5.9. Конструирование и расчет опорной части главной балки

Передача нагрузки от главной балки, установленной сверху на колонну, осуществляется через торцевое опорное ребро (возможен вариант передачи опорной реакции балки через ребра, опорная поверхность которых совмещается с осью полки сплошной колонны или ветви сквозной). Торец ребра рассчитывается на смятие, для чего он строгается. Выступающая часть а не должна быть больше 1,5t_r (рис. 5.12) и обычно принимается 15 – 20 мм.

Расчет ребра производится на усилие F_b, равное опорной реакции балки:

Определяем площадь торца ребра из условия прочности его на смятие:

_{Ar = brtr = Fb/(Rpγc) = 1033,59 / (33,6 · 1) = 30,76 см}²_,

где R_p = 33,6 кН/см² – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки), принимаемое по табл. 2.4 для класса стали С255 с R_un = 370 МПа.

По конструктивным соображениям рекомендуется размеры опорного ребра принимать: t_r ≥ 16 мм; b_f1 ≥ b_r ≥ 180 мм.

Задавшись толщиной опорного ребра t_r=16 мм, определяем его ширину:

Принимаем ребро из листа 20016 мм с площадью A_r = 32 см².

Из условия обеспечения местной устойчивости толщина выступающей части ребра b_r,ef не должна превышать:

где b_r,ef ≈ b_r /2 = 200 / 2 = 100 мм.

Рис. 5.12. К расчету опорной части балки

Опорная часть главной балки из своей плоскости (относительно оси z-z) проверяется на устойчивость как условная центрально-сжатая стойка с расчетной длиной, равной высоте стенки . Расчет на устойчивость стойки сплошного сечения при центральном сжатии выполняют по формуле

где φ – коэффициент устойчивости при центральном сжатии принимаемый в зависимости от условной гибкости по табл. 6.1 для типа кривой устойчивости "с" (табл. 5.10).

Расчетное сечение условной стойки включает в себя площадь опорного ребра A_r и площадь устойчивого участка стенки, примыкающего к ребру, шириной

Определяем характеристики стойки:

– площадь

A_s = A_r + ct_w = 32 + 22,85 · 1,2 = 59,42 см2.

Таблица 5.10

Характеристики кривых устойчивости

Тип сечения			Тип кривой устойчивости	Значение коэффициентов
				α	β	λmax
			a	0,03	0,06	3,8
			b	0,04	0,09	4,4
			c	0,04	0,14	5,8

– момент инерции

– радиус инерции

– гибкость

_{λz = hw / iz = 150 / 4,24 = 35,38.}

– условная гибкость

Производим проверку:

где φ = 0,878 – коэффициент устойчивости при = 1,2.

Опорная часть балки устойчива.

Прикрепление опорного ребра к стенке балки осуществляем механизированной сваркой в среде углекислого газа проволокой Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70* для сварки стали класса С255 (см. табл. 2.5, 2.7 и 3.6):

Расчет сварного шва производится на прочность по металлу шва или по металлу границы сплавления.

Сравниваем:

следовательно, сварные швы рассчитываем по металлу границы сплавления.

Условие прочности сварных угловых швов, работающих на срез:

откуда определяем катет шва

Принимаем шов с k_f = 7 мм, что больше k_f,min = 5 мм по табл. 3.3.

Проверяем максимальную длину расчетной части шва:

укладывается в конструктивную длину шва, равную высоте стенки. Ребро привариваем к стенке по всей высоте непрерывными швами.

Главные балки скрепляются на опоре между собой через две прокладки суммарной толщиной, равной конструктивному зазору, и с колонной монтажными болтами диаметром 16 – 20 мм, фиксирующими проектное положение балок. Болты взаимного сопряжения балок размещаются в их нижних зонах, что позволяет считать его шарнирным, так как допускается некоторый поворот опорного сечения балок за счет податливости болтового соединения.