Конструкции сопряжений балок

Виды сопряжений балок – этажное, в уровне, пониженное – принципиально рассмотрены в разделе 4.3. Здесь же представляются примеры соответствующих конструктивных решений и элементы их расчета. Основное правило их разработки – соответствие расчетной схеме.

Конструкции этажных сопряжений самые простые, практически не требуют предела проката и расчетного крепежа. Возникающие локальные напряжения в сопрягаемых балках, см. (30) и рисунок 29, в случае превышения их пределов прочности, легко снижаются с помощью постановки подкрепляющих ребер (ребер жесткости). Варианты решений таких сопряжений, рисунок 61 не отличаются разнообразием. Общим для них является отсутствие монтажной сварки (к сожалению нередко и необоснованно применяемой).

Рис. 61 – Варианты сопряжений балок

       Крепеж болтами, в данном случае не расчетными, назначаемыми конструктивно, не защемляет балку на опоре и не стесняет ее возможных поворотов в плоскости изгиба, что вполне отвечает шарнирному закреплению в расчетной схеме.

Конструкции сопряжений в уровне и пониженные можно рассматривать вместе, т.к. большинство из применяемых решений для соединения балок в уровне, могут быть использованы (и на практике применяются) для пониженного соединения балок без какого-либо качественного их изменения.

      Рис. 62 - Конструктивные решения шарнирных сопряжений в уровне

На рисунке 62 показаны некоторые примеры конструктивных решений шарнирных сопряжений в уровне. Вариант, рисунок 62, а, реализуется аналогично и при креплении примыкающей балки к ребру жесткости. Основная особенность этого решения – в ограничении числа крепежных болтов (расчетных) тремя с целью обеспечения определенной свободы повороту балки в опорном сечении (за счет сближенности болтов и наличия зазоров в отверстиях). В данном случае болты односрезные, но при необходимости их легко сделать двусрезными с помощью вспомогательных деталей, например по рисунку 63.

Рис. 63 – Вспомогательные детали для двусрезных болтов

Крепежные уголки и ребра жесткости можно менять по толщине, а стенки прокатных балок можно утолщать (усиливать) с помощью приварки листовых накладок. Эти возможности позволяют варьировать несущую способность узла в достаточно широких пределах по ходу расчета. При известных сечениях уголка (ребра) и примыкающей балки, их материале и действующей опорной реакции балки – суть расчета заключается в следующем:

1) назначают диаметр болта из ходовых размеров и его класс (сначала наименьший), см. раздел 3.3;

2) определяют несущие способности одно-болтового, односрезного соединения срезу (12) и смятию (13);

3) используя меньшую, из найденных в п. 2, несущих способностей, находят требуемое количество болтов при коэффициенте надежности узла

4)

;                      (117)

если , то необходимо повысить  за счет увеличения диаметра болта, его класса, числа срезов, толщин соединяемых деталей (здесь возможны пробы и ошибки с неоднократным повторением п. 2);К

если , то необходимо проверить опорное сечение примыкающей балки (а при использовании уголков и их) – , ослабленное отверстиями и различными местными подрезками (по вертикальной риске болтов), на прочность срезу , внеся, при необходимости, коррективы в конструкцию.

Решение по рисунку 63,б удобно применять, когда высота примыкающей балки составляет примерно половину высоты опорной балки. Для обеспечения его прочности достаточно проверить местные напряжения в стенке примыкающей балки и подкрепляющем ребре от , а также уточнить расчетом катеты горизонтальных швов крепления ребра к столику. Одновременно уточняется длина столика. Его ширина и крепежные болты (один – два) назначаются конструктивно, т.е. без расчета.

Решение по рисунку 63,в удобно применять при больших опорных реакциях и малой высоте примыкающей балки в сравнении с опорной. По внешнему виду оно весьма напоминает опорную часть балки, рассмотренную в разделе 4.6.6. Поэтому и особенности расчета здесь аналогичные. Листовой (иногда уголковый) столик конструируется по ширине и толщине конструктивно (из условий удобства размещения на нем опорного ребра), а его высота уточняется расчетом вертикальных угловых фланговых швов с коэффициентом надежности . При его конструировании можно по аналогии использовать рекомендации, рассмотренные в разделе 4.6.7 применительно к поясным стыковым накладкам.

Контрольные вопросы

1. Цели и способы изменения составной балки.

2. Порядок изменения сечения поясов составной балки.

3. Проверки прочности измененного сечения составной балки.

4. Местная (локальная) прочность при этажном сопряжении (опирании) балок.

5. Проектирование поясных швов составных балок.

6. Проявление потери общей устойчивости балок. Ее проверка. Ее предупреждение.

7. Назначение ребер жесткости в балках. Правила их применения и размещения.

8. Особенности потери местной устойчивости стенками балок от нормальных и касательных напряжений.

9. Проверка местной устойчивости стенки балки.

10. Порядок проектирования опорных частей балок.

11. Назначение стыков в элементах металлических конструкций.

12. Виды стыков и их особенности.

13. Способы определения усилий в сечениях стыков и приемы их перераспределения между элементами сечения.

14. Проектирование сварного стыка балки.

15. Проектирование болтового стыка балки.

16. Конструкции и расчет этажных сопряжений балок.

17. Конструкции и расчет сопряжений балок в уровне или пониженном.