4.15. Расчет сварных швов крепления опорного ребра к стенке балки

Сварные швы, прикрепляющие опорное ребро к стенке балки, выполняются полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа. По таб. 55* [3] принимаем марку сварочной проволоки Св-08Г2С.

Определяем катет шва:

-по металлу шва:

-по металлу границ сплавления:

где: β_f =0,7; β_f =1 – коэффициенты глубины проплавления (по таб. 34* [3]);

n=2 – для двусторонних швов:

R_wf =22 кН/см² – расчетное сопротивление углового шва (по приложению 2, таб.56 [3]);

R_wz =0,45·R_un =0,45×37=16,65 кН/см², где R_un =37 кН/см² (таб. 51* [3]) для стали С255 при t_p=22 мм.

Минимально допустимый катет шва определяем по таб. 38* СНиП II-23-81* для таврового сечения с двусторонними угловыми швами при толщине более толстого из свариваемых элементов t_p=15 мм. Минимальный катет шва равен 7мм. Окончательно принимаем эту величину k_f=8мм.

Определяем размеры опорного столика.

t_{столика} = t_p + 20 = 15 + 20 = 35 мм.

h_{столика} определяется длиной швов его крепления

Принимаем h_{столика}=20 см

5. Расчет колонн сплошного сечения К3

5.1. Расчетная схема

Для расчета принята колонна К3 как самая нагруженная в балочной клетке, т.е. результаты, полученные для нее автоматически и с большим запасом подойдут и для остальных колонн. Сталь С245 ГОСТ 27772-88.

5.2. Сбор нагрузок

Расчетная нагрузка на среднюю колонну (колонну К3) равна сумме двух опорных реакций главной балки на этой колонне:

5.3. Определение требуемой площади сечения

Расчетные длины колонны:

-в плоскости главных балок

-из плоскости

Расчетные длины колонн:

в плоскости

из плоскости

5.4. Конструктивный расчет подбор сечения колонны.

Колонну проектируем в виде составного стального двутавра. Подбор сечения колонны методом последующих приближений.

Сталь для колонн С245. Для данной стали R_y =24кН/см² (таб. В.5 СП 16 для фасонного проката толщиной 2 –20 мм). Задаемся гибкостью λ_з=70→λ=2,4 Отсюда по табл. Д.1 находим коэффициент продольного изгиба φ=0,760.

- Определим требуемую площадь сечения колонны:

Принимаем b_f=337,5 мм.

h_ef=b_f=337,5 мм. Принимаем t_w=8 мм, находим t_f :

, принимаем t_f= 14 мм

- Проверка устойчивости:

- Определяем геометрические характеристики подобранного сечения:

- Проверка гибкости:

-Проверка местной устойчивости полки и стенки для прокатного двутавра не требуется.

5.5. Расчет и конструирование базы колонны сплошного сечения

Материал базы - сталь С-245, с расчётным сопротивлением при t=10-20мм (R=240мПа) и при t=20-40мм (R=230мПа),

Бетон фундамента В15, R_пр=0,85кН/см²,

Нагрузка на базу N=2159,04кН.

Определяем требуюмую площадь плиты базы.

Плиту проектируем квадратной в плане:

Принимаем опорную плиту размерами B=L=500мм.

Размеры фундамента под опорной плитой принимаем на 20 см больше габаритов плиты В_ф=L_ф=500+200=700 мм. В итоге, площадь опорной плиты и верхнего обреза фундамента:

Уточняем коэффициент, учитывающий местное сжатие бетона, и расчетное сопротивление бетона смятию:

Рассчитываем напряжение под плитой базы

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

Участок №1,опёртый по 4 сторонам,

о тношение сторон:

→α₁=0,125 ( табл. Е.2 СП16)

Участок№2,опертый по 3 сторонам a₁/d₁=61/337,5=0,18→α₃=0,06

Участок №3, консольный

О пределяем толщину плиты по максимальному изгибающему моменту.

Принимаем плиту толщиной t_пл=40мм.

Толщину траверсы принимаем 14 мм. Прикрепление траверсы к колонне выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св08Г2С. Согласно таблица 38^* СП16 минимальный k_f будет равен 6мм, а максимальная k_f ^max=1.2t=1.2*1.4=17мм, то принимаем 10мм.

Определяем высоту траверсы:

А) Расчет по металлу шва:

_w=0,7; _c=1,0;

Б) Расчет по границе сплавления:

Принимаем высоту траверсы h_тр=380мм

Проверяем шов проварки траверсы к колонне:

П роверяем допустимую длину шва:

Требование к максимальной длине швов выполняется.

Крепление траверсы к плите принимаем угловые швы k_f=12мм.

П роверяем прочность швов:

Швы удовлетворяют требованиям прочности. При вычислении суммарной длины швов с каждой стороны шва не учитывалось 1см на не провар. Приварку торца колонны к плите выполняем конструктивными швами К_f=6 мм.

Фундаментные болты принимаем конструктивно d=30мм ГОСТ 24379.0-80 из стали 09Г2С по ГОСТ 19281-73*, d_отв=45мм.

6. Список литературы

1. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия / Минстрой России. – М.: ГПЦПП, 1996. – 44 с.

2. СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция к СНиП 2.01.07-85*/ Москва, 2011г.

3. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. – М.: ЦИПТ Госстроя СССР, 1990. – 96 с.

4. СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная редакция к СНиП II-23-81*/ Москва, 2011г.

5. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М.: 2004. - 76с.

6. Пособие по расчету и конструированию сварных соединений стальных конструкций (к главе СНиП II-23-818). Москва. Стройиздат 1984г.

7. Металлические конструкции. Общий курс. Учебник для вузов/ Е.Н.Беленя, В.А.Балдин, Г.С.Ведеников и др.; Стройиздат, 1986.-560с. ил.

8. Мандриков А.П. Примеры расчета металлических конструкций: Учебное пособие для средних специальных учебных заведений. – 3-е изд., стереотипное. Перепечатка с издания Стройиздат 1991 г. М.: ООО ИД «Альянс», 2006. – 431 с.

9. Металлические конструкции: учебник для студ. Высш. Учеб. Заведений / Ю.И.Кудишин, Е.И.Беленя, В.С.Игнатьева и др.; под ред. Ю.И.кудишина. – 9-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 688 с.