10506

122

− определяют сечение x − x места измененного сечения из условия прочности ( М ≤ Ф ): результат можно получить, решая квадратное уравнение

M x = qx(L - x) / 2 = WxI Rω yγ c .

Примечания:

1)В сварных разрезных балках пролетами до 30 м экономически выгодно де- лать только по одному изменению сечения поясов с каждой стороны от опор.

2)Более значительную экономию стали может дать непрерывное изменение ши- рины поясов относительно оси симметрии пролета балки, получаемое диагональным раскроем широкополосной стали (рис. 7.31).

3)При равномерной нагрузке рационально по расходу стали определять место изменения сечения поясов в однопролетной сварной балке по формуле:

х = (2 − 4 − 3 с ) / 6 , где с = R f ср R f кр ;

y , y ,

где Ryf ,ср - расчетное сопротивление стали поясов на средних участках балки; Ryf ,кр - расчетное сопротивление стали поясов на крайних участках балки.

4) В балках с поясными соединениями на высокопрочных болтах или на заклеп- ках поперечное сечение изменяют путем изменения числа поясных листов (рис. 7.32).

а) Схема раскроя листа

б) План балки с переменными поясами

Рис.7.31. Диагональный раскрой широкополосной стали

123

Рис.7.32. Фрагмент балки с поясными соединениями на болтах или заклепках: изменение сечения достигается путем изменения числа поясных листов

7.5.7. Основы конструирования и расчета стыков прокатных и сварных балок

Различают два типа стыков балок: заводские и монтажные.

Заводские стыки выполняются на заводе-изготовителе металлоконструкций и представляют собой стыки отдельных частей (стенки, поясов) отправочной марки. Отправочные марки – части конструкции, на которые она делится для загрузки в транспорт и доставку на строительную площадку. Конструкция небольшой длины мо- жет состоять из одной марки.

Расположение заводских стыков обусловлено длинами проката или конструк- тивными соображениями (например, стык стенки не должен совпадать с поперечными ребрами жесткости, стык проката нежелательно располагать в зоне максимального из- гибающего момента и т.д.).

Монтажные стыки – выполняются на строительной площадке путем соедине- ния отправочных марок в единую монтажную конструкцию.

Ниже приведены примеры наиболее распространенных стыков:

1) Сварной заводской стык прокатной балки в составе одной отправочной марки (рис. 7.33). Такой стык при физическом контроле качества шва (Rωf y = R yf ) можно вы- полнять в середине пролета, где должно выполняться условие:

Ммакс £ W × Rωf y ×γc .

2)Сварной монтажный стык прокатной балки, состоящей из двух и более отпра-

вочных марок, который обеспечивается прочностью стали по поясам: Rωf y £ 0,85Ryf .

Такой стык проектируют в сечении балки, в котором М х ≤ 0,85М макс (рис. 7.34 а,б). 3) Прямой монтажный сварной стык отправочных марок в балках составного се-

чения (рис. 7.35).

Здесь М х £ 0,85Wх × Ryf ×γc ; приведенное напряжение в стенке под поясом определяют в зависимости от класса балок:

для балок 1-го класса σω,red = 0,87σx2ω + 3τxy2 £ 1 ;

для балок второго и третьего классов – прочность всего сечения проверяют с учетом коэффициентов cx и cy .

4) Прямой монтажный сварной стык отправочных марок прокатной балки с применением дополнительных накладок на поясах (рис. 7.36). Здесь длина поясных накладок определяется длиной флангового углового шва из решения граничного усло- вия первого предельного состояния:

М х £ W × Rωf y + N н × hн ,

124

Длина требуемого флангового сварного шва на одной стороне стыка на поясных накладках:

Длина накладки по бóльшей длине флангового шва по металлу шва или по ме- таллу границы сплавления:

lн ³ lω f (или lωz )2 + 10 мм × 2 .

Рис.7.33. Сварной заводской стык прокатной балки.

а) конструктивная схема стыка и порядок (последовательность) сварки (показано циф- рами 1, 2, 3); б) расчетная схема балки

125

x = 0,85( L / 2 )

М х £ 0,85М макс

Рис.7.34. Сварной монтажный стык прокатной балки (конструктивная схема). а) схема стыка марок ОМ1 и ОМ2;

б) расчетная схема балки; определение места монтажного стыка

5) Прямой монтажный сварной стык (рис. 7.37) прокатных или сварных балок с помощью одних накладок. Здесь при расчете угловых швов и накладок приближенно считают, что изгибающий момент М воспринимается поясными накладками, а попе- речная сила Qх - накладками в стенке. Тогда получим из граничных условий первого

предельного состояния:

а) для поясных накладок, двухсторонних на ½ стыка:

Длина поясной накладки по бóльшей длине флангового шва (по металлу шва или по металлу границы сплавления):

126

б) для двухсторонних накладок в стенке балки:

Рис.7.35. Сварной монтажный стык отправочных марок балок составного сечения. а) прямые стыковые швы на поясах и в стенке; цифрами указана

последовательность выполнения сварки (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7); б) косой стыковой шов в растянутом поясе (при α ≤ 63° косой стыковой шов в

растянутом поясе равнопрочен основномуметаллу балки)

127

Рис.7.36. Схема прямого монтажного стыка отправочных марок прокатной балки с дополнительными нкаладками на поясах. Цифрами указана рекомендуемая последовательность выполнения сварки (1, 2, 3, 4, 5);

а) основная проекция; б) вид сверху; в) вид снизу

Высота накладок в стенке балки по бóльшей длине углового шва или конструк-

тивно:

hнω ³ hωн f (или hωнz ),

hнω £ hω - 2 × 50 мм (см. рис. 7.37).

6) Монтажный стык балок на высокопрочных болтах (рис. 7.38). Расчет такого стыка обычно ведут полуобратным способом:

- задаются числом болтов на накладки в стенке на одну сторону стыка: mвω,h , пвω,h ,

размещая их равномерно и симметрично относительно нейтральной оси; - вычисляют приближенно долю изгибающего момента, воспринимаемого стен-

кой:

Мω ,х = М хст × J ω J x ,

где Jω,x − момент инерции, воспринимаемый стенкой; J x − полный момент инерции балки;

- вычисляют наибольшее усилие N макс в крайних рядах болтов накладки в стенке ( mвω,h ):

128

− вычисляют среднее усилие на один болт в стыке (υв,h ) стенки от влияния по-

перечной силы:

υв,h = Qnвω,h ;

Рис.7.37. Схема прямого монтажного стыка отправочных марок прокатной балки с помощью накладок на поясах и стенке. Цифрами обозначена последовательность сварки (1, 2, 3, 4, 5); а) основная проекция; б) вид сверху; в) вид снизу