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. 4.8), в зоне действия моментов 75% от Mmax, что позволяет пренебречь ослаблением неизмененного сечения в зоне болтового поля.
Рис.4.8. Место расположения стыка
x = 3,5 м;
Mx = 0,72 * Мmax = 0,72 * 300.231,6 = 216.166,8 кг*м;
Qx = 0,54 * Qmax = 0,54 * 80.061,8 = 43.233,4 кг.
Конструкция стыка на болтах представлена на рис. 4.9:
Рис.4.9. Конструкция монтажного стыка на болтах
Используются высокопрочные болты марки 40х “Селект”. Болты работают только на растяжение. Принимаем диаметр болтов ∅20 мм (Ант = 2,45 см2). Диаметр отверстий под болты - ∅23 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 = 0,012 * 1,43 / 12 = 274400*10-8 м4;
Мст = Мх * Iст / Iх = 216.166,8 * 274400*10-8 / 1.081.013*10-8 = 54.870,9 кг*м;
Мп = Мх - Мст = 216.166,8 - 54.870,9 = 161.295,9 кг*м;
Проектирование стыка по стенке. Определение размеров накладки по стенке:
δн.ст = δст – 2 мм = 12 – 2 = 10 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 = 43.233,4 / 12 = 3.602,8 кг;
Nmax = Мст * emax / Σ ei2 = 54.870,9 * 0,5758 / 1862,3*10-3 = 16.965,1 кг.
Рис.4.11. Определение NΣ
NΣ = Nmax / cos12˚ ≤ nтр * Qbh * γc;
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 = 7,7*107 * 1 * 2,45*10-4 * 0,58 / 1,12 = 9.769,4 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 = 16.965,1 / 0,978 = 17.346,7 кг ≤ 2 * 9.769,4 * 1 = 19.538,8 кг.
Прочность стыка по стенке обеспечена.
Проектирование стыков по полкам. Определение внутренних усилий в накладках на стенку главной балки (см. рис. 4.12):
Рис.4.12. Распределение внутренних усилий в накладках
по полкам под действием внешней нагрузки
Nн = Mп / hн = 161.295,9 / 1,42 = 113.588,7 кг;
Определение размеров накладки по полке:
Ан = Nн / (Ry * γc) = 113.588,7 / (25*106 * 1) = 45,4*10-4 м2;
δн.п = Ан / bп = 45,4*10-4 / 0,4 = 113,6*10-4 м = 11,4 мм.
Принимаем по сортаменту ближайшее большее значение δн.п = 12 мм.
Определение требуемого количества болтов:
пб.п = Nн / (птр * Qbh * γc) = 113.588,7 / (1 * 9.769,4 * 1) = 11,6;
Принимаем количество болтов с одной стороны от стыка равным пб.п = 12.
