Соединение поясов балки со стенкой

 

Рассчитаем поясные швы сварной балки. Так как балка работает с учетом пластических деформаций, то швы выполняем двусторонние, автоматической сваркой в лодочку, сварочной проволокой Св—0,8 А. Определим толщину шва в сечении  под первой от опоры балкой настила, где сдвигающая сила максимальна.

 

 

 

По прил. 2 определяем  и по прил. 1 – , по табл. 34* СНиП II-23-81* определяем . Далее определяем более опасное сечение шва.

 

 

 

 см³

 

Принимаем по табл. 38* СНиП II-23-81* минимально допустимый при толщине пояса  мм шов  мм, что больше получившегося по расчету .

Стыки балок

 

Монтажный стык делаем на высокопрочных болтах в середине пролета балки.

 

 

 

Рис. 5. Монтажный стык сварной балки.

 

Стык осуществляем высокопрочными болтами d = 20 мм из стали 30X3МФ, имеющей ; обработка поверхности газопламенная ( ). В данном соединении учитывается передача усилий через трение, возникающее по соприкасающимся плоскостям элементов.

Расчётные усилия, которые воспринимаются болтом с учётом трения:

 

,

 

где  - предел прочности материала болта на разрыв;

 - коэффициент условия работы болтового соединения;

 - коэффициент трения;

 - коэффициент надёжности соединения (зависит от способа обработки поверхности, способа регулирования натяжения болта и т.д.);

 

 - число плоскостей среза;

 

 - площадь сечения болта.

 

Стык поясов

Каждый пояс балки перекрываем тремя накладками общей площадью сечения:

 

 

 

Усилие в поясе из условия равнопрочности соединения:

 

 

 

Количество болтов для прикрепления накладок рассчитывается по формуле:

 

 

 

Принимаем 12 болтов и размещаем их согласно рис. 5.

Проверяем ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты d₀ = 22 мм (на 2 мм больше диаметра болта). Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка

 

 

 

Ослабление пояса можно не учитывать.

Проверяем ослабление накладок в середине стыка шестью отверстиями

 

 

Принимаем толщину накладки 18 мм, тогда площадь накладки:

 

 см²

 

Окончательно каждый пояс балки перекрываем тремя накладками сечениями 420х18 мм и 2х180х18 мм, стенку – двумя вертикальными накладками сечением 300х1470х8 мм

Момент, действующий на стенку, определяем по формуле:

 

 

 

Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов  = 500 мм

Находим коэффициент стыка :

 

 

 

 - число вертикальных рядов на полукладке;

 - усилие на один болт.

Из табл. 7.9 СНиП 2.01.07-85* находим клочество рядов болтов по вертикали

 

 

 

Принимаем 6 болтов в вертикальном ряду с шагом 180 мм.

Стык стенки

 

,

 

где  

 

Расчёт опорного ребра

 

Ширина выступающей части ребра из условий его местной устойчивости не должна первышать

 

 

 

Выступающая вниз часть опорного ребра не должна превышать а, . Обычно .

Опорные рёбра рассчитывают на смятие торца опорной реакции балки

 

 см²

 

 - коэффициент условий работы;

 ;

 - опорная реакция балки.

Принимаем ширину опорного ребра равной ширине полки главной балки, т.е. .

Принимаем ребро 360х10 мм,

Проверяем опорную стойку балки на устойчивость. Определяем ширину участка стенки, которая включена в работу стенки:

 

;

 см²

 см⁴

 см

 

 

.

 

Прикрепляем опорное ребро к стенке балки двухсторонними швами. Для этого определяем параметры сварных швов:

 

 

 

Определяем катет сварных швов по фрмуле:

 

 см

 

Принимаем шов  мм. Проверяем длину рабочей части шва

 

 

.

 

Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами.

Расчёт колонны

 

Расчёт колонн производится только по расчётным нагрузкам и только на центральное сжатие. Продольную силу N, сжимаюшую колонну, можно взять равной 2R рекции главной балки. .

При нагрузке на колонну до 500 кН стержни рекомендуют компановать только сквозными. При нагрузке больше 5000 кН – только сплошными. При нагрузке от 500 и до 5000 кН – любыми (т.е. и теми, и этими).

Расчётная длина стержня колонны

 

 м.

 

Задаёмся гибкостью .

Определяем требуемую площадь сечения колонны

 

 см²

 

 - коэффициент продольного изгиба.

Определяем требуемый минимальный радиус инерции

 

 см.

 

Приближённо, в зависимости от формы сечения

 

 

 

 

Принимаем сечение полок 300х16 с А=30*1,6=96 см²; стенки – 300х14 с А=30*1,4=42 см². Общая площадь А=138 см².

Проверяем напряжение для принятого сечения:

 

 см⁴;  см;

 

 

 

Подобранное сечение удовлетворяет требованиям общей устойчивости.

Проверяем местную устойчивость стенки:

 

 

где .

Стенка устойчива.

Проверяем местную устойчивость полки:

 

 

 

Расчёты показали, что стенка и полка удовлетворяют требованиям устойчивости.

 

 

Расчет базы колонны

 

Материал базы — сталь 235, толщина листов 4…20 мм при ,  при толщине листов 21…40 мм.

Бетон фундамента класса В-15  = 11 МПа = 1,1 кН/см² (по табл.12 СНиП 2.03.01-84*).

Нагрузка на базу N =  кН.

Требуемая площадь плиты базы

 

 см²

 

 

Зная площадь плиты, задаёмся одним размером и находим другой.

Принимаем плиту размером 500х500 мм.

Наприяжение под плитой

 

 кН/см²

 

Конструируем базу колонны с траверсами толщиной 10 мм, привариваем их к полкам колонны и к плите угловыми швами (рис.9). Вычисляем изгибающие моменты на разных участках для определения толщины плиты.

Участок 1, опертый на 4 стороны.

Отношение сторон: , где  мм.

По табл. 3.7

 

 кН*см.

 

Участок 2, консольный, :

 

 кН*см.

 

Участок 3, консольный, :

 

 кН*см.

 

Определяем толщину плиты по максимальному моменту

 

 см

 

Принимаем плиту толщиной  мм.

Таким образом, с запасом прочности усилие в колонне полностью передается на траверсы, не учитывая прикрепления торца колонны к плите.

 

Расчёт траверсы

 

Прикрепление траверсы к колонне выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св08Г2С, материал С235.

 - расчётное сопротивление металла шва.

 – границы сплавления.

 - катет шва; .

 

.

 

Расчётным сечением является сечение по металлу границы сплавления.

Расчётная длина шва:

 

 см.

 

Высота траверсы  см.

Принимаем высоту траверсы 200 мм.