Расчет опорных частей балок

При шарнирном опирании сварных балок не нижележащие конструкции передачу опорной реакции осуществляют через парные опорные ребра, приваренные к нижнему поясу балки, к стенке (двумя вертикальными швами) и к верхнему поясу – рисунок 4.

Рисунок 4 – Парные опорные ребра

 

Размеры опорного ребра определяем из расчета на смятие их торцов. Площадь опорного ребра А_оп.р., см²

 

(31)

Гед R^р_А – расчетная реакция опоры, кН;

R см – расчетное сопротивление на смятие торцевой поверхности

[2, с. 29].

 

Принимаем толщину опорного ребра

 

S_оп.р. = 16…20 мм

 

Тогда, зная, что площадь опорного ребра вычисляется по формуле

А_{оп.р. =} S_оп.р. * b_оп.р. (32)

 

выразим из нее ширину опорного ребра b_оп.р., см

 

b_оп.р. = А_оп.р / S_оп.р

 

Наименьшая ширина опорного ребра принимается

 

b_оп.р = 180…200 мм

 

Чтобы ребро не потеряло местную устойчивость, необходимо

 

(33)

 

После определения размеров ребра определяем катет сварного шва Кf, см из условия прочности сварных швов. В сварных балках вся опорная реакция передается на ребро через вертикальные угловые швы.

 

(34)

где n – число сварных швов.

 

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 расчета на смятие ее торца. Площадь диафрагмы А_д, см²

 

(35)

 

Зададимся толщиной диафрагмы S_д = 16…20

 

Рисунок 5 – Диафрагма как опорная часть балки

 

Определим ширину диафрагмы b_д, см

 

b_д = А_д / S_д (36)

 

Наименьшая ширина диаграммы принимается

 

b_д ³ 180 мм.

 

Определяем катет сварного шва Kf, см

 

 

Расчет стыков балок

Расчет стыков балок производится в соответствии с рисунком 6.

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

 

Рисунок 6 – Стыки балок

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

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

 

(37)

где М^Р – изгибающий момент, действующий в данном сечении (в месте расположения стыка), кН^.см;

Iст – момент инерции всего сечения стенки, см⁴;

Ix – момент инерции всего сечения балки, см⁴.

 

(38)

 

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

, (39)

 

где Q^P - поперечная сила, действующая в данном сечении, кН;

Sx – статический момент половины продольного сечения шва относительно нейтральной оси, см³.

 

(40)

 

Определяем нормативные напряжения в сварочном шве от изгибающего момента s_w^Мст, кН/см²

 

(41)

 

где Wст – момент сопротивления сечения стенки балки, см³.

 

(42)

 

Кроме того, стыковой сварной шов должен быть проверен на приведенные напряжения s_w^пр, кН/см²

 

, (43)

 

Определим усилие N, воспринимаемое поясом, кН

 

, (44)

 

где h₀ – расстояние между центрами тяжести поясов, см.

 

Тогда напряжение в растянутом поясе будет равно s_w^N, кН/см²

 

(45)

 

где Аш – площадь поперечного сечения пояса, см².

 

(46)

 

Расчет массы балки

Определяем массу балки G, кг

(47)

 

где Gп - масса пояса балки, г;

Gст – масса стенки балки, г.

, (48)

 

где I – пролет балки, см;

Y – удельный вес металла, г/см³ (y = 7,84 см³ для Ст Зпс);

 

(49)