4.6.2. Розрахунок зварних швів прикріплення опорного столика до колони.

Приймаємо ручне зварювання електродами типу Э 42 А для сталі класу С235 згідно таблиці Ж 1 додатку Ж [Норм 3]. Розрахунковий опір металу кутового зварного шва R_wf=180МПа з таблиці Ж2 додатку Ж цих же Норм. Розрахунковий опір металу межі сплавлення обчислюємо у відповідності до пункту 1.14.2.3 [Норм 3]

R_wz=0,45 R_un =0,45·360=162 МПа,

де R_un=360 МПа – нормативний опір широкомасштабового прокату при товщині деталі від 20 до 400 мм із сталі класу С 235 згідно таблиці Е1 додатку Е [Норм3]

Встановлюємо вид роботи швів, виходячи з умови:

Для ручного зварювання приймаються коефіцієнти β_f =0,7; β_z =1,0 у відповідності

20

до таблиці 1.12.2 [Норм 3] . Коефіцієнти γ_wf = γ_wz =1,0 для всіх конструкцій крім тих, які споруджуються в районах з кліматом нижче -40°С. Таким чином,

0,7·180·1,0=126<1,0·162 ·1,0=162 МПа

Умова виконується. Менш міцним є матеріал шва, тому розрахунок параметрів швів ведемо, виходячи з умови міцності металу шва. Приймаємо із конструктивних вимог мінімальний катет шва к_ƒ=к_ƒmin = 6 мм при товщині полички колони t_ƒ=12 мм, а столика - t_st = 30мм, сталі класу С 235, зварюванні ручному внапуск. При кількості зварних швів n_w=1, враховуючи коефіцієнтом 1,2 ймовірну несиметричність прикладення навантаження , необхідну довжину всіх швів із умови зрізування опорною реакцією головної балки V_A=Q_max=121,55 кН обчислюємо за формулою:

Остаточно приймаємо довжину зварних швів із деяким запасом l_w =150 мм, а висоту опорного столика:

h_st= l_w=150 мм.

Конструюємо опорний столик із штабової сталі класу С235 розмірами 30×90×150 мм. Лобовий горизонтальний шов по всій ширині опорного столика приймаємо конструктивно з катетом k_f = 6 мм. Конструктивне вирішення опорного столика колони наведено на рис. 4.6.1

4.7. Розрахунок і конструювання бази колони.

За типом конструктивного вирішення проектуємо базу центрально навантаженої колони з фрезерованим торцем (рисунок 4.4). Базу колони проектуємо у вигляді опорної плити з листової сталі, в якій прорізані отвори під анкерні болти. Особливістю бази є те, що зварні шви приєднання ствола колони до опорної плити призначають із конструктивних міркувань.

Площу опорної плити бази знаходимо з умови міцності бетону фундаменту: Розміри опорної плити знаходимо з умови міцності фундаменту.

де – максимальні напруження, що виникають в бетоні фундаменту під дією зусилля N;

– розрахунковий опір бетону фундаменту, , який приймають за таблицею 13 СниП 2.03.01-84^*[Норм 7];

- коефіцієнт умов роботи бетону фундаменту у випадку локального навантаження.

Якщо площа опорної плити А_pl=L_pl хВ_pl - відома, а площею підколонника фундаменту А_ƒund задатись дещо більшою, то коефіцієнт умов роботи бетону γ_b.loc може бути обчислений за формулою:

21

Для фундаменту приймемо важкий бетон невисокої міцності класу В15 із розрахунковим опором R_b =8,5 МПа згідно таблиці 3.1[Норм 5]. Задаємося коефіцієнтом умов роботи бетону фундаменту γ_b,loc =1,2.

Тоді необхідну площу опорної плити знаходимо за формулою:

Спочатку задаємося одним із розмірів плити, виходячи з конструктивних міркувань.

Для влаштування кріплення плити до фундаменту конструктивно ширина плити B_pl повинна бути не меншою:

B_pl,min =b_c+2a =260+2·80=420мм,

де а =100мм– звис для розташування анкерних болтів (рекомендується приймати 80–100мм).

Приймаємо ширину плити B_pl =420мм = B_pl,min.

Тоді необхідну розрахункову довжину плити визначимо за формулою:

Для прикріплення ствола колони до опорної плити шляхом накладання зварних швів конструктивно мінімальну довжину плити призначаємо з урахуванням симетричних звисів с= 30-40 мм:

L_pl,min = h_c+2c = 255+2·40=335мм.

Остаточно приймаємо L_pl =420мм>L_pl,min =335мм.

Перевіряємо напруження, що виникають в бетоні фундаменту під плитою бази колони:

– умова задовольняється, міцність бетону фундаменту забезпечується. Товщину опорної плити знаходимо з умови її згинання під дією зусилля стискання в колоні N=1746,60 кН і реактивного опору бетону фундаменту σ_bf .

Згинальний момент на 1 см ширини плити, якщо більший виліт консольної ділянки

С_max=0,5(L_pl - h_c) = 0,5(420-255)=83 мм, обчислюємо за формулою:

Якщо розглянути переріз плити шириною b=1 см, то момент опору перерізу плити буде рівний

22

Тоді, виходячи із умов міцності згинальних елементів :

отримаємо формулу для обчислення необхідної товщини плити

Приймаємо сталь класу С 235, для якої R_y =210 МПа при товщині листа 40…100 мм згідно таблиці Е2 додатку Е [Норм 3]. Обчислюємо необхідну товщину плити:

.

Остаточно приймаємо товщину плити t_pl = 100 мм, тобто розмірами 100 х420 х 420 мм.