4.5.4. Расчет ребер усиления плиты

Для проектируемой базы необходимости в постановке ребер жесткости

на консольном участке опорной плиты нет, поэтому расчет приводится в качестве примера для других вариантов конструирования базы колонны (см. рис. 4.16, а).

Консольные ребра и их прикрепление к стержню колонны рассчитывают на момент M_r и поперечную силу Q_r.

Погонная нагрузка на ребро (с грузовой площади шириной )

Изгибающий момент

M_r = q_rc²/2 = 21,6 ∙ 5² / 2 = 270 кН·см.

Поперечная сила

Требуемая высота ребра при принятой толщине t_r = 10 мм

Принимаем h_r = 10 см.

Проверяем прочность ребра на срез:

Проверяем прочность ребра по приведенным напряжениям от M_r и Q_r по формуле

где σ = М_r/W_r = 6М_r/(t_rh_r²) = 6 · 270 / (1 · 10²) = 16,2 кН/см²;

τ = Q_r/(t_rh_r) = 108 / (1 · 10) = 10,8 кН/см².

Ребро принято.

Сварные швы, прикрепляющие ребро к траверсе (стержню) колонны, проверяем на равнодействующую касательных напряжений от изгиба и среза.

Назначаем катет шва k_f = 10 мм.

Проверяем прочность на срез по металлу шва, выполненного механи- зированной сваркой (расчетная длина шва l_w = h_r – 1 = 10 – 1 = 9 см:

Проверяем прочность швов по границе сплавления:

Требуемый катет сварных швов крепления ребер к опорной плите

k_f = Q_r/[2β_z(c – 1)R_wzγ_wzγ_c] = 108 / [2 · 1,05 (5 – 1) 16,65 ∙ 1 · 1] = 0,77 см.

Принимаем катет шва k_f = 8 мм.

Крепление стержня колонны к опорной плите осуществляем конструктивным швом с катетом 7 мм (при сварке листов t_max = t_p = 30 мм)

45. Проверка и обеспечение общей устойчивости балок.

Общая устойчивость балки считается обеспеченной при передаче нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный, а также, если соблюдается условие: отношение расчетной длины участка балки l_ef между связями, препятствующими поперечным смещениям сжатого пояса балки, к его ширине b_f не превышает критическое значение, определяемое по формуле

где l_ef = 3 м – расстояние между точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений, равное шагу балок настила a₁.

Проверяем:

– в середине пролета балки

– в измененном сечении балки

Общая устойчивость балки обеспечена.

В случае невыполнения условий необходимо проверить устойчивость балки по формуле

где φ_b – коэффициент устойчивости при изгибе, определяемый по [6, прил.7*];

W_c – момент сопротивления сечения относительно оси x-x, вычисленный для сжатого пояса;

_с = 0,95 – коэффициент условий работы при расчетах на общую устойчивость при _b  1 (см. табл. 1.3).

44. Проверка местной устойчивости полки двутавровой балки.

43.Конструирование и расчет опорной части составной балки.

Передача нагрузки от главной балки, установленной сверху на колонну, осуществляется через торцевое опорное ребро. Торец ребра рассчитывается на смятие, для чего он строгается. Выступающая часть а не должна быть больше 1,5t_r (рис. 3.19) и обычно принимается 15 – 20 мм.

Рис. 3.19. К расчету опорной части балки

Расчет ребра производится на усилие F_b, равное опорной реакции балки:

Определяем площадь смятия торца ребра:

_{Ar = brtr = Fb/(Rpγc) = 1033,59 / (33,6 · 1) = 30,76 см2,}

где – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки), принимаемое по табл. 2.4 для класса стали С255 с R_un = 370 МПа.

Принимая ширину ребра равной ширине пояса балки у опоры b_h = b_f1 = 240 мм, определяем толщину ребра:

По конструктивным соображениям рекомендуется размеры опорного ребра принимать: ;

Принимаем ребро из листа 24016 мм с площадью A_r = 38,4 см².

Толщина опорного ребра должна быть не менее

где b_r,ef = b_r/2 = 240 / 2 = 120 мм – ширина выступающей части:

_tr = 1,6 см > 3 · 12

Опорная часть главной балки из своей плоскости (относительно оси z-z) проверяется на устойчивость как условная центрально-сжатая стойка с расчетной длиной, равной высоте стенки . Расчет на устойчивость стойки сплошного сечения при центральном сжатии выполняют по формуле

где φ – коэффициент устойчивости при центральном сжатии, принимаемый в зависимости от условной гибкости по табл. 3.11 для типа кривой устойчивости "с" (см. табл. 3.12).

Расчетное сечение условной стойки включает в себя площадь опорного ребра A_r и площадь устойчивого участка стенки, примыкающего к ребру, шириной

Определяем геометрические характеристики стойки:

– площадь

_{As = Ar + ctw = 38,4 + 22,85 ∙ 1,2 = 65,82 см2;}

– момент инерции

– радиус инерции

– гибкость

_{λz = hw/iz = 150 / 5,3 = 28,3;}

– условная гибкость

Коэффициент устойчивости φ = 0,907.

Производим проверку:

Опорная часть балки устойчива.

Прикрепление опорного ребра к стенке балки осуществляем механизированной сваркой в среде углекислого газа проволокой Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70* для сварки стали класса С255 (см. табл. 2.5; 2.7 и 3.4):

R_wf = 21,5 кН/см² ; R_wz = 16,65 кН/см² ; β_z = 1,05

Сравниваем:

следовательно, расчетным является сечение по металлу границы сплавления.

Условие прочности сварных угловых швов, работающих на срез:

откуда катет шва

Принимаем шов с k_f = 7 мм, что больше k_f,min = 5 мм по табл. 3.5.

Проверяем максимальную длину расчетной части шва:

укладывается в конструктивную длину шва, равную высоте стенки.

Ребро привариваем к стенке по всей высоте непрерывными швами.

Главные балки скрепляют на опоре между собой через прокладку толщиной, равной конструктивному зазору, и с колонной монтажными болтами диаметром 16 – 20 мм, фиксирующими проектное положение балок. Болты взаимного сопряжения балок размещают в нижней зоне балки, что позволяет считать его шарнирным, так как допускается некоторый поворот опорного сечения балок за счет податливости болтового соединения.