4.12. Проектирование узла опирания балки настила на главную балку

Схема опирания изображена на рис. 4.13:

Рис.4.13. Узел опирания балки настила на главную балку

Принимаем диаметр болтов ⌀20 мм. Диаметр отверстий под болты ⌀21 мм. Класс точности болтов – В, класс прочности – 5.8 (R_ср = 2000 кг/см², R_см = 4350 кг/см²).

Несущая способность одного болта определяется меньшим значением из следующих 2 формул:

N_ср = π * d_б² / 4 * R_ср = 3,14 * 0,02² / 4 * 2*10⁷ = 6280,0 кг;

N_см = d_б * δ_min * R_см = 0,02 * 0,0052 * 4,35*10⁷ = 4524,0 кг.

Требуемое количество болтов определяется по формуле:

п_б = N / (N_min * γ_b * γ_c) = 5202,2 / (4524,0 * 0,9 * 1) = 1,3;

где N – опорная реакция балки настила;

γ_b – коэффициент условия работы болтового соединения (γ_b = 0,9).

Принимаем количество болтов равным п_б = 2.

4.13. Проектирование опорного узла главной балки

Опирание главной балки на колонну – верхнее с торцевым расположением опорного ребра (см. рис. 4.14).

Рис.4.14. Узел опирания главной балки на колонну

Определение габаритов условного таврового сечения:

b_ор = b_п^изм = 0,2 м;

S = 0,65 * δ_ст * (E / R_y)^½ = 0,65 * 0,012 * (21*10⁹ / 25*10⁶)^½ = 0,226 м;

δ_ор = N / (b_ор * R_см) = 80.061,8 / (0,2 * 4,35*10⁷) = 0,0092 м.

Принимаем δ_ор = 16 мм.

Проверка устойчивости условного таврового элемента:

l_р = μ * h_ст = 1 * 1,4 = 1,4 м;

А^t = b_ор * δ_ор + δ_ст * S = 0,2 * 0,016 + 0,012 * 0,226 = 60*10^-4 м²;

I^t = (b_ор³ * δ_ор + S * δ_ст³) / 12 = (0,2³ * 0,016 + 0,012³ * 0,226) / 12 = 10,7*10^-6 м⁴;

r = (I^t / А^t)^½ = (10,7*10^-6 / 60*10^-4) ^½ = 0,042 м;

λ = l_р / r = 1,4 / 0,042 = 33,2;

ϕ = 0,92 (табл. 72 СНиП);

σ = N / (ϕ * А) ≤ R_y * γ_c;

σ = 80.061,8 / (0,92 * 60*10^-4) = 14,1*10⁶ кг/м² ≤ 25*10⁶ * 1 = 25*10⁶ кг/м².

Условие прочности выполняется.

Проверка прочности сварного шва:

l_w = h_ст – 2Δ – 10мм = 1400 – 2*50 – 10 = 1290 мм;

где l_w – длина сварного шва;

Δ – расстояние от полок главной балки до сварного шва.

k_f^тр = 1,2 * δ_min = 1,2 * 12 = 14,4 мм;

Принимаем катет сварного шва равным k_f = 16 мм.

σ = N / (2 * β_f * k_f * l_w) ≤ R_wf * γ_c;

σ = 80.061,8 / (2 * 1,1 * 0,016 * 1,29) = 1,8*10⁶ кг/м² ≤ 18,5*10⁶ * 1 = 18,5*10⁶ кг/м².

Условие прочности выполняется.

5. Расчет центрально-сжатой колонны

5.1. Компоновка сечения колонны

Колонна принята двухветвевая, из швеллеров, соединенных накладками. Геометрическая длинна колонны L = 7200 мм. Компоновка сечения представлена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Компоновка сечения колонны

Подбор сечения колонны относительно оси X (см. рис. 5.2) с заданной гибкостью λ_х = (60…70):

l_x = L * μ_x = 7,23 * 1 = 7,23 м;

ϕ_x = 0,75 (табл. 72 СНиП);

Вот здесь N = 2Qmax, т.е. дальше вся записка посчитана неправильно!!!

А_тр^[] = N / (ϕ_x * R_y * γ_c) = 80.061,8 / (0,75 * 2500*10⁴ * 1) = 42,7*10^-4 см².

По сортаменту принимаем составное сечение из 2х швеллеров №22.

Проверка принятого сечения:

λ_х = l_x / r_x^[] = 7,2 / 8,89*10^-2 = 81;

ϕ_x = 0,68 (табл. 72 СНиП);

σ = N / (ϕ_x * А^[]) ≤ R_y * γ_c;

σ = 80.061,8 / (0,68 * 53,4*10^-4) = 2205*10⁴ кг/м².

Условие прочности выполняется.

Компоновка принятого сечения относительно оси Y:

λ_y^прив = ( (λ_y^тр)² + (λ_y1)² )^1/2 = (81² + 30²)^1/2 = 86;

где λ_y^тр – требуемая гибкость ветвей колонны (λ_y^тр = λ_х);

λ_y1 – предельная гибкость отдельной ветви на участке между связями в свету из условия потери общей устойчивости (λ_y1 = 30);

r_y^тр = l_y / λ_y^прив = 8,3*10^-2 м.

с^тр = 2 * ( (r_y^тр)² – (r_y^[)² )^1/2 = 2 * ( (8,3*10^-2)² – (2,37*10^-2)² )^1/2 = 0,16 м.

B = с – 2*k = 0,16 – 2 * 0,06 = 0,04 м.

Принимаем B по конструктивному минимуму B = 0,1 м.

Определение геометрических характеристик составного сечения колонны произведено с помощью программы «Конструктор Сечений» программного комплекса SCADsoft (см. рис.5.3 и табл. 5.1):

Рис. 5.3. Сечение колонны

Табл.5.1. Геометрические характеристики сечения колонны

	Параметр	Значение	Единицы измерения
A	Площадь поперечного сечения	53,4	см2
Wu+	Момент сопротивления относительно оси U	511,489	см3
Wv+	Момент сопротивления относительно оси V	383,636	см3
Iu	Максимальный момент инерции	6751,658	см4
Iv	Минимальный момент инерции	4220	см4
iu	Максимальный радиус инерции	11,244	см
iv	Минимальный радиус инерции	8,89	см

Проверка принятого сечения:

λ_y = l_y / r_y^[] = 7,2 / 11,244*10^-2 = 64;

ϕ_y = 0,78 (табл. 72 СНиП);

σ = N / (ϕ_y * А^[]) ≤ R_y * γ_c;

σ = 80.061,8 / (0,78 * 53,4*10^-4) = 1992*10⁴ кг/м².

Условие прочности выполняется.