Геометрические характеристики сечения

Момент инерции сечения:

Радиус инерции сечения:

Гибкость:

Отношение погонных жесткостей:

,

поэтому приведенная гибкость находится по формуле:

(см. табл. 7 [3])⁴;

,

следовательно, проверку относительно свободной оси можно не делать.

Расчет планок

Расчет соединительных планок выполняется на условную поперечную силу Q_fic.

где  = 0,5777 – коэффициент продольного изгиба, принимаемый для стержня в плоскости соединяемых элементов.

Условная поперечная сила Q_fic распределяется поровну между планками, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси у - у.

Поперечная сила, приходящаяся на планку одной грани:

Q_s = 0,5  Q_fic = 0,5  17,3 = 8,65 кН.

Изгибающий момент и поперечная сила в месте примыкания планки (рис. 15):

Соединительные планки привариваются к полкам швеллера угловым швом с катетом шва k = 7 мм.

Сварка полуавтоматическая в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С, d = 1,4 – 2 мм.

По табл. 56 (ГОСТ 2246-70^*).

R_wf = 215 МПа, R_wz = 0,45  370 = 166,5 МПа;

по табл. 34^*[3]

_f = 0,9; _z = 1,05;

тогда _f  R_wf = 0,9  215 = 193,5 МПа > _zR_wz = 1,05  166,5 = 175 МПа.

Необходима проверка по металлу границы сплавления.

Расчетная площадь шва:

A_w = k_f  l_w = k_f  (b_p – 2  k_f) = 0,7  (19 – 2  0,7) = 12,32 см.

Момент сопротивления шва:

Напряжения в шве от момента:

Напряжения в шве от поперечной силы:

Проверяется прочность шва по равнодействующему напряжению:

3. Конструирование и расчет оголовка колонны

Принимается плита оголовка толщиной t_пл = 25 мм (конструктивно). Давление главных балок передается через ребро, приваренное к стенке колонны четырьмя угловыми швами (рис. 16, шов А). Сварка полуавтоматическая в среде углекислого газа проволокой Св-08ХГ2СДЮ, d = 1,4…2 мм. R_wf = 215 МПа, R_wz = 0,45  R_un = 0,45370 = 166,5 МПа.

Определяется необходимая длина участка смятия ребра:

b_см = b_p + 2 t_пл = 0,19+ 20,025 = 0,24 м.

Толщина опорного ребра находится из условия смятия:

Принимается t_p = 12 мм.

Длина опорного ребра l_p (высота оголовка) находится из условия размещения сварных швов, обеспечивающих передачу усилия N = 950 кН с ребра на стенки ветвей колонны. Принимается катет шва k_f = 7 мм < 1,2 t_min = 1,2  6 = 7,2 мм (t_min = t_w – толщина стенки швеллера).

По табл. 34^* _f = 0,9, _z = 1,05, так как _f  R_wf = 0,9  215 =193,5 МПа > _z R_wz =  1,05  166,5 = 175 МПа.

Принимается l_p = 20 см = 0,2 м.

Проверяется стенка швеллера на срез вдоль ребра:

Необходимо местное усиление оголовка путем замены участка стенки швеллера в пределах высоты оголовка более толстой вставкой. Принимается ее толщина 14 мм, а длина l_вст = l_p +100 мм = 200 + 100 = 300 мм = 0,3 м.

Торец колонны фрезеруется после ее сварки, поверхности плиты строгаются, поэтому швы крепления ребра и плиты можно не рассчитывать. По табл. 38^* [3] принимается конструктивно минимально допустимый катет шва k_f = 8 мм. Конец ребра укрепляется поперечным ребром, размеры сечения которого принимаются 120  10 мм.