монтаже автоматическая сварка и повышенные способы контроля затруднены. Такой стык будет равнопрочен основному сечению балки и может не рассчитываться. Некоторым перенапряжением стенки вблизи растянутого пояса балки обычно пренебрегают, так как этот участок стенки расположен между двумя упруго работающими зонами балки, работает в условиях стесненной деформации и нластическое его разрушение невозможно. Применявшееся раньше усиление этого участка накладками, как показали исследования, приводит лишь к дополнительным сварочным напряжениям и не увеличивает несушей способности балки.

Чтобы уменьшить сварочные напряжения, сначала сваривают поперечные стыковые швы стенки / (см. рис. 7.25,6) и поясов 2, имеющие наибольшую поперечную усадку. Оставленные не заваренными на заводе участки поясных швов длиной около 500 мм дают возможность поясным листам несколько вытянуться при усадке швов 2. Последним заваривают угловые швы 3, имеющие небольшую продольную усадку.

Стыки составных балок на высокопрочных болтах В последнее время монтажные стыки сварных балок, чтобы избежать сварки при монтаже, иногда выполняют на высокопрочных болтах (рис. 7.26). В таких стыках каждый пояс балки желательно перекрывать тремя накладками с двух сторон, а стенку - двумя вертикальными накладками, площадь сечения которых должна быть не меньше площади сечения перекрываемого ими элемента. Ослабление сечения поясов балки учитывается при статических нагрузках, если площадь сечения нетто составляет меньше 85 % площади брутто Лнт0,85А; тогда принимается условная площадь "сечения Лусл= 1,18Лнт; при динамических нагрузках Лнт принимается независимо от величины ослабления.

Болты в стыке ставят на минимальных расстояниях друг от друга: (2,5-3)d болта (при d=24 мм удобно иметь шаг 80 мм), чтобы уменьшить размеры и массу стыковых накладок.

Расчет каждого элемента балки ведут раздельно, а изгибающий момент распределяют между поясами и стенкой пропорционально их жесткости. Тогда расчетное усилие в поясе может быть определено по формулам

Ma = MIJI и N,i = M„fho, (7.62)

где М и / - соответственно полный расчетный изгибающий момент и моментинерции всего сечения в месте стыка балки; /п - момент инерции поясов балки; fto= =/гст-(-п - расчетная высота поясов.

Количество болтов для прикрепления стыковых накладок к Поясу балки

rt=iV„/QB6, (7,63)

где Q""- расчетное сдвигающее усилие, могущее быть воспринятым одним высокопрочным болтом (см. формулу 6.4).

Это количество болтов ставят по каждую сторону от центра стыка. Момент, приходящийся на стенку, может быть найден по формуле

Mcr = MicrH, : (7.64)1

где /ст - момент инерции стенки балки. , -

Этот момент уравновешивается суммой внутренних пар усилий, действующих на болты, расположенные на стыковой полунакладке симметрично относительно нейтральной оси балки (см. рис. 7.26):

/Ис7 = 2/Уг а,-= m (iVi d-f iVz «2 + Л/з аз..),

где m - число вертикальных рядов болтов на полунакладке.

Выражая все усилия Л, через максимальное усилие Ni

iV2 = iVj 02/01; .V3 = iVi aj/ci и т. д., -

получим

/И„ = (т.У/а,)(а? + «1+а1 + ...). -165-

X 4?1 а J

4 А 44 4 i

Рис. 7.27. Монтажный стык сварной балки примера 7.S

-у- 2 4 AjjZi Л А Ч

-4 4 4ц 4 -4-

±

А АА А А А1а а

а AiiA А

Отсюда максимальное горизонтальное усилие от изгибающего момента, действующее на каждый крайний наиболее нагруженный болт, будет

Отах

(7.65)

Для упрощения расчета выражаем сумму 2a< через йтах и количество болтов в вертикальном ряду стыка - k:

la = at

k(k+ 1)

"°6(k- 1)

Тогда формула (7.65) окончательно примет вид

QB6,

тотах«

где коэффициент а приведен в табл. 7.8.

Таблица 7.8. Коэффициенты стыка стенки балок

(7.66)

Кроме изгибающего балку момента в стыке может действовать поперечная сила Q, которая условно полностью передается на стенку и принимается распределенной равномерно на все болты, расположенные на полунакладке:

V = Q/n,

где п - число болтов на полунакладке.

Тогда на наиболее напрял<енные крайние болты будет действовать равнодействующая усилий от момента и поперечной силы, и они будут определять прочность стыка стенки:

/Мет а.,

mZaf j - 166 -

(7.67)

Пример 7.8. Требуется рассчитать монтажный стык сварной балки примера 7.3 на высокопрочных болтах.

Стык делаем в середине пролета балки, где М = 2754 кН-м и Q = 0, конструкция стыка представлена на рис. 7.27.

Стык осуществляем высокопрочными болтами rf = 20 мм из стали 40Х «селект», имеющей по табл. 6.2 /?g=1100 МПа =110 кН/см; обработка поверхности газопламенная. Несущая способность болта, имеющего две плоскости трения, по формуле (6.4)

0"= <<(YgH/YjA = 77.2,45.0,85 • 2 = 132 кН,

где Rf = 0,7 Rl =0,7-110=77 кН/см=, Л. =2,45 см (табл. 6.3); Y6=0,85, так как

разница в номинальных диаметрах отверстия и болта больше 1 мм; (,1 = 0,42 и ун = = 1,02 (табл. 6,4); принимая способ регулирования натяжения болта по углу закручивания, k = 2 - две плоскости трения,

Стык поясов. Каждый пояс балкн перекрываем тремя накладками сечениями 380Х X12 мм и 2x160x12 мм, общей площадью сечения

Лн= l,2(38-f 2-16) = 84 см2> Лп = 38-2 = 76 см.

Усилие в поясе определяем по формуле (7.62):

Ma=MlJJ = 2754-529 112/659 186= 2210 кН-м;

iV„ = /Mn/fto = 2210/l,18= 1873 кН.

где /, /п и ho взяты из примера 7.3.

Количество болтов для прикрепления накладок рассчитывается по формуле (7.63)

п = NJQXi = 1873/132 = 14,19.

Принимаем 14 болтов и размешаем их согласно рис. 7.27.

Стык стенки. Стенку перекрываем двумя вертикальными накладками сечением .320X1100X8 мм.

Момент, действующий на стенку, определяем по формуле (7.64):

/Ист = /И/ст = 2754-130 074/659 186 = 543 кН-м.

Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов

Umax = 1160 - 2-80 = 1000 мм.

Из формулы (7.66) находим коэффициент стыка а

а = Мст/татах = 54 300/2-100- 132 = 2,077.

Из табл, 7.8 находим количество рядов болтов по вертикали k при а = 2,077, =11 н а=2,20>2,077. Принимаем 11 рядов с шагом 100 мм. Проверяем стык стенки по формуле (7.65):

iVmax =Л1ст- = 543-!-= 123,4 кН < Qb6 = 132 кН, mSa- 2-2,2

где Sa; = 0,22-l-0,42-f0,6-f0,8-l-l,0 = 2,20 м. Проверяем ослабление нижнего "растянутого пояса отверстиями под болты do = 22 мм (на 2 мм больше диаметра болта). Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка

Лп.цт = 2,0 (38 - 2-2,2) = 67,2 см > 0,85Лп = 0,85-76 = 64,6 см. Ослабление пояса можно не учитывать.

Проверяем ослабление иакладок в середине стыка четырьмя отверстиями Л«< = 84 - 4-2-1,2-2,2 = 62,88 см < 0,85n = 64,6 см. Принимаем накладки толщиной 14 мм

А11= l,4(38-f 2-16)-4-2-1,4-2,2 = 73,36 см > 0,85Л = 64,6 см

3. Опирания и сопряжения балок

Сопряжение балок со стальными колоннами осуществляется путем их опирания сверху или примыканием сбоку к колонне. Такое соединение может быть или шарнирным, передающим только опорную реакцию балки, или жестким, передающим на колонну кроме опорной реакции еще и момент защемления балки в колонне. Шарнирное соединение широко применяется в большинстве балочных конструкций, жесткое - в каркасах многоэтажных зданий. Примеры опирания балок на колонны сверху показаны на рис. 7.28. Конец балки в месте опирания ее на опору укрепляют опорными ребрами, считая при этом, что вся опорная ре-