Пример 3.1. Расчет стыка балки с накладками | Строительный справочник

Пример 3.1. Расчет стыка балки с накладками

 

Необходимо законструировать стык с накладками в балке перекрытия. Балка выполнена из двутавра 45Б2 по СТО АСЧМ 20-93. Материал накладок: сталь С255. Изгибающий момент в балке в месте расположения стыка: М=250кНм. Поперечная сила в балке в месте расположения стыка: Q=60 кН.

Решение.

 

к примеру 3.1

 

Расчетное сопротивление стали по Приложение 3:

Ry=240 Н/мм2 = 24,0 кН/см2.

Коэффициент условия работы по Приложение 3: γс = 1,0.

Расчет накладок и сварных швов по поясам балки

Примем толщину накладки t1= 16 мм = 1,6 см.

Высота балки (см. сортамент): Н = 450 мм.

Расстояние между осями накладок:

h = H + t1 = 450 + 16 = 466 мм = 0,466 м.

Усилие, действующее на одну накладку:

N = M/h = 250 / 0,466 = 536,5 кН.

Требуемая площадь одной накладки:

A = N / Ry γс = 536,5 / 24,0×1,0 =22,35 см2.

Требуемая ширина накладки:

bтр = A / t1 = 22,35 / 1,6 = 14 см.

Ширина накладок по конструктивным соображениям принимается на 20 мм больше или меньше ширины полки балки. Ширина полки балки равна 200мм (см. сортамент). Тогда ширина накладки примем b1 = 160 мм.

Толщина полки балки (см. сортамент) : tf =14мм.

Минимальный катет шва по Приложению 41 : kf = 4 мм.

Максимальный катет шва согласно конструктивным требованиям:

kf = 1,2t =1,2 x 14 = 16,8 мм.

Принимаем катет шва kf = 8 мм.

По Приложению 43 принимаем проволоку Св – 08А, диаметр проволоки принимаем равным d = 2мм.

По Приложению 43 принимаем электрод Э42.

Коэффициент условия работы соединения: γwf = 1,0.

Расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва по Приложение 7:

Rwf = 180,0 Мпа =18 кН/см2.

Значение βf Приложению  42: βf = 0,7.

Несущая способность металла сварного шва длиной 1 см:

βf kf Rwf γwf γс = 0,7х0,8х18,0х1,0х1,0 = 10,08 кН.

Значение βс по Приложению 42: βс = 1,0.

Временное сопротивление стали разрыву по Приложение 3:

Run = 370  Мпа = 37 кН/см2.

Расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу границы сплавления по Приложение 6:

Rwс = 0,45 Run = 0,45×37 = 16,65 кН/см2.

Несущая способность металла зоны сплавления длиной 1 см:

βс kf Rwс γwf γс = 1,0х0,8х16,65х1,0х1,0 = 13,32 кН.

Требуемая суммарная расчетная длина одного фланговогошва с каждой стороны стыка:

lwl = N / βf kf Rwf γwf γс = 536,5 / 2 x 10,08 = 26,6 см.

Конструктивная длина шва равна расчетной длине плюс 1 см.

Конструктивная длина шва: L1 = 27 + 1 = 28 см.

Длина шва больше 5 минимальных толщин и меньше 85 βf kf = 85 x 0,7 x 0,8 = 47,6 см.

Для уменьшения влияния концентрации напряжений необходимо оставлять непроваренной часть стыковой накладки у зазора на длине Δ = 5 см. Необходимая длина каждой накладки с учетом конструтивных требований составляет:

Ll = 2l1 + Δ = 2×28 + 5 = 61 см.

Расчет накладки и сварных швов по стенке балки

Накладки на стенку конструктивно принимают шириной 100 -150 мм. Суммарная толщина накладок (в случае применения двух накладок) должна быть не менее толщины стенки.

Толщина стенки балки (см. сортамент): tw = 9 мм.

Принимаем ширину накладки b2 = 200 мм, толщину t2 = 10 мм и длину L2 = 300 мм.

Площадь сечения накладки: А2 = L2t2 = 30×1,0 = 30 см2.

Расчетное соротивление сдвигу по Приложению 1:

Rs = 0,58Ry = 0,58×24,0 = 13,92 кН/см2

Проверка условия: Q/ А2 Rs γс ≤ 1; 60/30х13,92х1,0 = 0,14 < 1

Условие выполнено, принятое сечение накладки по стенке балки удовлетворяет условию прочности на срез.

Принимаем катет шва kf = 6 мм.

Несущая способность металла сварного шва длиной 1 см:

βf kf Rwf γwf γс = 0,7х0,6х18,0х1,0х1,0 = 7,56 кН.

Несущая способность металла зоны сплавления длиной 1 см:

βс kf Rwс γwf γс = 1,0х0,6х16,65х1,0х1,0 = 9,99 кН.

Минимальную несущую способность имеет маталл сварного шва; несущая способность 1 см шва.

βf kf Rwf γwf γс = 9,99 кН.

Расчетная длина шва равна длине свариваемого участка ща вычетом 1 см.

Расчетная длина шва: lw2 = L2 – 1 см = 30 – 1 = 29 см.

Усилие, воспринимаемое одним швом расчетной длиной lw2:

N = 7,56х29 = 219,24 кН.

Проверка условия: t = Q/2N < 1; 60/2х219,24 = 0,14 < 1

Условие выполнено.

 

См. статью «Узлы стыковки элементов из двутавров».

Примеры:

Рейтинг@Mail.ru