2.6. Проектирование укрупнительного стыка главной балки

Укрупнительный стык устраивается в середине пролета балки, что позволяет получить два одинаковых отправочных элемента. Стык проектируется сварным (рис.14),

Вариант сварного укрупнительного стыка требует следующих конструктивных и технологических мероприятий:

1. Сжатый пояс и стенку соединяют прямым швом встык, а растянутый пояс – косым швом (тангенс угла наклона линии стыка к оси пояса равен 2), так как на монтажной площадке физические способы контроля затруднены. Такой стык равнопрочен основному сечению балки и может не рассчитываться.

2. Участки поясных швов длиной по 500…700 мм от стыка оставляют на заводе не заваренными.

3. Сварку стыка следует производить в последовательности, указанной цифрами на рис.14 (во избежание больших сварочных напряжений).

4. Следует предусмотреть разделку кромок свариваемых деталей и зазоры в стыке.

Рис. 11. Сварной стык главной балки

3. Расчет и конструирование колонны

3.1. Расчетная схема. Расчетное усилие

Колонны рабочей площадки рассчитываются как центрально-сжатые стержни по формуле

N/(A)R_Y_C , (9)

где -минимальный коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости от максимальной гибкости (_X или _Y) и расчетного сопротивления стали R_Y по табл.72[1].

При расчете главной балки было принято шарнирное сопряжение балки с колонной. Горизонтальная несмещаемость верхнего конца колонны обеспечивается системой вертикальных связей. Нижний конец колонны считается закрепленным шарнирно, если анкерные болты крепятся к опорному листу базы, и защемленным, если болты закреплены на траверсах, которые развиты относительно данной оси сечения стержня (рис.11).

Рис. 12. К расчету колонны:а – конструктивные схемы; б – расчетные схемы

За длину стержняH_C принимается расстояние от низа ГБ до низа базы колонны (до верха фундамента):

H_C=h_Н-(t_H+h+a)+h_Б=10,4-(0,008+1,522+0,03)+1=9,84м.

Здесь h_H-отметка верха настила по заданию ; t_H-толщина настила; h-высота сечения главной балки; а - выступающая часть ребра главной балки, которую можно принять равной 30мм; h_Б - заглубление базы колонны ниже нулевой отметки, принимается равным 1,0м.

Расчетная длина колонны H_ef=H_C=1*9,84=9,84м,

где -коэффициент, зависящий от способа закрепления концов сжатого стержня (рис.11). В курсовом проекте закрепление обоих концов принимается шарнирным.

Расчетная сосредоточенная сила N равна двум опорным реакциям ГБ: N=2Q_max=2*203007,4=406014,8кг.

3.2. Компоновка и подбор сечения

Сначала, задавшись приблизительно гибкостью =70…100, находим для соответствующего значения R_Y=2700кг/см² коэффициент =0,6÷0,8, принимаем =0,6 и вычисляем требуемую площадь сечения . . ………..А_ТР=N/R_Y_C=406014,8/*0,6*2700*1=250,6 см²

3.2.1Колонны сквозного сечения

При расчете сквозной колонны следует стремиться к тому, чтобы она была равноустойчива относительно обеих осей (_Х_ef,Y). С этой целью при компоновке сечения из двух двутавров - b0,9h.

Рис. 13. Типы сечений сплошных и сквозных колонн

1) Сначала производится расчет относительно материальной оси x-x. Для этого по требуемой площади принимается по сортаменту соответствующий профиль (2А₁А_ТР)

А₁ =250,6/2=125,3см² .

Принимаем двутавр 60Б1 (ГОСТ 26020-83) .

b0,9h, 0,9*59,3=53,37см. Принимаем b=550мм

Расчет планок.

Ширину планок b_s =(0,5…0,75)b=(0,5…0,75)55см=27,5…41,3см,

Принимаем ширину планок 360мм

Рис. 14. К расчету планок сквозной колонны

Затем нужно распределить планки по всему стержню колонны таким образом, чтобы длина ветви l_В = 40i_z=40*4,83=193 см, где i_z – радиус инерции одного профиля относительно оси, параллельной свободной оси сечения, тогда расстояние между центрами планок . . l=l_В+b_S=193+36=229см.

Толщина планки t_S=(0,01…0,05) b_S =(0,36…1,8)см=16мм.

Расчет планок и их прикрепления выполняется на условную поперечную силу Q_fic=7,15x10^-6(2330-E/R_Y))N/, где  - коэффициент продольного изгиба в плоскости соединительных планок (_Y). Можно принять =_Х (так как _Х_ef). 4,83/0,39h=4,83/0,39*0,593=21, =0,959 при =21 для стали С275.

Q_fic=7,15x10^-6(2330-E/R_Y))N/=

= 7,15*10^-6 (2330-2,06*10⁶ /2700)*406014,8/0,959=4744кг,

Сила среза планки

F_ПЛ=Q_ficl/(2b)=4744*229/2*55=9876кг

Изгибающий момент, действующий на планку в месте ее крепления, М_ПЛ=Q_ficl/4=4744*229/4=271594кгсм.

Планки обычно приваривают к ветвям колонны угловыми швами полуавтоматической сваркой. Назначив _f=0,9, _Z=1,05, R_Wf =200МПа,

R_WZ =175МПа и приняв k_ft_S, k_f =10мм, расчетную длину шва l_W=b_S-10мм=36см-1=35см, проверку прочности швов производим для точки «Б» (рис.17) на совместное действие F_ПЛ и М_ПЛ по металлу шва:

R_Wf,

где _M=M_ПЛ6/(_fk_fl_W²)=271594*6/0,9*1,0*35²=1478кг/см²;

_F=F_ПЛ/(_fk_fl_W)=9876/0,9*1,0*35=314 кг/см².

R_Wf,

2000,

15112000,

Аналогично делается расчет по границе сплавления для _Z и R_WZ.

R_{W Z} ,

где _M=M_ПЛ6/( _Z k _Z l_W²)=

=271594*6/1,05*1,0*35²=1267 кг/см²;

_F=F_ПЛ/( _Z k _Z l_W)=9876/1,05*1,0*35=269 кг/см².

R_{W Z} ,

1750,

12951750,

Условия прочности выполняются.

3) Проверку сечения стержня сквозной колонны относительно свободной оси производим по формуле

N/(2A)  R_Y_C;

406014,8*/2*0,913*135,26=16432700,

где находится по таблице с заменой  на _ef. Значение приведенной гибкости _ef можно определить по формуле _ef===32,8

Здесь _z= µH_c/ i_z _z=1*9,5*100/29,4=32

_B=l_B/i_z40, _B=193/29,4=7,4

i_z=√(I_z+A(b/2)²)/A=√(3154+135,26(55/2)²)/135,26=29,4см.

=0,913 при =32,8 для стали С275.