2. Балки и балочные конструкции. Порядок расчета.

Балки являются основным и простейшим конструктивным элементом, работающим на изгиб. Их широко применяют в конструкциях гражданских, общественных и промышленных зданий, в балочных площадках, междуэтажных перекрытиях, мостах, эстакадах, в виде подкрановых балок производственных зданий, в конструкциях гидротехнических шлюзов и затворов и в других сооружениях.

В конструкциях небольших пролетов длиной до 15-20 м наиболее рационально применять сплошные балки. При увеличении нагрузки длина пролетов увеличивается, известны примеры применения сплошных подкрановых балок пролетом 36 м и более. Такие балки часто бы вают двустенчатыми, т. е. имеют коробчатое сечение.

В зависимости от нагрузки и пролета применяют балки двутаврового и швеллерного сечения, прокатные или составные - сварные, болтовые или клепаные. Предпочтение отдается прокатным балкам как менее трудоемким, но ограниченность сортамента делает невозможным их применение при больших изгибающих моментах.

В строительстве нашли применение тонкостенные балки, балки из гнутых профилей, прессованные, составные из алюминиевых сплавов, а также бистальные балки, т. е. балки, сваренные из двух марок стали, и балки предварительно напряженные.

Чаще применяются балки однопролетные, разрезные, которые наиболее просты в изготовлении и удобны для монтажа. Однако по расходу металла они менее выгодны, чем неразрезные и консольные. Неразрезные балки благодаря наличию опорного момента, разгружающего основные моменты в пролетах, более экономичны по материалу. Они обладают большой чувствительностью к изменениям температуры и осадкам опор, а поскольку в практике строительства рекомендуют делать крайние пролеты меньше средних для сохранения постоянства сечения, то их конструкции являются немассовыми (индивидуальными), а применение их - сравнительно редким.

Определяем расчетную погонную нагрузку на балку

Находим максимальный момент в пролёте

Находим требуемый момент сопротивления с учётом развития пластических деформаций материала балки

Согласно сортамента ГОСТ 26020-83 для принимаем:

Определяем расчётную нагрузку на балку с учётом собственного веса

Определяем реальный максимальный момент и опорные реакции балки

Проверяем прочность подобранного профиля балки

Перенапряжение составляет

Проверяем жесткость балки

2. Базы колонн, конструирование и расчет их.

База является опорной частью колонны и служит для передачи усилий с колонны на фундамент. При сравнительно небольших расчетных усилиях в колоннах (до 4000 – 5000 кН) применяют базы с траверсами. Усилие от стержня колонны передается через сварные швы на плиту, опирающуюся непосредственно на фундамент. Для более равномерной передачи давления с плиты на фундамент жесткость плиты при необходимости может быть увеличена постановкой дополнительных ребер и диафрагм.

База закрепляется с фиксацией ее проектного положения на фундаменте анкерными болтами. В зависимости от закрепления осуществляется шарнирное или жесткое сопряжение колонны с фундаментом. В базе с шарнирным сопряжением анкерные болты диаметром 20 – 30 мм крепятся непосредственно за опорную плиту, обладающую определенной гибкостью, обеспечивающей податливость при действии случайных моментов (рис. 4.12).

Рис. 4.12. База колонны при Рис. 4.13. База колонны пришарнирном сопряжении жестком сопряжениис фундаментом с фундаментом

Для возможности некоторой передвижки (рихтовки) колонны в процессе ее установки в проектное положение диаметр отверстий в плите для анкерных болтов принимают в 1,5 – 2 раза больше диаметра анкеров. На анкерные болты надевают шайбы с отверстием, которое на 3 мм больше диаметра болта, и после натяжения болта гайкой шайбу приваривают к плите. При жестком сопряжении анкерные болты прикрепляются к стержню колонны через выносные консоли траверс, имеющих значительную вертикальную жесткость, что устраняет возможность поворота колонны на фундаменте. При этом болты диаметром 24 – 36 мм затягиваются с напряжением близким к расчетному сопротивлению материала болта. Анкерная пластина принимается толщинойtap = 20 – 40 мм и шириной bap, равной четырем диаметрам отверстий под болты (рис. 4.13).

Конструкция базы должна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с фундаментом. Принята к расчету и конструированию база колонны с жестким закреплением на фундаменте.

Определяем требуемую площадь опорной плиты

, где

– расчетное сопротивление сжатия фундамента

Принимаем и ширину свеса плиты с, и находим конструктивно ширину плиты

Определяем расчетную длину плиты

Определяем конструктивно минимальную длину плиты

Определяем действительное давление фундамента на плиту башмака колонны

Для определения толщины опорной плиты (работающей на изгиб) определим момент на участках 1,2,3

Нагрузкой на плиту башмака является равномерное опорное давление , а ее опорами является торцы стержня колонны, траверсы или ребра жесткости. По условии оперения всю площадь плиты расчленяем на участки:

1 - консоль

2 - участок на 3 стороны

3 - участок на 4 стороны

Рассмотрим участок 1

Рассмотрим участок 2

Рассмотрим участок 3

Принимаем для опорной плиты сталь

Определяем по наибольшему из моментов

Согласно сортаменту принимаем плиту

Определяем высоту траверсы и длину сварных швов которыми их прикрепляют к стержню колонны.

Примем

Определим длину шва при условии среза по металлу шва так как

исходя из этого

Принимаем высоту траверсы

Определяем допустимую длину шва прикрепляющего траверсу к колонне

Определяем швы крепящие траверсу к опорной плите (также по условию среза шва по металлу шва)

Принимаем