4.3.2. Расчёт узлов опирания главной балки на колонну

В курсовой работе опирание главной балки на оголовок колонны осуществляется пристроганной площадкой нижнего пояса (рис.8).

На опоре балки действует опорная реакция R_A^гл.б., восприятие которой предусматривается через опорные рёбра, нижние плоскости которых строгают для плотной пригонки к нижнему поясу балки. Для пропуска внутренних закруглений прокатных двутавров в рёбрах срезают углы, что уменьшает их ширину по торцу на40 мм(рис.8).

Рис.8. Узел опирания главной балки на колонну.

Ширину опорных рёбер b_sпринимают кратной5 мм, задаваясь её величиной из условия:

b_s  0,5(b – t_w), см, (4.5)

где b – ширина пояса главной балки,см,

t_w = d – толщина стенки главной балки,см.

Толщину опорных рёбер назначают из условия смятия торцов, принимая во внимание срезы углов:

,см, (4.6)

где R_p– расчётное сопротивление смятию торцевой поверхности,R_p=R_u(табл.9 приложений)кН/см² (1 МПа=0,1 кН/см²).

Найденную толщину опорного ребра проверяют на местную устойчивость, окончательно увязывая её с сортаментом листовой стали (табл.8 приложений):

,см.(4.7)

Далее проверяют устойчивость опорной части балки из плоскости стенки, рассматривая её как условный, шарнирно опёртый стержень. Высота условного стержня принимается равной высоте стенки балки. Площадь его поперечного сечения, включающая кроме опорных рёбер ещё и часть стенки балки, участвующей в восприятии опорной реакции R_A^гл.б. (рис.8), определяется по формуле:

,см². (4.8)

Осевой момент инерции, радиус инерции и гибкость такого стержня будут, соответственно, равны:

,см⁴; (4.9)

,см; (4.10)

, (4.11)

где h_w = h – 2t, см (см. рис.8).

По найденной гибкости _sxопределяется коэффициент продольного изгиба_s (по табл.14 приложений) и выполняется проверка:

,кН/см².(4.12)

5. Расчёт центрально-сжатой колонны

В курсовой работе следует запроектировать стальную колонну среднего ряда, на которую с двух сторон опираются главные балки (рис.9,а). В данной курсовой работе предусматривается расчёт колонны сплошного сечения, выполненного из двух швеллеров, сваренных по высоте (рис.9,в).

Расчетная схема колонны представляет собой шарнирно закрепленный центрально сжатый стержень, нагруженный сосредоточенной силойN_c (рис.9,б).

Рис.9. Узел опирания главной балки на колонну: а – конструктивная схема; б – расчётная схема; в – конструктивное решение стержня колонны.

5.1. Определение усилий в колонне и подбор сечения

Определяется сосредоточенная сила N_c, численно равная удвоенной опорной реакции главной балки R_A^гл.б.:

N_c=2R_A^гл.б.,кН. (5.1)

В соответствии с условиями закрепления концов колоны определяется расчетная длина ее стержня l_ef. При этажном сопряжении балок (рис.9,а):

l_ef = l_с =(H + h_bc –h –h_bn –h_b),см, (5.2)

где  – коэффициент расчетной длины, для колонны с шарнирно закрепленными концами принимается равным1;

l_с – геометрическая длина колонны (расстояние от верха фундамента до низа главной балки),см;

H – отметка верха балочной клетки, см;

h_bc – заглубление базы колонны, принимается в пределах 40…50см;

h – толщина железобетонной плиты настила,см;

h_bn – высота балки настила,см;

h_b– высота главной балки,см.

Далее производится подбор сечения колонны. Определяется требуемая площадь сечения стержня колонны:

,см², (5.3)

где  – коэффициент продольного изгиба, предварительно принимается равным 0,6…0,8;

R_y – расчетное сопротивление проката (табл.9 приложений), кН/см² (1МПа =0,1 кН/см²);

_с – коэффициент условий работы, в курсовой работе принимается равным 1.

Вычисляется требуемая площадь одного швеллера:

,см², (5.4)

после чего по величине А_с^тр.1по сортаменту (табл.12 приложений) подбирается номер прокатного швеллера, и выписываются характеристики его сечения:b_f (ширина полки), d, t, A, i_x,,I_y,, z₀, а также масса1погонного метра вкг (g₄).

Для принятого сечения производится расчёт относительно материальной оси х, определяется гибкость колонны: