Расчет поясных швов

Соединения поясов со стенкой в балках осуществляют двусторонними, односторонними угловыми швами или через промежуточные элементы на высокопрочных болтах.

Поясные двусторонние сварные швы в составных двутавровых балках в заводских условиях выполняются автоматическим способом (с помощью сварочного трактора) при положении свариваемых элементов (стенки и полки) «в лодочку». Материал для автоматической сварки – это сварочная проволока, марка которой выбирается по таблице 1 Приложения И, для второй группы конструкций и сварки под флюсом.

Расчетное сопротивление по металлу шва (R_wf) определяется по таблице 2 Приложения И в зависимости от марки сварочной проволоки, а расчетное сопротивление по металлу границы сплавления (R_wz) определяется в соответствии с рекомендациями СНиП [3] по формуле:

(74)

где R_un – временное сопротивление стали, определяемое по Приложению А для соответствующей стали в зависимости от толщины пояса главной балки t_f.

Коэффициенты провара сварного шва β _f и β _z определяются по таблице 1 Приложения К для минимального катета сварного шва (k_{f min}).

Минимальная величина катета углового сварного шва k_f при этом согласовывается с толщиной наиболее толстого из свариваемых элементов - полки (t_f) и определяется по таблице 2 Приложения К.

Коэффициенты условий работы сварного шва при его расчете по металлу шва (γ _wf) и по металлу границы сплавления (γ _wz) назначаются в соответствии с рекомендациями СНиП [3]. Для конструкций, эксплуатируемых при температуре наиболее холодной пятидневки ниже минус 40 °C, γ _wf = 0, 85 для сварочной проволоки марок Св-08 и Св-08А, а для любой другой более прочной проволоки γ _wf =1, и γ _wz = 0, 85 для любой стали, из которой изготовлена балка. Для конструкций, эксплуатируемых в отапливаемом помещении или при температуре наиболее холодной пятидневки выше минус 40 °С (t ≥ - 40 °С) γ _wz = γ _wf = 1.

Поясные швы и высокопрочные болты рассчитывают на сдвигающее усилие, возникающее между стенкой и поясами при изгибе балки.

В сварных балках сдвигающее усилие на 1 см длины балки:

(75)

где Q, S_f, I_x1 – соответственно поперечная сила, статический момент пояса и момент инерции балки относительно нейтральной оси в рассматриваемом сечении.

(76)

Поясные швы рассчитывают на наибольшую поперечную силу, т.е. на Q_max, равную опорной реакции балки. Расчет поясных швов в месте, не укрепленном ребром жесткости, при этажном опирании балок следует производить на равнодействующую:

(77)

где V = 2V₁ / l_ef – усилие в шве от сосредоточенного груза, здесь l_ef – расчетная длина зоны передачи нагрузки от верхней балки (балки настила или вспомогательной) на стенку главной балки.

Предварительно определим сечение, по которому необходимо рассчитывать угловой шов на срез:

(78)

Индекс f означает, что расчет производится по сечению металла сварного шва, а индекс z – по сечению металла границы сплавления.

Пояса к стенке крепятся, как правило, двусторонними сплошными поясными швами одинаковой наименьшей толщины, применяя автоматическую или полуавтоматическую сварку. Требуемый катет сварного шва, исходя из условия прочности сварных швов на срез, определяется по формуле:

(79)

где n – количество швов.

При σ _1ос = 0 значение N_f = T. При окончательном назначении катета сварного шва следует обеспечить выполнение условия:

k_{f min} ≤ k_f ≤ k_{f max}, (80)

где k_{f max} = 1, 2 t, где t – наименьшая толщина соединяемых элементов.