Расчет и проектирование стальных конструкций балочной клетки (стр. 4 из 5)

см²;

По таблице 16 прил. Б находим путем интерполяции

кН/см²<R_y=24 кН/см².

Проверяем местную устойчивость опорного ребра

см;

Подбираем размер катета угловых швов по формуле:

откуда

см = 7 мм, где

кН/см²; кН/см²;

Проверку по металлу границы сплавления делать не нужно, так как

. Принимаем мм.

3.9 Конструирование и расчет укрупнительного стыка балки

Рисунок 14 – Схема монтажного стыка на высокопрочных болтах

Принимаем болты диаметром 20 мм из стали 40Х «Селект», отверстия диаметром 23 мм. Тогда

кН/см², A_bn = 2,45 см². Способ подготовки поверхности – газопламенный без консервации, способ регулирования натяжения – по углу поворота гайки. Для этих условий коэффициент трения μ = 0,42, регулятор натяжения g_h=1,02. Тогда расчетное усилие на один болт

Q_bh=

= 0,7×110×2,45×0,42/1,02 = 77,7 кН.

Стык поясов перекрываем накладками из стали С245 сечением 550×12 с наружной и 2×260×12 с внутренней стороны поясов. При этом суммарная площадь сечения накладок

см², что несколько больше площади сечения поясов.

Усилие в поясах

кН.

Требуемое количество болтов в стыке поясов

Принимаем 18 болтов. Ставим их, как показано на рис. 14, в соответствии с требованиями

Стык стенки перекрываем парными накладками из листа t =10 мм. Болты ставим в двух вертикальных рядах с каждой стороны стыка на расстоянии в ряду a=100 мм (максимально допустимое расстояние

мм. Число болтов в ряду 16 шт. мм. Момент, приходящийся на стенку, равен

кН×м;

Проверяем прочность болтового соединения на сдвиг

кН.

4. Расчет и конструирование колонны

4.1 Подбор сечения сплошной колоны балочной площадки

В соответствии с заданием принимаем сплошное сечение колонны. Принимаем шарнирное закрепление концов колонны (коэффициент μ=1). Материал – сталь класса С235, лист t = 4÷20 мм. R_y= 23 кН/см².

Геометрическая длина колонны равна отметке верха настила (из задания) за вычетом толщины настила t_н, высоты балки настила и главной балки h_г.б., с учетом выступающей части опорного ребра 2 см, заглубления колонны ниже отметки чистого пола на 0,6 м. с учетом μ=1 составляет

м.

Усилие в колонне

кН.

Рисунок 17 – К определению расчетной длины колонны

Определяем ориентировочную требуемую площадь сечения по формуле (4.1) при

g_с = 1

см²

Проектируя колонну с гибкостью, равной примерно l=60, найдём наименьшие размеры h иb_f

см

см

Поскольку ширину колонны b_fне рекомендуется принимать больше высоты h, а толщину стенки принимают обычно

мм и толщину поясов , то компонуем сечение колонны с см.

Принимаем:

пояса – 2 листа 420×15 мм, площадью 2A_f=2×42×1,5=126,0 см²

стенка – 1 лист 460×10 мм, площадью A_w=4,6×1.0=46.0см², рис. 18

Площадь сечения колонны

см².

Рисунок 18 – Сечение сплошной колонны

Находим геометрические характеристики принятого сечения:

см⁴;

см;

см.

Гибкость колонны в обоих направлениях будет соответственно равна:

По большей из гибкостей находим коэффициент продольного изгиба

(табл. П.Б.16) и проверяем устойчивость стержня колонны

кН/см²<R_y=23 кН/см².

Недонапряжение составляет

< 5%

Местная устойчивость стенки стержня колонны обеспечена. Таким образом, подобранное сечение удовлетворяет требованиям общей и местной устойчивости и может быть выполнено с помощью автоматической сварки.

Поперечные ребра не требуются т.к.

.

4.2 Конструкция и расчет оголовка колонны

Принимаем плиту оголовка толщиной t_пл= 25 мм и размерами 530x420 мм. Давление главных балок передается колонне через ребро, приваренное к стенке колонны четырьмя угловыми швами Д. Сварка полуавтоматическая, в углекислом газе, проволокой Св‑08Г2С,

кН/см², кН/см², β_f=0,7 β_z=1,0.

Принимаем ширину ребер 200 мм, что обеспечивает необходимую длину участка смятия

мм. Толщину ребер находим из условия смятия

см=25 мм.

Рисунок 21 – Оголовок колонны

Принимаем t_p = 25 мм. Длину ребра l_р находим из расчета на срез швов Д его прикрепления. Примем k_f =10 мм. Тогда

см.

Принимаем l_p=51 см. При этом условие

см выполнено. Шов Е принимаем таким же, как и шов Д. Проверяем стенку на срез вдоль ребра

кН/см²>R_s=13,3 кН/см².

Необходимо устройство вставки верхней части стенки. Принимаем ее толщину t_вст=25 мм, а длину

мм.

кН/см²<R_s=13,3 кН/см².

Торец колонны фрезеруем после ее сварки, поэтому швы Г можно не рассчитывать По табл. 6 прил. Б принимаем конструктивно минимально допустимый катет шва k_f = 7мм. Стенку колонны у конца ребра укрепляем поперечными ребрами, сечение которых принимаем 100x8 мм.