Работа и расчет сварных соединений поясов балки со стенкой

Поясные сварные швы препятствуют взаимному сдвигу поясов при изгибе балки и обеспечивают их сов­местную работу. Работают на сдвиг и иногда на смятие.

ТУТ КАРТИНКИ СО ШВАМИ ДВУСТОРОННИЙ, ОДНОСТОРОННИЙ, ПРОПЛАВЛЕНИЕ; А ЕЩЕ ИЗОГНУТАЯ БАЛКА БЕЗ СВАРКИ (это легко)

Наиболее используемыми являются сварные соеди­нения с двусторонними или односторонними угловыми швами, а при тонкой стенке (до 8 мм) – со стыковыми швами. Сварные соединения. Поясные швы выполняют непрерывными, с одинаковым катетом по всей длине балки, автоматической или полуавтоматической сваркой. Применять односторонние угловые швы допускается при следующих условиях: нагрузка – статическая и при­ложена симметрично относительно вертикальной оси по­перечного сечения балки; общая устойчивость балки обеспечена; материал балок работает в упругой стадии; при проверке устойчивости стенки значения левой части формулы устойчивости отсека не превышают 0,9 g_с. Швы с полным проплавлением стенки выполняют для ответственных балок и без расчета, так как металл равнопрочен.

Сварку выполняют в положении «в лодочку» на кондукторах.

Условием прочности на срез сварных поясных швов при s_loc является:

T / (n b_f(z) k_f R_wf(z) g_wf(z) g_c) <= 1

где T = Q S / I_x – сдвигающее пояс усилие;

     S = A y – статический момент брутто сдвигаемой площади сечения относительно нейтральной оси;

     у – расстояние от центра тяжести сдвигаемой площади до нейтральной оси);

     n - количество швов (1 или 2).

При s_loc ¹ 0 от сил, приложенных к верхнему поясу расчет производят на равнодействующую

где    V – давление от сосредоточенного груза F:

V = F g_f / l_ef

Следует помнить что k_f,max ³ k_f ³ k_f,min.

Работа и расчет опорного ребра составной балки

Опирание балки на колонну через опорное ребро обеспечивает центральную передачу усилия на колонну. При таком конструктивном решении опорная реакция балки со стенки через двусторонние угловые сварные швы передается на опорное ребро; далее его торец на опорную плиту оголовка колонны. Поскольку значение опорной реакции весьма велико, торец опорного ребра и поверхность опорной плиты оголовка строгают или фре­зеруют. В резуьтате такой механической обработки то­рцевая поверхность ребра становится гладкой иперпе­дикулярной его вертикальной оси, что обеспечивает чет­кую без обмятия передачу усилия и строгую вертикаль­ность балки на опоре.

Размеры поперечного сечения опорного ребра наз­начают из расчета на смятие его торца.

Требуемая площадь

A_r = R / (R_p γ_c)

где R_p – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности при наличии пригонки.

Ширина выступающей части ребра (свес) b_ef не должна быть слишком большой, иначе опорное ребро как сжатая тонкая и широкая пластина потеряет местную устойчивость подобно верхнему поясу балки.

Максимальное значение свеса:

b_ef = 0,5 t_r sqrt(E / R_y)

С другой стороны, если ширина ребра слишком ма­ла, то оно может потерять устойчивость из плоскости стенки как сжатая стойка. Поэтому необходимо выпол­нить проверку на устойчивость как центрально-сжатого стержня с условным сечением в виде тавра, в состав ко­торого включается часть стенки шириной:

d = 0,65 t_w sqrt(E / R_y)

Проверка:

R / (R_y A_ef,r φ γ_c) <= 1

Выступающая вниз часть опорного ребра не долж­на превышать полутора толщин ребра и обычно прини­мается в пределах двадцати миллиметров.

Сварные швы, прикрепляющие опорное ребо к стенке, рассчитывают на действие опорной реакции. Сварные швы, прикрепляющие ребро к поясам являются конструктивными.

Расчет катета шва выполнять по металлу шва и ме­таллу границы сплавления.

Стыки прокатных балок 212

Стыки балок делятся на:

Заводские:

— Сварончые;

— Болтовые (редко);

Укрупнительные:

— Сварончые;

— Болтовые:

- Обычные;

- Фрикционные на высокопрочных болтах.

Стыки элементов балок выполняют в заводских ус­ловиях при изготовлении отправочных элементов и в ус­ловиях строительной площадки при объединении отпра­вочных элементов в единую конструкцию. В первом слу­чае используют заводские стыки, во втором монтажные, то есть укрупнительные.

Стыки прокатных балок, заводские и монтаж­ные, выполняют, как правило, сварными.

Изгибающий момент в сечении стыка в основном трансформируется в продольные усилия, действующие в срединных плоскостях поясных накладок. Требуемую площадь сечения накладок находят из условия восп­риятия этих усилий

где h – расстояние между осями накладок.

Ширину накладок по конструктивным соображе­ниям принимают на 18..20 мм больше или меньше ши­рины полки двутавра b_f. Длину полунакладки можно найти из условия размещения двух угловых швов, рас­читанных на передачу действующего в накладке усилия N_nf или определенных по несущей способности нак­ладки.

Поперечную силу в сечении стыка воспринимают накладки на стенке и вертикальные угловые швы. Пара­метры накладок можно назначать конструктивно. Сум­марная толщина накладок должна быть не менее тол­щины стенки, ширина b_nw = 150..200 мм. В качестве про­верки несущей способности накладок следует исполь­зовать уравнение среза

Q / (2 A_nw R_s g_c) <= 1

Заводские соединения осуществляют встык с пол­ным проваром.

?При ручной сварке и обычных способах контроля растянутый пояс балки в стыке будет иметь меньшую прочность, чем вне стыка, поэтому стык нужно распо­лагать в сечении, где изгибающий момент не превышает значения 0,85 М_max, или проверять на прочность:

M / (W R_wy g_c) <= 1

При необходимости устройства стыка в сечении, где действует больший момент или не выполняется условие прочности, делают прямое соединение встык, а полки усиливают накладками.