Расчет и конструирование укрупнительного

Монтажного стыка балки на высокопрочных болтах

Укрупнительный монтажный стык желательно проектировать совмещенным (стенка и полки балки стыкуются в одном сечении) в середине пролета главной балки. Каждый пояс главной балки в месте стыка перекрывается тремя накладками. Ширина верхней накладки принимается равной ширине пояса b_f, а ширина нижних накладок равна b_f /2 – 20...40 мм. Толщина накладок устанавливается таким образом, чтобы суммарная площадь их поперечного сечения была не менее площади сечения пояса балки. Стенка перекрывается двумя листовыми накладками с толщиной равной толщине стенки t_w.

Высокопрочные болты изготавливаются в различном климатическом исполнении из сталей 40Х «Селект», 38ХС, 30Х3МФ, 30Х2НМФА диаметром от 16 до 48 мм. Наиболее распространенными являются высокопрочные болты из стали марки 40Х «Селект» по ТУ 14-1-1237-75.

Болты следует размещать в соответствии с табл. 39 п. 12.19^* [3], а шаг между центрами болтов в соединении устанавливается: минимальный – 2, 5 d, максимальный – 8 d и 12 t; расстояния от центра болта до края накладки: минимальное вдоль и поперек усилия – 1, 3 d, максимальное – 4 d и 8 t, где d – диаметр отверстия для болта; t – толщина наиболее тонкого наружного элемента. Для облегчения пользования кондукторами при сверлении отверстий размеры шага и дорожки необходимо применять кратными 40 мм.

Пример

Укрупнительный стык размещается в середине пролета балки (х = 7, 5 м). Усилия M и Q в расчетном сечении: М ₁ = 5377, 5 кН × м; Q ₁ = 0 (см. п. 2.8). Конструкция стыка представлена на рис. 10.

Каждый пояс балки перекрывается тремя листовыми накладками – одной сверху и двумя снизу. Сечение верхней накладки принимается размером 500 ´ 14 мм, а сечение нижних накладок – 220 ´ 14 мм. Суммарная площадь сечения накладок равна

А _н = (50 +2 × 22) × 1, 4 = 131, 6 см² > A_f = 50 × 2, 0 = 100 см².

Стенка балки перекрывается двумя листовыми накладками с толщиной, равной толщине стенки, t_w = 12 мм.

Стык осуществляется высокопрочными болтами диаметром 20 мм из стали 40Х «Селект», с временным сопротивлением материала болта разрыву R_bun = 1100 МПа (табл. 61); обработка поверхности газопламенная. Несущая способность одного высокопрочного болта, имеющего две плоскости трения, равна

где k = 2 – количество поверхностей трения соединяемых элементов; R_bh = 0, 7× R_{bu n} = 0, 7× 1100 = 770 МПа – расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов; g _b = 1 – коэффициент условий работы соединения (см. п. 11.13^*[3] при n > 10); m = 0, 42 – коэффициент трения, принимаемый по табл. 36^* для газопламенной обработки соединяемых поверхностей; A_bh = 2, 45 см² – площадь сечения болта нетто, определяемая по табл. 62^*[3]; g _h = 1, 12 – коэффициент надежности (способ регулирования натяжения болтов по моменту закручивания), принимаемый по табл. 36^*[1][3].

Рис. 10. Монтажный стык на высокопрочных болтах

С т ы к п о я с о в

Расчетное усилие на стык поясных листов

где I_x, I_f и h ₀ – взяты по п.2.4.

Требуемое количество высокопрочных болтов в соединении на полунакладке:

Принимаются 18 болтов и размещаются согласно рис. 10.[2]

Проверяется ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты d = 23 мм (на 3 мм больше диаметра болта). Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка:

A _n.нт = t_f × × (b_f - n× d ₀) = 2 × (50 – 2 × 2, 3) = 90, 8 см³ >

> 0, 85× b_f × t_f = 0, 85 × 50 × 2 = 85 см²,

поэтому ослабление пояса отверстиями можно не учитывать.

Проверяется ослабление накладок в середине стыка четырьмя отверстиями:

А _н.н = А _н – 2× n× d _o × t _н = 1, 4× (50 + 2 × 22) – 2 × 4 × 2, 3 × 1, 4 = 105, 84 см² >

> 0, 85 × b_f × t_f = 0, 85 × 50 × 2 = 85 см².

С т ы к с т е н к и

Изгибающий момент, действующий на стенку, определяется по формуле

Поперечная сила Q = 0.

Принимается расстояние между крайними по высоте рядами болтов

а _max = h_w – (12… 18) мм = 170 – 18 = 152 см = 1, 52 м.

Задается число горизонтальных рядов болтов К = 20, устанавливается расстояние между болтами по вертикали:

Максимальное горизонтальное усилие от изгибающего момента, действующее на каждый крайний наиболее нагруженный болт, равно

где m = 2 – количество вертикальных рядов болтов на полу накладки;

S а_i ² = 152² + 136² + 120² + 104² + 88² + 72² + 56² + 40² + 24² +8² =

= 85 120 см².

Усилие на один болт от действия поперечной силы V = 0, так как Q = 0.

Равнодействующее усилие от момента и поперечной силы в наиболее напряженных крайних болтах стенки равно

прочность стенки обеспечена.