3.5. Розрахунок поясного шву.

Розрахунок поясного шву, за допомогою якого пояси головної балки приєднуються до її стінки, виконують в перерізі з максимальною поперечною силою – в опорному перерізі.

Для визначення розрахункової площини зварного шва обчислимо наступну величину за виразом:

,

де для випадку автоматичного заводського зварювання при положенні зварного шва “в човник” і передбачуваного катету шва до 16 мм коефіцієнти _f = 1,1 і _z = 1,15 за табл. 1.12.2 ДБН [2],

розрахунковий опір кутового зварного шва R_wf = 180 МПа = 18 кН/см² (для сталі класу С285) – табл. Ж.2¹ дод. Ж ДБН [2].

Оскільки отримана величина більше 1, то необхідний катет зварного шва слід визначати у площині металу межі сплавлення при статичному навантаженні на головну балку за виразом:

см = 1,1 мм,

де кількість кутових поясних швів n = 2,

R_wz = 0,45  R_un = 0,45  380 МПа = 171,0 МПа = 17,10 кН/см² – розрахунковий опір зварного шву за металом границі сплавлення за табл. 1.3.3 ДБН [2].

У випадку розрахунку зварного шва у площині наплавленого металу необхідно використовувати інший розрахунковий вираз:

.

Отримане значення катету зварного шва необхідно узгодити із допустимими мінімальними катетами за табл. 1.12.1² ДБН [2]. При цьому обирається значення катету більше за розраховане і не менше вказаного в таблиці. Крім цього прийнятий катет зварного шва має бути не більше за 1,2t_w.

В нашому випадку відповідно до табл. 1.12.1 ДБН [2] остаточно приймемо катет поясного шва для головної балки k_f = 5 мм.

4. Колона

У цьому розділі курсового проекту необхідно виконати розрахунок центрально-стиснутої колони. Розглядається центральна стійка, розташована по вісях 2-Б (рис. 1), оскільки вона є найбільш навантаженою. Як і для головної балки, поперечний переріз колони не вдається підібрати відповідно до сортаменту – сортаменту не вистачає. Тому рекомендується проектувати колону складеного зварного поперечного перерізу з окремих сталевих листів.

Зазвичай виникнення пластичних деформацій в колонах балкових кліток є небажаним, тому відповідно до класифікації за ДБН [2], такий елемент відноситься до 1-го класу.

Відповідно до ДБН [2] центрально-стиснута колона при відсутності динамічних навантажень має відповідати чотирьом основним вимогам:

• міцності за нормальними напруженнями;

• загальної стійкості;

• гнучкості;

• місцевої стійкості елементів перерізу.

Розрахунок такої колони виконується наступним чином.

4.1. Визначення розрахункових характеристик сталі.

Спочатку визначимо розрахункові характеристики сталі, з якої буде виготовлено колону. Оскільки передбачається використання листової сталі, то її розрахункові характеристику будуть аналогічними до прийнятих для головної балки:

- нормативний опір R_un = 380 МПа = 38 кН/см²;

- розрахунковий опір R_y = 260 МПа = 26 кН/см²;

- модуль пружності Е = 2,06  10⁵ МПа = 20 600 кН/см².

4.2. Визначення навантажень.

Визначимо навантаження, які діють колону. Навантаженням на колону є стискаюче зусилля від реакцій розташованих вище головних і другорядних балок, а також власної ваги головної балки. Додатково враховується власна вага самої колони.

Реакцій від розташованих вище балок визначаються від двох другорядних балок і двох головних балок тільки для граничного значення навантажень за виразом:

кН;

Граничне значення навантаження від власної ваги головної балки було розраховано раніше і дорівнює q_m^L = 3,675 кН/м.

Характеристичне значення навантаження від власної ваги колони на даному етапі може бути встановлено лише наближено, оскільки переріз колони поки ще невідомий. Рекомендується приймати це значення в залежності від довжини колони наступним чином:

кН для довжин L^к = 8,0 – 9,0 м;

кН для довжин L^к = 9,0 – 10,0 м.

Довжина колони у випадку поверхового обпирання головної балки на колону і обпирання другорядної балки на головну в одному рівні (рис. 18) розраховується за виразом:

см = 8,36 м = 836 см,

де виступаюча частина опорного ребра приймається конструктивно  = 20-40 мм.

Рис. 18. Висоти опорних елементів над колоною.

Тоді в нашому випадку приймемо для розрахованої довжини колони кН.

Граничне значення навантаження від власної ваги колони буде дорівнювати:

кН,

де _fm – коефіцієнт надійності за граничним значенням навантаження для навантаження від власної ваги сталевих елементів визначається за табл. 5.1 ДБН [4].

Сумарне стискаюче зусилля для розглядуваної колони дорівнює:

кН.

Розрахунок колони проводиться в два етапи. Спочатку виконується компонування поперечного перерізу колони, а потім – його перевірка на виконання необхідних вимог за ДБН [2].