книги / Проектирование стальных балочных клеток

Lтр ≥ Аплтр / В = 2338,7 / 65 = 35,98 см.

Окончательно назначаем длину опорной плиты L = 650 мм в соответствии с сортаментом на листовую сталь и из условия размещения колонны на плите (рис. П5.21, а).

Принимаем размеры фундамента: Вф = В + 300 = 650 + 300 = 950 мм,

Lф = L + 300 = 650 + 300 = 950 мм.

Площадь опорной плиты и верхнего обреза фундамента:

Апл = ВL = 65 · 65 = 4225 см2; Аф = Вф Lф = 95 · 95 = 9025 см2.

Уточняем коэффициент, учитывающий местное сжатие бетона, и расчетное сопротивление бетона смятию:

где α3 – коэффициент, принимаемый по [2, табл. Е.2] в зависимости от отно-

шения закрепленной стороны пластинки к свободной а1/d1 = 125/ 400 = 0,313; так как получаем отношение а1/d1 = 0,313 < 0,5, то участок рассчитываем как консольный:

М2 = 0,5q(а1)2 = 0,5 · 0,565 · 12,52 = 44,14 кН · см;

участок 3 (плита, опертая по четырем сторонам):

М 3 = α1qа2 = 0,048 · 0,565 · 402 = 43,39 кН · см,

где α – коэффициент, принимаемый по [2, табл. Е.2] в зависимости от отношения более длинной стороны к более короткой b / а = 400 / 400 = 1,0.

Моменты, определяемые на разных участках плиты, близки по значе-

нию. Наибольший изгибающий момент Мmax = М 2 = 44,14 кН · см получен на втором участке, который опирается на три стороны.

Требуемую толщину опорной плиты определяем по максимальному моменту:

121

где Rу – расчетное сопротивление стали по пределу текучести, Rу = 24 кН/см2, определяемое по [2, табл. В.3] для стали С245 при толщине t = 2…20 мм;

γс – коэффициент условий работы, γс = 1,2 [2, табл. 1].

Поскольку толщина опорной плиты получается более 20 мм, то принимаем опорную плиту из стали С255 с расчетным сопротивлением стали по

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

Определяем требуемую толщину опорной плиты по максимальному моменту:

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

Высоту траверсы определяем из условия размещения угловых 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:

Полученная по расчету высота траверсы превышает максимальную дли-

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

поэтому 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 (см. прил. 2). Толщина травер-

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

щийся на ее долю q тр= q В / 2 = 0,565 · 65 / 2 = 18,36 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:

M1ТР = 0,5 q тра2 = 0,5 · 18,36 · 12,52 = 1434,57 кН · см;

123

Q1ТР = q тра= 18,36 · 12,5 = 229,5 кН;

изгибающий момент в середине траверсы:

M 2ТР = ( q трbк2 /8) – M1ТР = (18,36 · 402 / 8) – 1434,57 = 2237,43 кН · см;

поперечная сила в траверсе справа от опоры:

Q2ТР = ( q трL / 2) – Q1ТР = (18,36 · 65 / 2) – 229,5 = 367,2 кН.

Геометрические характеристики сечения траверсы:

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

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

Прочность траверсы обеспечена.

Рассчитываем горизонтальные сварные швы крепления траверсы

копорной плите. Сварка механизированная сварочной проволокой

Св-08Г2С [2, табл. Г.2]. Так как βf Rwf = 0,9 · 21,5 = 19,35 кН/см 2 > βz Rwz = = 1,05 · 0,45 · 37 = 17,48 кН/см 2, то расчет швов проводим по металлу грани-

цы сплавления.

Катет шва назначаем по [2, табл. 38, прим. 3] при толщине траверсы tтр = 10 мм < 0,6 tпл = 0,6 · 32 = 19,2 мм из условия, что минимальный катет

шва принимается не более 1,2tmin = 1,2 · 10 = 12 мм. Назначив катет шва kf = 9 мм, проверяем прочность угловых 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.

Прочность сварных швов обеспечена.

Фундаментные болты принимаем конструктивно d = 20 мм из стали Ст3пс2 [2, табл. Г.4], диаметр отверстий для болтов dотв = 40 мм.

124

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 по [2, табл. 38, прим. 3] при толщине пол-

ки колонны tf = 16 мм < 0,6 tст = 0,6 · 36 = 21,6 мм из условия, что минимальный катет шва принимается не более 1,2tmin = 1,2 · 16 = 19,2 мм.

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:

Предельно допустимая высота hстmax = 85βf kf = 85 · 0,7 · 1,3 = 77,35 см.

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 440х440 мм. Строганную опорную плиту привариваем к фрезерованному торцу стержня колонны угловыми сварными

швами катетом kf = 9 мм [2, табл. 38, прим. 3].

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

где Rр – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности,

Rр = Run / γm = 37 / 1,025 = 36,09 кН/см2, здесь Run = 37 кН/см2 – нормативное временное сопротивление стали С245 при t = 2…20 мм [2, табл. В.3]; γm – ко-

эффициент надежности по материалу, γm = 1,025 [2, табл. 3]; lсм – длина сминаемой поверхности, принимаемая lсм = b/f ,гб+ 2tпл = 21 + 2 · 2 = 25 см, но

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

Поскольку толщина опорного ребра получается более 20 мм, то принимаем опорное ребро из стали С255 с нормативным сопротивлением стали по

временному сопротивлению Run = 37 кН/см2 при толщине t = 20…40 мм [2, табл. 3].

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

толщину опорного ребра tр = 28 мм.

Ребро привариваем к ветвям сквозной колонны угловыми швами электродами Э42 [2, табл. Г.1].

Катет шва назначаем по [2, табл. 38, прим. 3] при толщине стенки ветви колонны tw = 8 мм < 0,6 tр = 0,6 · 28 = 16,8 мм из условия, что минимальный катет шва принимается не более 1,2tmin = 1,2 · 8 = 9,6 мм. Принимаем катет шва kf = 10 мм с учетом принятого в дальнейшем расчете усиления стенки

ветвей пластинами. Так как βf Rwf = 0,7 · 18 = 12,6 кН/см2 < βz Rwz = 1 · 16,65 = = 16,65 кН/см2, то расчёт ведем по металлу шва.

Высоту опорного ребра определяем из условия размещения угловых сварных швов:

где Rs = 0,58Rу = 0,58 · 23 = 13,34 кН/см2, здесь Rу = 23 кН/см2 – расчетное

сопротивление по [2, табл. В.3] при tр = 28 мм; ns = 2 – количество срезов ребра оголовка.

Прочность опорного ребра обеспечена.

Проверяем стенку ветви сквозной колонны на срез по граням крепления

Поскольку проверка не выполняется, то назначаем усиление стенок ветвей колонны в пределах высоты опорного ребра путем приварки пластин.

128

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 колонны 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.

11. Рабочие чертежи балочной клетки

Результаты конструктивных расчетов элементов балочной клетки оформляются в графическом виде на рабочих чертежах. На рис. П5.24 показан состав чертежа формата А1 и рекомендуемое расположение его содержимого. Примеры выполнения чертежей представлены на рис. П5.25–П5.38.

129