Конструирование и расчет укрепительного стыка балки

Для транспортировки и последующей сборки разобью главную балку на 2 участка:

· (м) - 1 участок

· (м) - 2 участок

Сборку буду осуществлять на высокопрочных болтах.

Для определения необходимого количества высокопрочных болтов, предварительно произведу расчет и в месте стыка.

Реакция опор равна: =1222, 5 (кН).

Поперечная сила вместе стыка:

Момент в вместе стыка:

Рис 5. Эпюры и

При конструировании стыка на высокопрочных болтах расчет каждого элемента балки произведу раздельно, распределяя изгибающий момент между поясами и стенкой пропорционально их жесткости. Тогда момент равен:

(55)

где:

- изгибающий момент в стыке;

- момент инерции балки;

-момент инерции двух поясов;

(56)

где:

- толщина пояса;

- ширина пояса;

- высота балки.

(кНм).

Усилие, действующие в поясе равно:

(57)

где:

(кНм) - изгибающий момент поясов;

- толщина пояса;

- высота балки:

Число болтов по одну сторону стыка (на полунакладке) должно соответствовать неравенству:

(58)

где:

=0, 9-коэффициент условий работы конструкций (СНиП II-23-81 таб.);

-усилие, действующее в поясе;

- количество поверхностей трения. Т.к. данная величина одинакова для пояса и стенки, то учту ее в формуле (59);

- расчетное усилие, которое может быть воспринято одной поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом.

(59)

где:

Для определения искомых данных, задам диаметр болта мм.

- площадь сечения болта нетто (таб. 62; СНиП II-23-81)

- расчетное сопротивление высокопрочных болтов:

(60)

где:

(Н/мм²) - наименьшее сопротивление болта из стали 40Х " селект" (таб. 61; СНиП II-23-81).

(Н/мм²)

- коэффициенты условий работы соединения, зависящий от количества болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия.

- коэффициент трения (таб. 36);

- коэффициент надежности:

Принимаю число болтов по одну сторону стыка (на полунакладке) =16 шт.

Зададим размеры полунакладок на пояс (рис. 6):

- толщина верхней и нижней полунакладок (каждая);

- ширина верхней полунакладки;

- длина верхней полунакладки;

-ширина нижней полунакладки;

- длина нижней полунакладки.

Рассчитаю момент, воспринимаемый стенкой:

(61)

где:

- изгибающий момент в месте стыка;

- момент инерции балки;

- момент инерции стенки:

(62)

где:

- толщина стенки;

- высота стенки.

Далее определяю максимальное, горизонтальное усилие от момента, воспринимаемого болтом:

(62)

где:

- момент, воспринимаемых стенкой;

- расчетное усилие, которое может быть воспринято одной поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом;

- количество вертикальных рядов болтов на одной половине накладки;

- расстояние между крайними рядами болтов

(63)

где:

- высота стенки;

- толщина верхней и нижней полунакладок (каждая);

- расстояние от полунакладки пояса до полунакладки стенки;

- диаметр отверстия под болт:

- коэффициент стыка, принимаемый в зависимости от количества горизонтальных рядов .

Для определения максимального, горизонтального усилия от момента, воспринимаемого болтом, необходимо определить коэффициент стыка и выбрать количество горизонтальных рядов :

Принимаю и по (таб. 7.9; 2) выбираю количество горизонтальных рядов

Отсюда можно сделать вывод о том, что число болтов на одной полунакладке стенки будет равно 18.

Используя табличное значение определю максимальное, горизонтальное усилие от момента, воспринимаемого болтом:

После изгибающего момента рассчитаю поперечную силу, которую условно приму распределенной равномерно только на болты стенки:

(64)

где:

- поперечная сила в стыке;

=3 - количество вертикальных рядов болтов на одной половине накладки;

=6 - количество горизонтальных рядов:

Теперь произведу проверку на прочность:

(65)

где:

=177(кН) - максимальное, горизонтальное усилие от момента, воспринимаемого болтом;

=22, 6(кН) распределенная поперечная сила;

- расчетное усилие, которое может быть воспринято одной поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом:

Данное условие выполняется, следовательно закрепление стенки рассчитано верно.

На последнем этапе проверю прочность сечения балки с учетом ослабления сечения отверстиями.

Сечение не будет являться ослабленным, если будет выполняться следующее неравенство:

(66)

где:

- площадь сечения балки без учета ослабления

(67)

где:

- толщина стенки;

- высота стенки;

- толщина пояса;

- ширина пояса:

= - площадь сечения балки с учетом ослабления:

Т.к. данное неравенство выполняется, то прочность стенки балки обеспечена.

Задам размеры полунакладок на стену (рис. 6):

- толщина полунакладок;

- ширина полунакладок;

- высота полунакладок.

рис. 6 - Габаритные размеры накладок и размещение болтов