заклепок в вертикальном ряду: а_max / k–1 =

= 90 /10–1 = 10 см. Вычисляем а_i² =9²+30²+50²+70²+90²=16500 см².

Проверяем прочность наиболее нагруженного крайнего болта:

N_max = 45945,25·90 / (2·16500) = 125,3 кН < 2Q_bh = 132 кН - прочность обеспечена.

3.13. Расчет и конструирование узлов сопряжения балок в балочной клетке

Вспомогательные балки в балочных клетках усложненного типа и балки настила в балочных клетках нормального типа обычно крепятся к поперечным ребрам главной балки на болтах нормальной точности (рис. 3.8).

Расчет сопряжения сводится к определению числа болтов по формуле:

, (3.59)

где - реакция балки от расчетной нагрузки; 1,2 - коэффициент, учитывающий увеличение опорной реакции из-за некоторого защемления в узле;N_bs -несущая способность одного болта по срезу.

N_bs =AR_bs_bn_s, (3.60)

где А – площадь сечения стержня болта, принимается по табл. 62^* [4];

R_bs – расчетное сопротивление болта срезу по табл. 58* [4]; _b – коэффициент условий работы соединения по табл. 35^* [4]; n_s – число срезов болта, в наших расчетах n_s = 1.

Болты размещают согласно требованиям п. 12.19^* [4] по конструированию болтовых соединений.

Отверстия под болты ослабляют опорное сечение балок, в связи с чем необходимо проверить прочность балки по ослабленному сечению по формуле:

(3.61)

где R_s – расчетное сопротивление стали срезу, R_s = 0,58R_y; A_n – расчетная площадь сечения с учетом ослабления отверстиями.

A_n = (h_b–nd₀)t_w, (3.62)

где h_b и t_w –соответственно высота балки и толщина ее стенки; d₀–диаметр отверстия, d₀ = d + 23 мм; n–число отверстий, попадающих в сечение.