5.4.2. Сопряжение главной балки и балки настила

Сопряжение балок происходит в одном уровне и выполняется на болтах. Общие сведения о болтовых соединениях см. в Приложении 7, п.3. Стенка балки настила прикрепляется к поперечному ребру жесткости главной балки, для этого полки и часть стенки балки необходимо обрезать (рис. 5.5).

А) ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОГО КОЛИЧЕСТВА БОЛТОВ

Для соединения используем болты:

• нормальной точности,

• класса точности С,

• класса прочности 5.6

• диаметром 20 мм (d = 20 мм).

• Диаметр отверстия назначаем на 2 мм больше диаметра болта: d₀ = d + 2 мм = 22 мм.

• Расчётная площадь сечения болта: А_b = 3,14 см² (по табл. 62* СНиП [2]).

• Соединение работает на сдвиг; односрезное (число расчётных срезов n_s = 1).

• Возможна установка нескольких болтов (многоболтовое соединение), для учёта неравномерности их работы используем коэффициент γ_b = 0,9 (по табл. 35* СНиП [2]).

• Расчетное сопротивление болтов срезу определяем по табл. 58* СНиП [2]:

R_bs = 190 МПа = 19 кН/см².

• Наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении:

t_min = min {t_h, t_w} = t_w = 0,65 см , где

t_h – толщина поперечного ребра жесткости: t_h = 0,8 см ;

t_w – толщина стенки балки настила: t_w = 0,65 см.

• Расчетное сопротивление смятию элементов, соединяемых болтами, определяется по табл. 59* СНиП [2] в зависимости от R_un (для элемента, имеющего t_min): марка стали балки настила С245, R_un = 370 МПа, тогда R_bp = 450 МПа = 45 кН/см².

• Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом при его работе на срез:

.

• Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом из условия работы на смятие поверхности отверстия:

• Наименьшее значение расчетного усилия, воспринимаемого одним болтом:

• Необходимое число болтов в соединении:

, принимаем n = 2.

Здесь 1,2 – коэффициент, учитывающий возможное увеличение опорной реакции вследствие частичного защемления балки в закреплении;

V = Q = 67,43 кН – опорная реакция балки настила.

Б) РАЗМЕЩЕНИЕ БОЛТОВ

Размещение болтов производится в соответствии с требованиями табл. 39 СНиП [2]: (рис 5.5)

1) Расстояния между центрами болтов:

• Минимальное:

• Максимальное:

2) Расстояние от центра болта до края элемента:

• Минимальное:

- вдоль усилия

- поперек усилия

• Максимальное:

Принимаем S₁ = S₂ = S₃ = 50 мм.

Болты в узлах следует размещать, как правило, на минимальных расстояниях.

• Минимальные расстояния устанавливаются из условия прочности стенки балки на срез; максимальные расстояния определяются устойчивостью сжатых участков соединяемых элементов между болтами, а также условием плотности соединения элементов. При неплотном соединении возможно попадание в щели влаги и пыли, способствующих коррозии.

Высота стенки балки настила на участке размещения болтов:

а_w = S₁ + 2S₂ = 50 + 50 + 50 = 150 мм

Скос ребра жесткости 4060 мм для пропуска поясных швов и снижения усадочных напряжений

Рис. 5.5. Узел сопряжения главной балки и балки настила.

Для уменьшения концентрации напряжений углы необходимо скруглять

В) ПРОВЕРКА ОПОРНОГО СЕЧЕНИЯ БАЛКИ НАСТИЛА НА СРЕЗ

Срез ослабленного (отверстиями и вырезом полок) сечения балки настила не произойдёт, если выполняется условие:

,

где

R_s – расчетное сопротивление стали балки настила на срез

γ_с = 1,1 (табл. 6* СНиП [2], п. 8) – учитывает упругопластическую работу материала соединяемых элементов;

l_s – расчетная длина среза: , тогда

Г) РАСЧЁТ СВАРНЫХ ШВОВ КРЕПЛЕНИЯ РЕБРА ЖЕСТКОСТИ

Через сварной шов Ш1 усилие с ребра жесткости передается на стенку главной балки. Как и для опорного ребра, необходимый катет шва

.

Минимальный катет шва по табл. 38* СНиП [2]: k_f,min = 5 мм (тавровое соединение с двусторонними угловыми швами, толщина более толстого из свариваемых элементов 12 мм).

Принимаем k_f = k_f,min = 5 мм.