3.4 Расчёт опорного ребра

Концы главной балки в местах её опирания на колонну следует укреплять опорными рёбрами.

О порные рёбра, предназначенные для восприятия опорных реакций, крепятся к стенке балки посредством сварки. Торцевая поверхность опорного ребра, служащая для непосредственной передачи нагрузки от главной балки на колонну, тщательной обрабатывается (строгается).

Рисунок 4- К расчету опорной части балки.

Требуемая площадь торцевой поверхности опорного ребра при работе на смятие определяется по формуле:

, (49)

где b_p – требуемая ширина опорного ребра при условии работы на смятие;

Q – максимальная поперечная сила, Q = 1495,86 кН;

R_p – расчётное сопротивление стали смятию, определяемое в соответствии с формулой:

, (50)

где R_un – нормативное сопротивление материала опорного ребра (временное сопротивление); для стали С 245 R_un = 370 МПа;

γ_m – коэффициент надёжности по материалу, γ_m = 1,025.

Подставляем необходимые значения в соответствующие формулы:

МПа,

м²,

Выступающую вниз часть опорного ребра (рисунок 4) принимаем шириной а=20 мм, ширину ребра принимаем см. (принимаем исходя из последующего расчета «изменение сечения главной балки» где b_p принимаем равным ширине суженого пояса главной балки)

см.

Принимаем t_p=20 мм.

см².

Проверка устойчивости опорной части опорной части балки поводится в соответствии с неравенством:

, (51)

где Q – максимальная поперечная сила, Q = 1495,86 кН;

φ – коэффициент продольного изгиба ребра;

A_s – площадь поперечного сечения опорной части балки, определяемая по формуле:

, (52)

где b_p – принята ширина опорного ребра при условии работы на смятие, b_p = 22 см;

Е – модуль упругости прокатной стали, Е = 2,06 · 10⁵ МПа;

R_y – расчётное сопротивление материала балки; для стали С 245 R_y = 240 МПа;

γ_с – коэффициент условий работы, γ_с = 1.

м².

Расчёт коэффициента продольного изгиба ребра φ выполняется в следующей последовательности:

1. определяем момент инерции рассматриваемого сечения относительно оси z:

, (53)

где t_p – принятая толщина опорного ребра, t_p = 2 см;

b_p – принята ширина опорного ребра, b_p = 22 см;

b_op – протяжённость стенки балки в рассматриваемом сечении, определяемая по формуле:

, (54)

t_w – толщина стенки главной балки, t_w = 1,2 см;

Е – модуль упругости прокатной стали, Е = 2,06 · 10⁵ МПа;

R_y – расчётное сопротивление материала балки; для стали С 345 R_y = 335МПа;

t_op – толщина стенки главной балки на опорном участке, t_op = t_w = 1,2 см.

см,

Принимаем b_op =23 см.

см⁴.

2. определяем площадь сечения при работе на сжатие:

, (55)

где Q – максимальная поперечная сила на опоре, Q = 1495,86 кН;

cм².

3. определяем радиус инерции сечения:

, (56)

где I_z – момент инерции рассматриваемого сечения относительно оси z, I_z = 1777,98 см⁴;

А_с – площадь сечения при работе на сжатие, А_с = 0,0062 м²;

см.

4. определяем значение гибкости:

, (57)

где h_w – высота стенки главной балки, h_w = 134 см.

.

5. значение коэффициента φ определяем по [8, таблица 4.5]: .

Подставляем все необходимые значения в формулу (51):

.

Условие выполняется.

Опорное ребро крепится к стенке балки двусторонними швами ручной сваркой покрытыми электродами.

Определяем расчётное значение катета сварного шва:

, (58)

где β_f – коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали с пределом текучести до 530 МПа при полуавтоматической сварке β_f = 0,7;

N – усилие среза, принимаемой равным максимальной поперечной силе на опоре, N = Q = 1495,86 кН;

R_wf – расчётное сопротивление сварного соединения с угловыми швами углового при срезе по металлу шва МПа [8, таблица 4.7],

м.

Принимаем катет шва k_f = 10 мм.

Минимальное значение катета сварного углового шва таврового соединения с двусторонними угловыми швами для ручной сварки стали с пределом текучести до 430 МПа при толщине более толстого из свариваемых элементов 17...22 мм составляет 7 мм. ([8], таблица 4,8).

Окончательно принимаем катет k_f = 10 мм > k_f,min = 7мм.

Проверяем прочность соединения на срез по металлу шва:

, (59)

где Q – максимальная поперечная сила на опоре, Q = 1495,86 кН;

β_f – коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали с пределом текучести до 530 МПа при полуавтоматической сварке β_f = 0,7;

k_f – принятый катет сварного шва, k_f = 10 мм;

R_wf – расчётное сопротивление сварного соединения с угловыми швами на срез по металлу шва, R_wf = 215 МПа;

γ_wf – коэффициент условий работы шва, γ_wf = 1.

.

Условие выполняется, прочность соединения на срез по металлу шва обеспечена.

Проверяем прочность соединения на срез по металлу границы сплавления:

, (60)

где β_z – коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали с пределом текучести до 530 МПа при полуавтоматической сварке β_z = 1;

R_wz – расчётное сопротивление сварного соединения с угловыми швами на срез по металлу границы сплавления, определяемое по формуле (10):

,

где R_un – нормативное временное сопротивление проката, для стали С245 R_un = 370 МПа;

γ_wz – коэффициент условий работы шва, γ_wz = 1.

МПа,

МПа.

Условие выполняется, прочность сварного соединения на срез по металлу границы сплавления обеспечена.