Расчет и конструирование монтажного стыка

Монтажные стыки выполняются при монтаже на стройплощадке и предназначены для сопряжения отдельных отправочных элементов в готовую конструкцию балки.

В курсовом проекте предлагается запроектировать один монтажный стык на высокопрочных болтах.

Располагается стык в средней трети балки на равном расстоянии от смежных ребер (в зависимости от расчетной схемы балки, см. рис. 8).

Монтажный стык выполняется с накладками на высокопрочных болтах диаметром 20 мм.

Суммарная площадь поперечного сечения накладок должна быть не менее площади поперечного сечения перекрываемых элементов.

Расчеты стыков полок и стенки выполняются раздельно.

Изгибающий момент, действующий в стыке М_стыка (см. рис. 8), распределяется между полками и стенкой пропорционально моментам инерции.

Поперечная сила Q_стыка полностью передается через стенку (см. рис. 8, г).

, кН∙ см;

или , кН∙ см; I_{x полок} = , см⁴.

I_x – смотри пункт 2.2.3 настоящих указаний.

Расчет стыка полок

Полка балки перекрывается тремя накладками: одна верхняя и две нижние, ширина которых определяется по рис. 13.

Ширина верхней накладки, b_вн:

b_вн = b_n.

Ширина нижней накладки, b_нн:

b_нн = (b_n – t_cm – 2 k_f – 2 см)/2.

Осевое продольное усилие, передающееся через полку балки:

, кН.

Толщина накладок определяется из условия равенства площадей перекрываемых и перекрывающих элементов:

,

отсюда и принимается по ГОСТ на листовую сталь.

Количество высокопрочных болтов определяется для полунакладки и должно быть округлено в большую сторону до четного значения:

где k – количество плоскостей трения, k = 2; Q_bh – расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определяется по [1, п. 11. 13*, ф. 131*], кН.

кН,

где R_bh – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта, (кН/см²) R_bh = 0, 7∙ R_bun [1, п. 3. 7]; R_bun – нормативное сопротивление стали болтов [1, табл.61], кН/см²; μ – коэффициент трения, принимаемый по [1, табл. 36*, п. 4], в зависимости от способа обработки соединяемых поверхностей; γ _h – коэффициент надежности [1, табл. 36*]; А_bn – площадь сечения болта нетто [1, табл. 62*];

γ _b – коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества п болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия, принимаемый равным:

0, 8 при п < 5

0, 9 при 5 ≤ п ≤ 10

1, 0 ≥ при п 10

Длина накладок на полку l_н определяется исходя из условия размещения болтов.

Расстояния между центрами болтов и до краев элементов назначаются по [1, табл. 39].

Размещаются болты в рядовом или шахматном порядке на минимальных расстояниях (рис.14).

Рис. 14. Размещение болтов в стыке полок

Расчет стыка стенки

Стенка перекрывается двумя вертикальными накладками (рис. 15).

Высота накладки равна см.

Толщина накладок t_н определяется так же, как толщина накладок полки, т.е. из условия равенства площадей, перекрываемых и перекрывающих элементов, h_ст∙ t_ст = 2∙ h_н∙ t_н, откуда и назначается по ГОСТ 82-70* или 103-2006.

Для определения усилий от изгибающего момента болты расставляются по высоте стенки на принятое количество горизонтальных рядов симметрично относительно нейтральной оси х исходя из условия размещения болтов по [1, табл. 39].

Шаги болтов по ширине накладки принимаются минимальными в соответствии с [1, табл. 39].

Число болтов должно быть четное, а шагов – нечетное.

Рис. 15. Размещение болтов в стыке стенки

Максимальное горизонтальное усилие действующее на каждый крайний нагруженный болт от изгибающего момента равно:

где т – количество вертикальных рядов болтов в полунакладке; l _max – максимальное расстояние между крайними симметрично расположенными болтами; l_i – расстояние между парами болтов, расположенных симметрично относительно оси х; - сумма квадратов шагов болтов.

Поперечная сила распределяется равномерно на все болты полунакладки и вертикальное усилие от поперечной силы, приходящееся на один болт равно:

,

где п – число болтов на полунакладке, определяемое после конструи-рования стыка; Q_стыка – поперечная сила в месте стыка (см. рис. 8, г).

Условие прочности для наиболее загруженного болта от изгибающего момента и поперечной силы:

где S – равнодействующая усилий в болте от момента и поперечной силы.

Если условие прочности не выполняется, необходимо изменить количество рядов по вертикали или уменьшить шаг болтов и повторить расчет.