4.6. Розрахунок з’єднання поясів із стінкою

Розглянемо два варіанти з’єднання поясів із стінкою.

Варіант1, коли крок ребер жорсткості становить . Оскільки не виконується умова в) перелічених вище вимог, з’єднуємо пояс із стінкою двобічними кутовими швами.

Значення на опорі, відкореговане з урахуванням власної ваги балки

.

Статичний момент поясу:

Момент інерції зменшеного перерізу дорівнює

.

В перерізі 1-1 діє тільки , в перерізі 2-2 діють спільно і F. Очевидно, що в перерізі 2-2 зусилля будуть найбільшими і він буде розрахунковим.

Зсуваючі зусилля:

;

вертикальне зусилля від дії локальних напружень:

.

Рівнодіюче значення зсуваючого зусилля за формулою:

.

Відповідно до норм проектування [1] зварювання виконуємо дротом Св-80А з

, для сталі С245 за [1, табл.51*] маємо ; тоді ; і - для ручного напівавтоматичного зварювання відповідно до [1, табл.34*]. Оскільки виконується умова

,

розрахунки проводимо лише за металом шва. Приймаючи , отримуємо необхідну висоту катета шва:

.

Приймаємо мінімальний катет шва .

Варіант 2, коли крок ребер жорсткості становить .

В цьому випадку можливо прийняти однобічні шви. Зсуваюче зусилля при : -див. вище. Тут , бо дійсна епюра Q є ступінчатою.

Катет шва:

.

Конструктивно приймаємо мінімальний катет шва .

4.7. Розрахунок опорного ребра

Опорна реакція балки:

Матеріал - сталь С245 з розрахунковим опором ; розрахунковий опір сталі зім’яттю

Приймаємо ширину ребра , тоді, знаходимо потрібну товщину ребра із умови зім’яття торцьової поверхні:

.

Конструктивно з урахуванням сортаменту приймаємо товщину ребра . Розмір виступаючої частини ребра приймаємо .

Перевіряємо опорну частину на стійкість із площини балки (із площини стінки) як умовний центрально-стиснутий стержень таврового перерізу з площею, яку обчислюємо за формулою:

.

Гнучкість стержня:

.

Тут:

- товщина стінки балки;

- висота стінки балки.

При знайдемо .

Перевіряємо стійкість умовної стійки за формулою:

.

Стійкість опорної частини балки як умовного центрального стисненого стержня забезпечена.

Умовна гнучкість цього стержня відносно осі “Y-Y”:

.

Граничне значення звісу ребра до його товщини за формулою:

.

У нашому випадку:

-

- місцева стійкість ребра забезпечена.

Опорне ребро прикріплюється до стінки двобічними кутовими швами. Матеріал для зварювання беремо, як і для поясних швів.

Мінімальний катет шва за формулою:

.

Приймаємо .

Перевіряємо вимогу . Умова виконується і остаточно приймаємо . Конструктивно цими швами варимо по всій висоті з’єднання опорного ребра із стінкою.

5. Проектування та розрахунок колони суцільного перерізу

5.1. Підбір перерізу колони

Стискаюча сила

.

Тут

n=2- кількість головних балок, які cпираються на середню колону;

- опорна реакція головної балки.

Геометричну довжину колони обчислюємо за формулою:

Розрахункові довжини колони відносно головних осей її перерізу визначаємо за формулою:

.

За [1, табл.50*] для колони приймаємо сталь С235 з ; .

Задаємось орієнтовно гнучкістю колони в межах 60..100; приймемо, наприклад, та знайдемо коефіцієнт поздовжнього згину .

Маємо необхідну площу перерізу колони:

.

Необхідний радіус інерції:

Радіус інерції двотаврового перерізу:

,

звідки знаходимо потрібну ширину полиці:

.

Із умови загальної стійкості колони необхідно, щоб:

тобто

Використовуючи стандартні розміри широкополосної сталі, остаточно приймаємо

Граничне значення відношення звісу полиці до її товщини обчислюємо за формулою:

,

де умовна гнучкість

Якщо величина звісу полиці

,

то необхідна товщина полиці із умови її місцевої стійкості буде становити:

.

Звичайно товщину полиці приймають не менш 10мм.

На практиці зварні двотаври мають перерізи з розмірами , що є оптимальним для центрально-стиснутих колон. Ураховуючи це, приймаємо (рис.5.1).

Рис. 5.1.Складений суцільний переріз колони

Необхідна площа стінки:

.

Оскільки для забезпечення стійкості колони достатньо лише площі поясів, розміри стінки призначаємо конструктивно.

Висоту стінки маємо автоматично, вона безпосередньо випливає з рис.5.1:

.

Товщину необхідно визначити з умови місцевої стійкості стінки. При знаходимо граничне значення :

,

звідки маємо потрібну товщину стінки:

.

При цьому маємо

.

Звичайно товщину стінки менше 6мм не приймають, тому беремо .

Скомпонований переріз має остаточні розміри, які позначені на рис.5.1.

Обчислюємо геометричні характеристики прийнятого перерізу:

площа перерізу

;

моменти інерції

,

;

радіуси інерції

Гнучкості:

;

За розрахункову беремо .

Відповідна умовна гнучкість

Перевіряємо місцеву стійкість полиць:

У нас фактичний звіс полиць

,

і

- місцева стійкість полиць забезпечена.

Перервіряємо місцеву стійкість стінки . Граничне співвідношення:

Оскільки фактично маємо , місцева стійкість стінки забезпечена.

Перевіряємо загальну стійкість колони, для чого при визначаємо :

.