7.2. Усиление проема размером в несущей стене

7.2.1. Расчет прочности ригеля рамы усиления проема

Ригель металлической рамы усиления проема однопролетный, состоит из 2-х швеллеров №16, соединенных стяжными болтами и приваренными к полкам швеллеров по низу планками из листовой стали толщиной 5 мм. Расчетная длина ригеля l =1720 мм. Марка стали С245, R_y=240 МПа.

Швеллер №16: А=18,1 см²; m=14,2 кг; J_x= 747 см⁴; W_x= 93,4 см³, i_x= 6,42 см, i_y= 1,87 см.

Расчет прочности ригеля выполнен на наибольший пролетный момент М=21,382 кНм.

Напряжения в балке:

σ= M_max / W_x≤ R_y∙γ_с;

σ=21,382∙10^-3/(2*93,4)∙10^-6=114,5 МПа < 240х0,95=228 МПа - условие выполняется, прочность обеспечена.

В проекте окончательно принимаем для ригеля рамы (Б1) 2 швеллера №16.

7.2.2. Расчет прочности стенки ригеля в опорном сечении

Местное напряжение в стенке определяется по формуле 31 [2]:

Толщина стенок 2-х швеллеров: t=5*2=10 мм

Расчетное значение усилия в опорном сечении (см. табл. 2):

Q=73,468 кН. Опорная реакция F=73,468 кН.

Условная длина распределения нагрузки:

(128+2*12)*2=304 мм,

где t_f- толщина пластины, через которую передается нагрузка на стойку.

Принимаем t_f=12мм (по конструктивным требованиям);

b=64*2=128 мм – суммарная ширина 2-х полок ригеля (швеллер №16).

МПа <240 МПа – прочность стенки в опорном сечении обеспечивается.

7.2.3. Расчет прочности болтовых соединений ригеля рамы на срез

Максимальная перерезывающая сила Q=73,468 кН.

Расчетное сопротивление болтовых соединений класса прочности 4.8 R_bs=160 МПа, табл. 58* [2]. Предварительно для расчета берем 8 болтов диаметром 12 мм.

Усилие, воспринимаемое одним болтом:

.

см².

кН > Q=73,468 кН - прочность болтов на срез обеспечивается.

7.2.4. Расчет прочности болтовых соединений ригеля рамы на смятие

.

Расчетное сопротивление смятию элементов соединяемых болтами R_bр=430 МПа, табл. 59* [2].

Суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении:

=20 мм (толщина стенки 2 швеллеров плюс прокладки из листовой стали толщиной 5 мм с двух сторон).

Усилие, передаваемое одним болтом:

Q/8=73,468/8=9,18 кН.

Расчетное усилие смятию:

кН > 9,18 кН – условие выполняется.

7.2.5. Расчет сварных соединений стальных конструкций

В узловом соединении ригеля со стойкой по плоскости соединения (в горизонтальном направлении) действует поперечная сила. Длину опорной пластины подбираем по требуемой длине сварного шва, который будет воспринимать сдвигающее усилие. Ригель приваривается к опорной пластине полками с двух сторон.

Расчет сварного шва выполнен на действие поперечной силы, с учетом влияния изгибающего момента в узловом соединении.

Исходные данные для расчета:

Q_max =73,468 кН,

M=12,94 кН*м (момент в стойке, в месте опирания на стойку ригеля).

Продольное усилие, воспринимаемое одним швом:

, где h_н=160 мм (высота сечения стойки).

Катет шва =6 мм.

Расчет на срез по металлу шва:

;

;

-длина 1 шва 31,61/2=15,8см.

Расчет по металлу сплавления:

,

где R_wz=0.45R_un=0.45x360=162 МПа (табл.3, 51 [3]).

;

-длина 1 шва 33,32/2=16,7см.

Длину сварного шва конструктивно принимаем 220 мм.