Расчёт опорных частей балок

 

При шарнирном опирании сварных балок на нижележащие конструкции передачу опорной реакции осуществляют через парные опорные ребра, приваренные к нижнему поясу балки, к стенке (двумя вертикальными швами) и к верхнему поясу в соответствии с рисунком 5.

 

Рисунок 5 – Парные опорные рёбра

 

Размеры опорного ребра определяем из расчёта на смятие их торцов. Площадь опорного ребра Аоп.р., см², определяем по формуле

 

, ( 35 )

 

R_cm=R_A

где – расчетная реакция опоры, ;

– расчетное сопротивление на смятие торцевой поверхности

.

 

Принимаем толщину опорного ребра Sоп.р. = 18 мм.

Тогда, зная, что площадь опорного ребра вычисляется по формуле

 

( 36 )

 

Выразим из неё ширину опорного ребра bоп.р., см, в виде формулы

 

Наименьшая ширина опорного ребра принимается bоп.р.=180…200 мм

Чтобы ребро не потеряло местную устойчивость, необходимо проверить соотношение

 

 

( 37 )

После определения размеров ребра определяем катет сварного шва К_f, см, из условия прочности сварных швов, по формуле

 

, ( 38 )

 

где n – число сварных швов.

 

В сварных балках вся опорная реакция передаётся на ребро через вертикальные угловые швы.

Передачу опорной реакции можно осуществить и посредством диафрагмы с фрезерованным нижним торцом, приваренной к торцу балки в соответствии с рисунком 6.

Размеры диафрагмы определяем из расчёта на смятие её торца. Площадь диафрагмы Ад, см², определяем по формуле

 

( 39 )

R_cm=R_A

Зададимся толщиной диафрагмы Sд = 18 мм.

Рисунок 6 – Диафрагма как опорная часть балки

 

Определим ширину диафрагмы bд, см, по формуле

 

( 40 )

 

 

Наименьшая ширина диаграммы принимается bд ≥ 180 мм.

Определяем катет сварного шва К_f, см, по формуле

 

Расчёт стыков балок

 

Стыки стенки и сжатого пояса делают прямыми. Стык растянутого пояса устраивают прямым, если напряжения в поясе не превышает расчётное сопротивление сварного соединения растяжению. В противном случае делают косым.

 

Рисунок 7 – Стыки балок

 

Стык каждого элемента балки рассчитываются на усилие (момент), воспринимаемое этим элементом. Стык стенки рассчитывают на действия изгибающего момента и поперечной силы.

Определяем изгибающий момент, приходящийся на стенку Мст, кН^.см, по формуле

 

, ( 41 )

где М – изгибающий момент, действующий в данном сечении (в месте

расположения стыка), кН^.см;

Iст – момент инерции всего сечения стенки, см⁴;

Iх – момент инерции всего сечения балки, см⁴.

 

( 42 )

Определяем касательные напряжения в сварном стыковом шве t^Q_w, кН/см², от действия поперечной силы, по формуле

 

, ( 43 )

где Q – поперечная сила, действующая в данном сечении, кН;

Sх – статический момент половины продольного сечения шва

относительно нейтральной оси, см³.

 

( 44)

Определяем нормативные напряжения в сварном шве σ_w^Мст, кН/см², от изгибающего момента, по формуле

 

, ( 45 )

где Wст – момент сопротивления сечения стенки балки, см³.

 

( 46 )

Кроме того, стыковой сварной шов стенки должен быть проверен на приведенные напряжения σ_w^пр, кН/см², по формуле

 

( 47 )

Определяем усилие N, кН, воспринимаемое поясом, по формуле

 

, ( 48 )

где hо – расстояние между центрами тяжести поясов, см, в соответствии

с рисунком 3.

 

Тогда напряжение в растянутом поясе σ_w^N, кН/см², будет определено по формуле

, ( 49 )

 

 

где Аш – площадь поперечного сечения пояса, см².

 

( 50 )

Расчёт массы балки

Определяем массу балки G, кг, по формуле

 

, ( 51 )

где Gп – масса пояса балки, г;

Gст – масса стенки балки, г.

 

, ( 52 )

где l – пролёт балки, см;

γ – удельный вес металла, г/см³;

γ = 7,85 г/см³ .

 

( 53 )