Конструирование и расчет монтажного сварного стыка составной балки.

Стыки балок

Различают два типа стыков балок: заводские и монтажные (укрупнительные).

Заводские стыки представляют собой соединения отдельных частей какого-либо элемента балки (стенки, пояса), выполняемые из-за недостаточной длины имеющегося проката. Их расположение обусловлено длиной проката или конструктивными соображениями (стык стенки не должен совпадать с местом примыкания вспомогательных балок, с ребрами жесткости и т.п.). Чтобы ослабление сечения балки заводским стыком было не слишком велико, стыки отдельных элементов обычно располагают в разных местах по длине балки, т. е. вразбежку.

Монтажные стыки выполняются при монтаже, они необходимы тогда, когда масса или размеры балки не позволяют перевезти и смонтировать ее целиком. Расположение их должно предусматривать членение балки на отдельные отправочные элементы, по возможности одинаковые (в разрезной балке стык располагают в середине пролета или симметрично относительно середины балки), удовлетворяющие требованиям транспортирования и монтажа наиболее распространенными средствами.

В монтажных стыках удобно все элементы балки соединять в одном сечении. Такой стык называется универсальным.

Стыки прокатных балок (заводские и монтажные) выполняют, как правило, сварными. Возможные конструктивные решения их показаны на рис. 7.24.

Наиболее просто и удобно непосредственное соединение балок встык (рис. 7.24, а). Чтобы уменьшить усадочные сварочные напряжения, необходимо варить стык быстрее; чтобы охлаждение шло более равномерно, следует начинать варить с менее жесткого элемента— стенки. Однако при ручной сварке такого стыка с применением обычных способов контроля сварки растянутый пояс балки в стыке будет иметь меньшую прочность, чем вне стыка, так как расчетное сопротивление сварного шва встык на растяжение меньше расчетного сопротивления основного металла

При необходимости устройства стыка в сечении, где действует боль-Й изгибающий момент, делают прямое соединение балок встык, а усиливают накладками (рис. 7.24,б). Изгибающий момент в таком стыке воспринимается швами и накладками. Расчет момента про­изводится по формуле

M=WRсв+Nн hн

где W — момент сопротивления сечения балки; N_н — усилие в накладке; hн — рас­стояние между осями накладок.

Отсюда определяем расчетное усилие в накладке

Nн=(M-WRсв)/hн

(7.58)

затем площадь поперечного сечения накладки

А_н=Nн/Rсв

(7.59)

Угловые швы, прикрепляющие накладку к балке, должны быть рас­считаны на усилие в накладке. Чтобы уменьшить сварочные напряже­ния, эти швы не доводят до оси стыка на 25 мм с каждой стороны.

При изготовлении конструкций в полевых мастерских, когда трудно обработать торцы балок под сварку, можно осуществить стык только с помощью накладок (см. рис. 7.24, в). Однако из-за большой концентра­ции напряжений в таком стыке применять его можно в конструкциях, работающих только на статическую нагрузку и при положительных температурах.

Почти весь изгибающий момент в этом стыке передается через по­ясные накладки, а поперечная сила — через парные накладки на стен­ке. Учитывая это, производят расчет усилия и площади поперечного се­чения в накладке по формулам

Nн=M/hн и А_н=Nн/R

(7.60)

Накладки на стенку конструктивно принимают шириной 100 — 150 мм, толщиной, приблизительно равной толщине стенки, и высотой, равной высоте прямолинейного участка стенки (до закруглений около полок).

Угловые швы, прикрепляющие накладки к стенке, следует проверять на действие поперечной силы