Рис. 6.11. к примерам расчета

Условная расчетная площадь сечения листа

Лус= 1,18Лнт= 1,18-48,96 = 57,77 см.

Проверяем несущую способность листа (без допущения упругопластической работы элементов соединения)

Л/ = Лус/?7 = 57,77.23-1 = 1328 кН > 1100 кН.

Сравнение варианта Л и £ показывает, что стык на высокопрочных болтах требует меньше болтов и дает более высокую несущую способность соединения.

Пример 6.2. Рассчитать болты конструкции прикрепления верхнего пояса стропильной фермы к колонне по рис. 6.11, б.

Расчетное растягивающее усилие в поясе Л=550 кН.

Принимаем для конструкции у=1, прикрепление рассматриваем в двух вариантах. Вариант А. Прикрепление осуществляем болтами грубой точности d = 24 мм класса прочности 5.8, имеющих /?р=200 МПа=20 кН/см (табл. 6.1)

Расчетное усилие одного болта на растяжение определяем по формуле (6.6)

Лр= Rp-4t = 203.52 = 70,4 кН.

Количество болтов прикрепления рассчитываем по формуле (6.7)

и =/V/y/Vp = 550/1-70,4 = 7,81 шт., принимаем 8 болтов.

Вариант Б. Осуществляем такое же прикрепление на болтах d = 24 из стали 35Х, класса 8.8, имеющих R=400 МПа = 40 kH/cmI

Расчетное усилие одного болта на растяжение вычисляем по формуле (6.G)

= /?Л = 40-3,52 = 140,8 кН.

Количество болтов прикрепления определяем по формуле (6.7)

„=iV/yiV = 550/1-140,8 = 3,9 шт.,

принимаем четыре болта (см. рнс. 6.11,6).

Глава 7. БАЛКИ И БАЛОЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ § 1. общая характеристика балочных конструкций

Балки являются основным и простейшим конструктивным элементом, работающим на изгиб. Их широко применяют в конструкциях гражданских, общественных и промышленных зданий, в балочных площадках, междуэтажных перекрытиях, мостах, эстакадах, в виде подкрановых балок производственных зданий, в конструкциях гидротехнических шлюзов и затворов и в других сооружениях.

Широкое распространение балок определяегся простотой конструкции изготовления и надежностью в работе.

В конструкциях небольших пролетов длиной до 15-20 м наиболее рационально применять сплошные балки. При увеличении нагрузки длина пролетов увеличивается, известны примеры применения сплош-

Рис. 7.). Сравнение типов сечений балок

Ь£1

Поясные ушки

Стенка

Горизонтальные листы

Рис. 7.2. Сечения балок а -прокатные; б - прессованные; s - сварные; г - клепаные и болтовые

ных подкрановых балок пролетом 36 м и более. Такие балки часто бы вают двустенчатыми, т. е. имеют коробчатое сечение.

В автодорожных и городских мостах пролеты сплошных балок достигают 200 м и более.

1. Типы балок

У металлических балок основным типом является двутавровое симметричное сечение. Мерой эффективности, т. е. выгодности сечения балки как конструкции, работающей на изгиб, является отношение moiMbh-та сопротивления к площади сечения, равное ядровому расстоянию p=W/A. Сравнение ядровых расстояний круглого, прямоугольного и двутаврового сечеиий, приведенное на рис. 7.1, показывает, что двутавровое сечение выгоднее прямоугольного в 2 и круглого в 3 раза, так как в этом сечении распределение материала наилучшим образом соответствует распределению нормальных напряжений от изгиба балки. Поэтому металлические балки конструируют главным образом двутаврового сечения, чему способствует хорошая работа металла на касательные напряжения, позволяющая делать стенку балки достаточно тонкой.

В зависимости от нагрузки и пролета применяют балки двутаврового и швеллерного сечения, прокатные или составные - сварные, болтовые или клепаные (рис. 7.2). Предпочтение отдается прокатным балкам как менее трудоемким, но ограниченность сортамента делает невозможным их применение при больших изгибающих моментах.

В строительстве нашли применение тонкостенные балки, балки из гнутых профилей, прессованные, составные из алюмичиевьх сплавов, а также бистальные балки, т. е. балки, сваренные из двух марок стали, и балки предварительно напряженные.

Чаще применяются балки однопролетные, разрезные, которые наиболее просты в изготовлении и удобны для монтажа. Однако по расходу металла они менее выгодны, чем неразрезные и консольные. Неразрезные балки благодаря наличию опорного момента, разгружающего основные моменты в пролетах, более экономичны по материалу. Они обладают большой чувствительностью к изменениям температуры и осадкам опор, а поскольку в практике строительства рекомендуют делать край-

а] Балки настила S) Балки настила S) Балки ностиШ

Главные Валка

5алки

Рис. 7.3. Типы балочных клеток

с - упрощенный; б - нормальный, в - усложненный

Стальной настил

7 Ь)

>Нелезо?ет0нШ настил

МлЬной ВалнсГ настил нacmuлct

йабная 5олка

Вспомогательная Валка

Рис. 7.4. Сопряжения балок а - поэтажное; б -в одном уровне, в - пониженное (h - перекрытия, Лg - балки)

ние пролеты меньше средних для сохранения постоянства сечения, то их конструкции являются немассовыми (индивидуальными), а применение их - сравнительно редким.

2. Компоновка балочных конструкций

При проектировании конструкции балочного покрытия рабочей площадки цеха, проезжей части моста или другой аналогичной конструкции необходимо выбрать систему несущих балок, обычно называемую балочной клеткой.

Балочные клетки подразделяют на три основных типа: упрощенный, нормальный и усложненный (рис. 7.3).

В упрощенной балочной клетке (см. рис. 7.3, а) нагрузка на перекрытие передается через настил на балки настила, располагаемые обычно параллельно меньшей стороне перекрытия на расстояниях а (шаг балок) и через них на стены или другие несущие конструкции, ограничивающие площадку. Из-за небольшой несущей способности настила поддерживающие его балки приходится ставить часто, что рационально лишь при небольших пролетах их. При частом размещении длинных балок возникает противоречие между получаемой мощностью и требуемой жесткостью, что неэкономично; в нормального же типа балочной клетке (см. рис. 7.3,6) нагрузка с настила передается на балки настила, которые в свою очередь передают ее на главные балки, опирающиеся на колонны, стены или другие несущие конструкции, ограничивающие площадку. Балки настила обычно принимают прокатными.

В усложненной балочной клетке (см. рис. 7.3, с) вводятся еще до полнительные, вспомогательные балки, располагаемые .между балками настила и главными балками, передающими нагрузку н.а колонны. В этом типе балочной клетки нагрузка передается на опоры наиболее длинно. Чтобы снизить трудоемкость перекрытия, балки настила и вспомогательные балки обычно принимаются прокатными.

Выбор типа балочной клетки связан и с вопросом о сопряжении балок между собой по высоте. Сопряжение балок может быть этажное, в