2.7 Расчет монтажного стыка балки на высокопрочных болтах
Усилия в месте стыка балки:
Геометрические характеристики в месте стыка:
Стык поясов.
Изгибающий момент, приходящийся на пояс:
Усилие, приходящееся на горизонтальные накладки для одного пояса:
h – высота сечения главной балки
Каждый пояс балки перекрываем тремя накладками сечениями 400Х16мм и 2Х180Х16мм общей площадью сечения:
Используем в стыке
высокопрочные болты диаметром
из стали марки 30Х3МФ. Соединяемые
поверхности обрабатываются пескоструйным
способом кварцевым песком без консервации.
Диаметр отверстий под болты
.
Контроль усилия натяжения болтов
осуществляется по углу поворота гайки.
Площадь сечения
болта нетто
.
Расчетное сопротивление материала болтов:
Несущая способность одной поверхности трения:
- коэф. трения
Количество болтов на одной поясной полунакладке:
к – число площадок трения стянутых
одним болтом
Принимаем
.
Определим расстояние между болтами для горизонтальных накладок:
,
принимаем
;
,
принимаем
;
,
принимаем
.
Стык стенки.
В стыке стенки используем высокопрочные болты диаметром из стали марки 30Х3МФ. Соединяемые поверхности обрабатываются пескоструйным способом кварцевым песком без консервации. Диаметр отверстий под болты . Контроль усилия натяжения болтов осуществляется по углу поворота гайки.
Площадь сечения болта нетто .
Расчетное сопротивление материала болтов:
Несущая способность одной поверхности трения:
Изгибающий момент, воспринимаемый стенкой балки:
Количество горизонтальных рядов болтов в вертикальных накладках:
Принимаем 8 горизонтальных рядов болтов. Расстояния между этими рядами равны:
.
Принимаем
,
тогда
.
Высота вертикальной накладки:
Принимаем
,
тогда
.
Усилие, приходящееся на болты крайнего ряда вертикальной накладки:
Количество вертикальных рядов болтов с каждой стороны стыка
Принимаем
.
Определим расстояние между болтами для вертикальных накладок:
,
принимаем
;
,
принимаем
;
Ширина вертикальной
накладки
.
Принимаем толщину
одной вертикальной накладки
Общая площадь сечения двух вертикальных накладок
Проверка прочности ослабленного отверстиями сечения главной балки.
Для полок.
Площадь брутто
одной полки
Площадь нетто
одной полки
,
где
-
количество отверстий в поперечном
сечении одной полки.
,
следовательно, расчет ведем по площади
сечения пояса брутто
;
Для стенки.
Следовательно,
расчет ведем по
.
Прочность балки в ослабленном сечении обеспечена.
3 Расчет колонны
3.1 Определение нагрузок и подбор сечения колонны
Расчет на прочность стержневых элементов, подверженных центральному сжатию силой N, следует выполнять по формуле:
,
где φ - коэффициент продольного изгиба центрально-сжатых элементов, определяемый по табл. 19* СНиП II-23-81*.
Определим расчетную сжимающую силу N , которая равна сумме опорных реакций от расчетных нагрузок всех установленных на колонну балок:
кН.
Расчетные длины при жестком защемлении колонны в фундаменте:
м.
м.
Материал конструкции – сталь С235 с расчетным сопротивлением
Ry =230 МПа.
Согласно п. 6.15* и
табл. 19* СНиП II-23-81* гибкость сжатых
колонн не должна превышать
.
Задаемся гибкостью
(φ=0,698) и определяем требуемую площадь
сечения:
м2.
Вычисляем требуемые радиусы инерции и габариты сечения:
м
,
м,
м,
м,
где
коэффициенты
приведения радиусов инерции к размерам
сечения.
По технологическим соображениям назначаем h=300мм; b=300мм.
Согласно требованиям п. 7.14* и табл. 27*, п. 7.23* и табл. 29* СНиП II-23-81* определим минимально допустимые по условиям местной устойчивости толщины поясов и стенки. Предварительно находим условную гибкость
.
Толщина стенки
см.
Толщины полок
см.
Компонуем сечение так, чтобы: получить общую площадь A>Acal с передачей большей ее части на полки; использовать стандартный металлопрокат; сохранить генеральные размеры назначенного сечения и обеспечить местную устойчивость элементов.
Н
азначаем
стенку из листа 10х250 мм, полки - из листов
25х300 мм.
Вычислим геометрические характеристики сечения:
А=2·2,5·30+1·25=175см2.
см.
см.
=>
Проверим прочность колонны
МПа.
недонапряжение
–
Проверка местной устойчивости элементов колонны
Согласно п.7.22*.,п.7.23*.и табл.29* СНиП II-23-81* в центрально-сжатых элементах наибольшее отношение расчетной ширины свеса полки к толщине следует принимать по формуле
где
В нашем случае
Условие местной устойчивости полки выполняется.
Согласно п.7.14*. и табл.27* СНиП II-23-81* в центрально-сжатых элементах наибольшее отношение расчетной высоты стенки к толщине следует принимать по формуле
где
В нашем случае
Условие местной устойчивости стенки выполняется.