РАСЧЕТ УЗЛА ПРИКРЕПЛЕНИЯ БАЛКИ НАСТИЛА К ГЛАВНОЙ БАЛКЕ

8.1 Разработка конструкций.

В п. 7.5 был выбран тип сопряжения балок – в одном уровне. Конструкция узла показана на рис. 20.

Болты принимают М20, М22 класса точности В, классов прочности 5.8; 6.5; 8.8; [5] в соответствии с требованиями табл. Г.3 приложения Г [1] примем болты М20 класса прочности 5.8. Диаметр отверстий назначен 23 мм.

Накладку принимают толщиной t_н = 6 – 10 мм. Марку стали накладки принимают по таблице В.1 приложения В [1], как для конструкций группы 2 [5]. Принимаем t_н = 8 мм, сталь С245. Ширину и высоту накладки назначают с учетом размещения необходимого количества болтов, минимальных расстояний из конструктивных соображений и требований п. 14.2.2 [1]. По табл. 40 [1] в зависимости от диаметра отверстий d и толщины наиболее тонкого элемента t принимаем (см. рис. 20):

- минимальное расстояние

- минимальное расстояние

- максимальное расстояние

- минимальное расстояние а₁ и а₂

- максимальное расстояние

Назначаем .

По рекомендациям [5] принимаем

Тогда (см. рис. 20).

Рис.20 Узел опирания балки настила на главную балку.

Рис.21 К проверке прочности болтового соединения балок.

При этом

Зазор (см. рис. 20).

Принимаем предварительно [5]. Тогда ширину накладки b_н определим по формуле (см. рис. 20):

Для назначения высоты h_н приближенно определим число болтов и требуемую высоту из условия прочности накладки.

Несущая способность соединения на один болт при работе на срез, по формуле (186) [1]:

.

Здесь R_bs – расчетное сопротивление болта срезу по таблице Г.5 приложения Г [1];

- площадь сечения болта брутто;

n_s – число расчетных срезов одного болта;

γ_b = 0,9 – коэффициент условий работы болтового соединения, определяемый по табл. 41 [1] и принимаемый не более 1;

γ_с - коэффициент условий работы, определяемый по таблице 1.

Здесь, см (см. примечания к таблице 41 [1]). По п. 1 табл. 41 [1] . При выполнении конструктивных требований между центрами болтов по табл. 4 [1] . При уменьшении расстояний (по рис. 20) до значений (вместо 2d по табл. 40) или b₂ до значения 2d (вместо 2,5d по табл. 40) γ_b2=0,8. При промежуточных значениях γ_b2 определяется линейной интерполяцией между 0,8 и 1,0 в зависимости от величины b₁ и b₂. В расчет принимают меньшее из двух значений для γ_b2, полученных соответственно для или .

В нашем случае

Несущая способность соединения на один болт при работе на смятие соединяемых деталей определяется по формуле (187) [1]:

Здесь R_bp – расчетное сопротивление болтового соединения при расчете на смятие;

- наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении.

В нашем случае , где - толщина ребра жесткости главной балки (см. п. 7.9.2) и накладки соответственно.

Требуемое количество болтов:

Здесь 1,2 – коэффициент, учитывающий защемление в опорах;

1,1 – коэффициент, учитывающий увеличение числа болтов согласно требованиям п. 14.2.14 [1];

R_б.н. – величина опорной реакции балки настила;

N_min – меньшее из значений N_b при расчете на срез (N_b = 5632 кгс) и при расчете на смятие (N_b = 6264 кгс).

Принимаем 5 болтов. Тогда при b₁ = 50 мм и b₂ = 60 мм получим высоту h_н накладки (см. рис. 20) по формуле:

Значение зазора c₁:

(см. рис. 20).

Зазор

Требуемая высота накладки из условия прочности на срез по ослабленному сечению:

Здесь - коэффициент, учитывающий ослабление сечения, определяемый по формуле (45) [1]. Здесь s – шаг болтов; d – диаметр отверстий.

В нашем случае назначенная величина h_н = 340 мм > h_н^тр = 249 мм. В противном случае следует назначить и заново проверить значения с₁, с₂, b₁, b_{2 .}

Таким образом, принимаем предварительно 5 болтов и накладку

8.2 Расчет болтового соединения.

8.2.1 Проверка прочности болтового соединения.

Расчетное усилие на один болт от действия R_б.н.:

При шарнирной схеме опирания балки настила расчетное усилие на крайний болт от действия изгибающего момента в соединении, согласно [6] , см. рис. 21:

.

Результирующие усилие равно:

Здесь N_min – несущая способность болтового соединения на один болт при расчете на срез, см. п. 8.1.

Таким образом: прочность болтового соединения при шарнирной схеме опирания балки настила обеспечена.

8.2.2 Проверка деформативности болтового соединения.

Для обеспечения шарнирной схемы опирания балки настила болтовое соединение не должно препятствовать повороту опорного сечения. Для этого горизонтальное смещение отверстия крайнего болта Д, см. рис. 21, не должно превышать предельной величины 5, равной разнице нормальных диаметров отверстий и болтов (δ=3 мм) [6]:

.

Здесь α – угол поворота опорного сечения, при равномерной нагрузке равный ;

- относительный прогиб балки от расчетной нагрузки.

см. п. 6.7.в.

Тогда:

Таким образом шарнирная схема опирания обеспечена.

Примечание: при возникает частичное защемление на опор. В этом случае определяют опорный момент М_оп и дополнительно проверяют прочность болтового соединения по п.8.2.1. При этом в формуле для N_M подставляют значение М_оп. Влияние опорного момента учитывают и при дальнейших проверках прочности накладки и сварных швов. Значение М_оп при определяют по формуле [6]:

.

Здесь L_б.н. – пролет балки настила;

- угол поворота опорного сечения:

- угол свободного поворота сечения:

Поиск по сайту: