7. Соединение главной и второстепенной балок

1. Болтовое соединение:

Второстепенную и главную балки соединяем на болты М16.

Несущая способность одного болта на срез:

где γ_b –коэффициент условий работы соединения, который следует принимать по т. 35* [2], γ_b= 0,9 (класс точности В);

А_b– площадь сечения болта, которую следует принимать по т. 62* [2], А_b=2,01 (для диаметра болта d= 16мм);

n_s – число расчетных срезов одного болта, n_s=1;

R_bs – расчетное сопротивление болтов на срез, принимаем по таблице 58* [2], класс прочности принимаем равный 8.8, R_bs =320МПа;

Несущая способность на смятие листов:

где R_p – расчетное сопротивление смятию элементов, соединяемых болтами, который следует принимать по т. 59* [2],сталь

С235 при t [2-20мм], R_un=360 МПа,

R_p =475МПа;

γ_b –условий работы соединения, который следует принимать по т. 35*

[2] ,γ_b= 0,9 (класс точности В);

∑t_min – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении, ∑t_min =9мм;

d– диаметра болта, d= 16мм;

т.е. принимаем 5 болтов.

8. Расчет сварных швов, крепящих полку к стенке

Для сварки стали С255 принимаем по т. 55* [2] , электроды Э42А по ГОСТ 9467-75* с δ_в =420 МПа

для одной полки - статический момент одной полки.

βf=1,1 по т. 34* [2];

Rwf =180МПа, методические указания, стр. 11.

γwf=1, методические указания, стр. 11.

Принимаем катет равный 6 мм.

9. Расчет опорного ребра.

Участок стенки составной балки над опорой должен укрепляться опорным ребром жесткости и рассчитываться на продольный изгиб из плоскости как стойка высотой ls = h, нагруженная опорной реакцией Vr. В расчетное сечение включается, кроме опорных ребер и часть стенки.

Участок балки над опорой укрепляется опорным ребром жесткости. Площадь опорного ребра определяется из условия смятия торца.

где Vr – реакция главной балки, N;

Rр – расчетное сопротивление стали смятию, определяется по т. 1* [2];

bh – принимаем равной bf1 , bh =21см;

, назначаем с учетом сортамента на листовую сталь ГОСТ 82-70*, t_S=20 мм;

Принимаем bh = 21см, t_S=20 мм

Проверка

где А – расчетная площадь стойки, равная:

,

φ – коэффициент продольного изгиба, определяемый по т. 72 [2], в зависимости от гибкости:

lef = h, h – высота главной балки, lef = 130см;

где Ix – для расчетного сечения;

Тогда

Путем интерполяции соответствующих данных т. 72 [2], находим коэффициент φ,

Принимаем φ = 0.933;

10. Расчет и конструирование колонн

Определение расчетной сжимающей силы на колонну производим суммированием опорных реакций главных балок:

где k1 = 1,01 – 1,03 – коэффициент, учитывающий собственный вес колонны,

V – опорная реакция главной балки;

Геометрическую длину колонны lk, определяем по формуле:

где – отметка верха плиты настила;

– толщина плиты, равная

h – высота главной балки на опоре;

(0,4 ÷ 0,6)м – величина заглубления верха фундамента относительно отметки чистого пола.

Расчетные длины колонны:

где – коэффициенты приведения длины колонны, устанавливаются по СНиП II-23-81*. табл.71,а

_Тогда

Стержень колонны конструируем в виде сварного составного двутавра. Требуемую площадь сечения колонны, определяем по формуле:

где φ – коэффициент, на этапе компоновки определяем по предварительно заданной гибкости , значение которой принимаем по графику( [4], стр.14, рис.7) . При N =2958 кН, , тогда φ = 0,8604.

– принимаем для толщин стали С255 при t = 10 –20мм,

Используя сравнительно постоянную зависимость между радиусом инерции и габаритами сечения, оцениваем ориентировочные размеры двутавра ( стр. 13 [4]) :

, , где

тогда

Так как принимаем .

b_f, h назначаем с учетом сортамента на листовую сталь ГОСТ 82-70*,

Толщину стенки колонны назначаем из условия обеспечения местной устойчивости.

,

где – предельная гибкость устойчивой стенки колонны - величина зависящая от гибкости колонны, следуя рекомендациям для назначения ,вычисляем , a принимаем 48 по графику рис.8 (стр.15 [4])

Тогда,

t_W – назначаем с учетом сортамента на листовую сталь ГОСТ 82-70*,

Требуемую площадь пояса колонны определяем по формуле:

Толщину пояса колонны , с учетом местной устойчивости, определяем по формуле:

,

где – предельная гибкость пояса колонны, следуя рекомендациям,

назначаем используя график рис.9 стр.15 [4],

при , принимаем

Тогда , , ,

Должно выполняться условие :

t_f – назначаем с учетом сортамента на листовую сталь ГОСТ 82-70*, ;

1. Проверка сечения колонны

Для принятого сечения определяем фактические геометрические характеристики , и проводим проверки.

10

392

420

, где

14

420

14

,

,

Проверка общей устойчивости выполняется по формуле:

где – определяется по максимальной величине из λ_x и λ_y;

, ;

– принимаем, путем интерполирования данных т.72 [2];

принимаем , тогда

Далее проверяем местную устойчивость стенки колонны, она устойчива если:

, где - предельная приведённая гибкость устойчивой стенки определяемая по т. 27 [2];

– условная гибкость колонны, определяем по формуле:

;

, , что 2,

Следовательно

39,2<49,5 – устойчивость стенок колонн обеспечена.

Стенку колонны укреплять поперечными ребрами жесткости не следует, согласно пункту 7.21* [2]:

Проверку местной устойчивости пояса, производим по формуле:

где – предельная приведённая гибкость устойчивой стенки определяемая по т. 29* [2];

;

т.к. _, устойчивость полок колонн обеспечена.

Проверку гибкости колонн, производим по формулам:

,

где|λ| – предельная гибкость колонн, определяем определяемая по т. 19* пункт 4 [2];

|λ| = 180 - 60•α ,( если α  0.5) ,

где , что  0.5

Поэтому , |λ| = 180 – 60*0,913 = 125,22

Тогда, , гибкость колонн обеспечена.

2. Расчет оголовка колоны

где принимаем по т. 51 [2],

,

где bs – ширина опорного ребра балки ;

t – толщина опорной плиты колонны, t = 20мм.

R_yn – для С255 с t_S =[20,40мм]

t_S – назначаем с учетом сортамента на листовую сталь ГОСТ 82-70* , t_S = 36мм.

а) По металлу шва:

- несущая способность 1 см шва.

где β_f – коэффициент проплавления, следует принимать согласно пункту 11.2* стр. 36 [2] ( т. 34* [2]), β_f =0,7;

_{kf −катет шва, принимается по наименьшей толщине свариваемых элементов, но kf ≥ 6мм, kf =10мм;}

Для сварки стали С255 полуавтоматической сваркой принимаем по т. 55* [2], по ГОСТ 8050-50 марку проволоки Св-08Г2С;

γ_wf , γ_wz – коэффициент условий работы шва, следует принимать согласно пункту 11.2* стр. 36 [2], γ_wf = γ_wz =0,85;

R_wf − принимаем по т. 56 [2], R_wf =215 МПа.

б) По металлу границы сплавления:

где β_z – коэффициент, принимаемый по т. 34* [2], β_z =1;

R_wz – расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления, принимаем по т. 3 [2];

R_un =370МПа, для С255 по т.51* СНиП II-23-81*,

_{kf −катет шва, принимается по наименьшей толщине свариваемых элементов, но kf ≥ 6мм, kf =10мм;}

,

где h– высота сечения колонны;

Максимальная длина сварного шва:

h_S – назначаем с учетом сортамента на листовую сталь ГОСТ 82-70* ,

h_S = 600мм.

Принимаем: t_S = 36мм; h_S = 600мм; bs =250мм.

Условие местной устойчивости:

Проверяем ребро на срез:

Проверяем стенку колонны на прочность по срезу в сечениях, где примыкают консольные ребра:

Толщина стенки t=10мм, не удовлетворяет условиям, поэтому в оголовке стенку делаем, t=36мм