Расчет стальных балочных клеток

Поскольку толщина опорной плиты получается более 30 мм, то принимаем опорную плиту из стали С255 с расчетным сопротивлением стали по

пределу текучести Rу = 23 кН/см2 при tпл = 20…40 мм.

По сортаменту (прил. 1) назначаем толщину плиты tпл = 32 мм.

Высоту траверсы определяем из условия размещения сварных швов крепления траверсы к ветви колонны. Сварка механизированная сварочной

проволокой Св-08Г2С [2, табл. Г.1]. Так как βf Rwf = 0,9 · 21,5 = 19,35 кН/см2 >

> βz Rwz = 1,05 · 0,45 · 37 = 17,48 кН/см2, то расчет ведем по металлу границы сплавления.

Назначив катет шва kf = 6 мм по [2, табл. 38], определяем требуемую длину сварного шва крепления траверсы к ветви колонны, исходя из приварки четырьмя швами:

ну флангового шва hтр = 57,8 см > lwmax = 85 βf kf = 85 · 0,9 · 0,6 = 45,9 см, по-

этому увеличиваем катет шва kf = 7 мм и рассчитываем высоту траверсы:

hтр < lwmax = 85βf kf = 85 · 0,9 · 0,7 = 53,55 см.

Принимаем высоту траверсы hтр = 500 мм (прил. 2). Толщина траверсы

была назначена tтр = 10 мм при определении ширины опорной плиты. Расчет траверсы проводим на реактивный отпор фундамента, приходя-

щийся на ее долю qтр= qВ / 2 = 0,564 · 65 / 2 = 18,33 кН/см. Траверсу услов-

но рассчитываем как однопролетную балку с консолями (рис. П5.21, в). Расчетные усилия в траверсе:

в месте прикрепления траверсы к колонне:

М1тр = 0,5 qтра2 = 0,5 · 18,33 · 12,52 = 1432,03 кН·см;

Q1тр = qтра= 18,33 · 12,5 = 229,13 кН;

изгибающий момент в середине траверсы:

М2тр = ( qтрbк2 / 8) – М1тр = (18,33 · 402 / 8) – 1432,03 = 2233,97 кН·см;

поперечная сила в траверсе справа от опоры:

Q2тр = ( qтрL / 2) – Q1тр = (18,33 · 65 / 2) – 229,13 = 366,6 кН.

Геометрические характеристики сечения траверсы:

Атр = hтрtтр = 50 · 1 = 50 см2; Wтр = hтр2 tтр / 6 = 502 · 1 / 6 = 416,66 см2.

122

Проверяем прочность траверсы на изгиб и срез от максимальных расчетных усилий:

к опорной плите. Сварка механизированная сварочной проволокой Св-08Г2С [2, табл. Г.1]. Расчет проводим по металлу границы сплавления, так как

βf Rwf = 0,9 · 21,5 = 19,35 кН/см2 > βz Rwz = 1,05 · 0,45 · 37 = 17,48 кН/см2.

Назначив катет шва kf = 9 мм по [2, табл. 38], проверяем прочность сварных швов по металлу границы сплавления:

где Σlw – сумма длин сварных швов крепления траверсы к плите за вычетом по 1 см на каждом непрерывном участке шва,

Σlw = 2 · (65 – 1) + 4 · (12,5 – 1) = 174 см.

Фундаментные болты принимаем конструктивно d = 20 мм из стали Ст3пс2 по ГОСТ 535–2005 [2, табл. Г.4], диаметр отверстий для болтов

dотв = 40 мм.

10.5.Расчет оголовков колонны К4

10.5.1.Расчет оголовка сплошной колонны

Оголовок колонны сплошного сечения проектируем с примыканием главных балок к колонне сбоку. Сталь элементов оголовка принимаем такой же, как сталь колонны С245 (см. табл. П5.1).

При примыкании главных балок к колонне сбоку опорные реакции балок передаем с их опорных ребер на столики, приваренные к полкам колонны

(рис. П5.22). Толщину опорного столика принимаем tст = tр + 20 мм = 36 мм,

где tр – толщина опорного ребра главной балки. Опорный столик привариваем к полке сплошной колонны угловыми швами электродами Э42 [2, табл. Г.1]. Катет шва назначаем из следующих условий:

k minf ≤ kf ≤ k maxf ,

где k minf = 10 мм – минимально допустимый катет шва [2, табл. 38]; k maxf = = 1,2tmin = 1,2 · 16 = 19,2 мм – максимальный катет шва.

123

Принимаем kf = 13 мм. Так как βf Rwf = 0,7 · 18 = 12,6 кН/см2 < βz Rwz = = 1 · 16,65 = 16,65 кН/см2, то расчет ведем по металлу шва.

Высоту столика определяем из условия размещения угловых сварных швов:

Назначаем высоту столика hст = 500 мм. Главные балки крепим к колонне на болтах нормальной точности d = 20 мм.

10.5.2. Расчет оголовка сквозной колонны

Оголовок колонны сквозного сечения проектируем с опиранием главных балок на колонну сверху. Сталь элементов оголовка принимаем такой же, как сталь колонны С245 (см. табл. П5.1).

Оголовок сквозной колонны состоит из опорной плиты и ребер (рис. П5.23). Толщину опорной плиты назначаем конструктивно tпл = 20 мм, размеры плиты в плане принимаем 440 440 мм. Строганную опорную плиту привариваем к фрезерованному торцу стержня колонны угловыми сварными

швами катетом kf = 7 мм [2, табл. 38].

Толщину опорного ребра определяем из условия сопротивления на смятие опорным давлением:

где Rр = Run / γm = 37 / 1,025 = 36,09 кН/см2 – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности, здесь Run = 37 кН/см2 – нормативное временное сопротивление стали С245 при t = 20…30 мм [2, табл. В.5]; γm = 1,025 – коэффициент надежности по материалу [2, табл. 3]; lсм – длина сминаемой

поверхности, принимаемая равной lсм = b/f ,гб+ 2tпл = 21 + 2 · 2 = 25 см, но

не более ширины сквозной колонны lсмтр ≤ bк = 400 мм.

В соответствии с сортаментом на листовую сталь (прил. 2) принимаем

толщину ребра tр = 28 мм.

Ребро привариваем к ветвям сквозной колонны угловыми швами, выполняемыми ручной сваркой электродом Э42 [2, табл. Г.1]. Катет шва назначаем из следующих условий:

k minf ≤ kf ≤ k maxf ,

125

где k minf = 5 мм – минимально допустимый катет шва [2, табл. 38], k maxf =

= 1,2tmin = 1,2 · 8,0 = 9,6 мм – максимальный катет шва.

Принимаем kf = 10 мм. Так как βf Rwf = 0,7 · 18 = 12,6 кН/см2 < βz Rwz = = 1 · 16,65 = 16,65 кН/см2, то расчет ведем по металлу шва.

Высоту опорного ребра определяем из условия размещения угловых сварных швов:

где ns = 2 – количество срезов ребра оголовка; Rs = 0,58Rу = 0,58 · 23 = = 13,34 кН/см2, здесь Rу = 23 кН/см2 – расчетное сопротивление стали по пре-

делу текучести [2, табл. В.5] при tр = 28 мм. Прочность опорного ребра обеспечена.

Проверяем стенку ветви сквозной колонны на срез по граням крепления опорного ребра оголовка:

Поскольку проверка не выполняется, то назначаем усиление стенок ветвей колонны в пределах высоты опорного ребра путем приварки пластин. Требуемую толщину стенки ветви в пределах ребра определяем из условия среза:

Толщина пластины усиления tус = tтр – tw = 1,79 – 0,8 = 0,99 см. Прини-

маем толщину пластин tус = 10 мм.

Для придания жесткости опорному ребру оголовка низ ребра обрамляем горизонтальным ребром, размеры которого принимаем конструктивно. Крепление главных балок к колонне и соединение главных балок между собой выполняем на болтах нормальной точности d = 20 мм.

127

Учебное издание

Абашева Лидия Петровна, Кочепанова Мария Николаевна, Зуева Ирина Ивановна

РАСЧЕТ СТАЛЬНЫХ БАЛОЧНЫХ КЛЕТОК

Учебное пособие

Редактор и корректор М.А. Капустина

_________________________________________________________________________

Подписано в печать 27.04.2016. Формат 60 90/16. Усл. печ. л. 8,0. Тираж 50 экз. Заказ № 66/2016.

___________________________________________________________

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета.

Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113.

тел. (342) 219-80-33.