3.8. Розрахунок і конструювання вузлів головної балки.

3.8.1. Розрахунок і конструювання опорного ребра головної балки.

Принципове конструктивне вирішення опорного ребра балки у вузлі обпирання на опорний столик колони наведено на рис.1.8а, а у вузлі обпирання на монолітну опорну подушку – на рис.1.8б.

Рис. 3.4. Розрахункова схема опорного ребра головної балки у випадку обпирання на опорний столик колони (а) та у випадку обпирання на монолітну залізобетонну подушку цегляної стіни(б)

Уточнюємо навантаження від головної балки із двотавра номер 30Б1 масою m_mb=32,6 кг/м при кроці головних балок a_mb=5,2 м, що еквівалентно розподіленому поверхневому навантаженню:

що є близьким до попередньо прийнятої величини g_mb=0,1кН/м². Тому величину поперечної сили не уточнюємо.

3.8.2. Розрахунок опорного ребра у випадку обпирання на опорний столик.

Розміри опорного ребра визначимо з умови міцності на зминання його торцевої поверхні. Розрахунковий опір листової сталі класу С235 товщиною 2-20 мм. (табл. 51 Норм [1]) R_p=R_u=350МПа. Ширину опорного ребра b_r приймаємо рівною ширині пояса балки b_r= b_f=140мм. Тоді необхідна товщина ребра, якщо σ_loc=R_p :

Із конструктивних міркувань товщину опорного ребра головної балки приймаємо не меншою, ніж товщина стінки, тобто t_r ≥ t_w ≥8.5 мм. Остаточно приймаємо t_r =8.5 мм.

3.8.3. Розрахунок зварних швів прикріплення опорного ребра до стінки балки.

Приймаємо зварювання ручне, електродами типу Е42 для сталі класу С235 (табл. 55* Норм [1]). Розрахунковий опір металу кутового зварного шва R_wf =180МПа (табл. 56* Норм [1]). Розрахунковий опір металу межі сплавлення обчислюємо:

R_wz =0,45R_un=0,45·370=166,5МПа,

де R_un=370МПа – нормативний опір листового прокату із сталі класу С235 при товщині до 10мм (табл. 56* Норм [1]).

Визначаємо вид роботи швів, виходячи з умови:

β_f R_wf γ_wf ≤ β_z R_wz γ_wz

Для ручного зварювання коефіцієнти β_f =0,7; β_z =1,0 (табл. 34* Норм [1]). Коефіцієнти γ_wf = γ_wz =1 для всіх конструкцій крім тих, які споруджуються в районах з кліматом нижче –40⁰С. Таким чином:

0,7·180·1=126<1·166,5·1=166,5МПа

Умова виконується. Менш міцним є матеріал шва, тому розрахунок параметрів швів ведемо, виходячи з умови міцності металу шва. Необхідний катет шва із умови зрізування опорною реакцією V_A=Q_max=43,81кН, допускаючи, що розрахункова довжина шва l_w,max=85β_f , обчислюємо за формулою:

де n_w=2 – кількість зварних швів.

Із конструктивних міркувань (табл. 38* Норм [1]) для таврового з’єднання із двосторонніми швами у випадку ручного зварювання листів із сталі класу С235≤С430 завтовшки 10мм мінімальний катет зварного шва приймається рівним k_f,min =5мм , що є більше, ніж розрахунковий катет. Остаточно приймаємо для вертикальних швів k_f =5мм Довжину зварного шва l_w приймаємо рівною висоті стінки головної балки (рис 1.8). Решту швів – k_f =5мм , оскільки товщина поясів – 10мм.

3.8.4. Розрахунок і конструювання опорних ребер у випадку обпирання головної балки на монолітну опорну подушку.

Розміри одного із двох опорних ребер визначаємо як і в першому випадку, виходячи з умови міцності на зминання його торцевої поверхні. Ширину ребра приймаємо в межах габариту балки

а саме: b_r =67мм. З урахуванням конструктивного скосу ребра для пропуску поясного заокруглення радіусом r =30мм опорна ділянка, через яку передається опорний тиск, буде рівною:

67–30=37мм

Необхідна товщина опорного ребра, якщо σ_loc=R_p, а кількість ребер n_r =2 :

Із конструктивних міркувань призначаємо товщину парних опорних ребер Остаточно приймаємо t_r =10мм : Необхідний катет швів прикріплення опорних ребер до стінки головної балки як і в першому випадку, в допущенні, що максимальна розрахункова довжина шва становить l_w,max=85β_f і якщо n_w=4, обчислюємо за формулою:

Виходячи із конструктивних вимог (табл. 38 Норм [1]), приймаємо катети вертикальних швів k_f =k_f,min =5мм Зауважимо, що нижні горизонтальні шви опорних ребер в межах опорної ділянки є конструктивними, оскільки опорна реакція передається через фрезеровані торці ребер.