2020-01-14
317
Необходимость монтажного стыка обусловлена большой длиной главной балки (превосходящей допустимую из условия транспортировки).
Стык принят на высокопрочных болтах, что допускает отсутствие на месте монтажа сложного и дорогостоящего сварочного оборудования и оборудования для проверки качества швов, высоко квалифицированного персонала, а также отличается большей скоростью монтажа по сравнению со сварочным стыком.
Стык расположен на расстоянии ⋲1/4 пролета L (см. рис. 4.9) по середине между ребрами жесткости, в зоне действия моментов 75% от Mmax.
Рис.4.9. Место расположения стыка
x = 3,5 м;
Условие: (0,8Mmax – 0,85 Mmax) не удовлетворяется, поэтому назначаем новое значение x = 4,5 м
Конструкция стыка на болтах представлена на рис. 4.9:
Используются высокопрочные болты марки 40х “Селект”. Болты работают только на растяжение. Принимаем диаметр болтов ∅22 мм (Ант = 3,03 см2). Диаметр отверстий под болты - ∅25 мм.
Стык рассчитывается в предположении, что полка воспринимает часть изгибающего момента и совсем не воспринимает поперечную силу. Стенка воспринимает оставшуюся часть изгибающего момента и всю поперечную силу:
|
|
|
Iст = δст * hст3 / 12 = 1,1 * 1253 / 12 = 179*103 см4;
Мст = Мх * Iст / Iх = 24743250,5 * 179*103 / 1768532,4 = 2504870,496 кг*см
Мп = Мх - Мст = 24743250,5 – 2504870,496 = 22238380 кг*см
Определение размеров накладки по стенке:
δн.ст = δст – 2 мм = 11 – 2 = 9 мм.
Проверка прочности стыка. Определение внутренних усилий в накладках на стенку главной балки (см. рис. 4.10):
Рис. 4.10. Распределение внутренних усилий в накладках
по стенке под действием внешней нагрузки
где е – расстояние от болтов до центра болтового поля;
N – возникающие усилия.
NQ = Qx / nб = 32991 / 24 = 1374,625 кг;
Nmax = Мст * emax / Σ ei2 = 2504870,496 * 55,187 / 4(3045,6 + 2043,04 + 1260,25 + 655,36 + 246,49 + 39, 06) = 4740, 74 кг.
Рис.4.11. Определение NΣ
NΣ = (NQ2 + Nmax2)1/2 = (1889593,9 + 22474648,965)1/2 = 4936,02 (кг)
где nтр – количество плоскостей трения (nтр = 2);
Qbh – несущая способность фрикционного соединения, стянутого одним болтом по одной плоскости трения.
Qbh = Rbh * γb * Ан * μ / γh = 7700 * 1 * 3,03 * 0,58 / 1,12 = 10415,625 кг;
где Rbh – расчетное сопротивление болта растяжению (Rbh = 0,7 * Rbun = 0,7 * 11*107 = 7,7*107 кг/м2);
γb – коэффициент, зависящий от количества болтов в соединении (nб > 10; γb = 1);
Ан – площадь нетто одного болта;
μ – коэффициент трения поверхности, зависящий от шероховатости (при дробеметной или дробеструйной металлизационной обработке цинком или алюминием μ = 0,58);
γh – коэффициент, зависящий от метода контроля затяжки болта (γh = 1,12).
NΣ = 5073 = 17.346,7 кг ≤ 10415,625*2*1 = 20831,25 кг.
Прочность стыка по стенке обеспечена.
Проектирование стыков по полкам. Определение внутренних усилий в накладках на стенку главной балки (см. рис. 4.12):
|
|
|
Размещение болтов по полке производится с выполнением следующих рекомендаций:
1. По длине балки шаг болтов принимается минимальным и составляет: 2,5*d0;
2. Расстояние от краев до любого элемента составляет: 1,3*d0;
3. Общее количество болтов nб пн по поясной накладке (по одну сторону от стыка) принимается по расчету;
4. Количество рядов болтов поперек полки принимается 2 или 4 в зависимости от ширины полки;
Рис.4.12. Распределение внутренних усилий в накладках
по полкам под действием внешней нагрузки
В первом приближении полагаем, что δн.п = δп, тогда усилие, воспринимаемое поясной накладкой можно найти из простой расчетной схемы, разложив Mн на пару сил Nн, где
hн = h + δп = 131,4 + 3,2 = 134,6 (см), где
h – полная высота балки,
hн- плечо внутренней пары сил, тогда
Nн = Mп / hн = 22238380 / 134,6 = 165218,27 кг*см;
Определение размеров накладки по полке:
Ан = Nн / (Ry * γc) = 113.588,7 / (25*106 * 1) = 45,4*10-4 м2;
δ требн.п = Ан / bп * Rц= 165218,27 / 25*2421 = 27,3 мм.
Принимаем по сортаменту ближайшее большее значение δн.п = 28 мм.
Определение требуемого количества болтов:
пб.п = Nн / (птр * Qbh * γc) = 165218,27 / (1 * 10415,625 * 1) = 16;
Принимаем количество болтов с одной стороны от стыка равным пб.п = 16.
