Конструирование и расчет опорной части балки.

Определение размеров опорного ребра.

Сопряжение балок со стальными колоннами бывает в виде опирания балок сверху и примыкания балок сбоку к колонне. В нашем случае опирание главной балки на колонны происходит сверху. Ребро жесткости для передачи опорной реакции надежно прикрепляют к стенке сварными швами, а торец ребер жесткости либо плотно пригоняют к нижнему поясу балки, либо строгают для непосредственной передачи опорного давления на колонну. Опорная реакция балки:

N = 1285.5 кН

Определяем площадь смятия торца ребра по формуле:

A_р = =35.61 кН/см²

R_p = - расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности, по табл.1 СНиПа II-23-81^*

По табл.51 СНиПа II-23-81^* для стали С255 определим временное сопротивления стали разрыву кН/см²; по табл.2^* СНиПа II-23-81^*

Для стали по ГОСТу 27772-88, находим, что коэффициент надежности по материалу

Принимаем ширину опорного ребра

Тогда толщина ребра t_p ≥ =см²

Принимаем ребро с поперечным сечением 325х14 мм

Тогда площадь сечения А_р = 32,5*1,4 = 45,5 > 39,02 см²

Проверка устойчивости опорного ребра

Проверяем опорную стойку балки на устойчивость. Ширина участка сечения:

b_w = 0.65t_w

Площадь опорной стойки:

А_ст = А_р + b_w t_w = 45,5 + 26,66*1,4 = 82,824 см²

Момент инерции опорной стойки:

J_z = см⁴

Радиус инерции:

= 6,96 см

𝜆 = =

Условная гибкость:

= 𝜆 = 0.78

По табл.72 определяем коэффициент устойчивости: 𝜑 = 0,967

Проверяем выполнение условия устойчивости:

Ϭ = =16.05 <24 кН/см²

Условие устойчивости выполняется.

𝜇 = 0,7 при жестком соединении

2.4 Определение катета сварного шва

R_wf = 0.55кН/см²

- коэффициент надежности по материалу шва.

По таблице 51 СНиП II-23-81^* для стали C255 определим временное сопротивление стали разрыву

R_un = 37 кН/см²

R_wz = 0,45*R_un = 0,45*37 = 16,65 кН /см²

По табл.34 СНиП II-23-81^* для выбранного типа сварки примем соответствующие коэффициенты для расчета углового шва:

β_f = 1,1 – по металлу шва

β_z = 1,15 – по металлу границы сплавления

Определим какое сечение в соединении является расчетным (более опасное) :

β_f R_wf = 1,1*18,04 = 19,84 > β_z R_wz = 1,15*16,65 = 19,15 кН/см²

Определяем катет сварного шва исходя из его прочности и максимально допустимой длины:

K_f =

Для пояса толщиной 36 мм минимальный катет шва K_f = 8мм принимаем 1.1 см

Проверяем длину расчетной части шва:

L_w = 85K_f = 85*1.15*1.1 = 107.53 см < h_w = 159 мм

Расчет производим по металлу границы сплавления.

кН/см²

Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами.

Условие выполняется, прочность швов обеспечена.

2.5Укрупнительный стык главной балки

Проектирование сварного стыка

Соединение балок осуществляется встык. На монтаже сжатый пояс стенку соединяем прямым швом. При этом расчетное сопротивление стыкового соединении на сжатие при ручной сварке по пределу текучести ,

соединение является равнопрочным основному сечению балки.

Растянутый пояс балки соединяем косым швом под углом 60⁰. При этом сварка ведется без применения методов физического контроля качества швов и расчетное сопротивление стыкового соединения на растяжение и изгиб при ручной сварке по пределу текучести = 18 кН/см².

Сварка ведется электродами Э42 ( по ГОСТ 9467-75), выполненными из проволоки сплошного сечения Св-08А. Чтобы уменьшить сварочные напряжения, сначала сваривают поперечные стыковые швы стенки 1 и поясов 2 и 3, имеющие наибольшую поперечную усадку. Оставленные не заваренными на заводе участки поясных швов длиной около 360 мм дают возможность поясным листам несколько вытянуться при усадке швов 2 и 3. Последним заваривают угловые швы 4 и 5, имеющие небольшую продольную усадку.

Проектирование стыка на высокопрочных болтах

Стык устраиваем в середине пролета балки, где M_max = 7225,92 кНм (Q = 0 в середине пролета балки)

Стык осуществляем высокопрочными болтами d = 24 мм из стали 40Х “селект” по ГОСТ 4543-71^*, имеющий = 110 кН/см². Способо обработки соединяемых поверхностей – газопламенный.

Несущую способность одного болта, имеющего две плоскости трения, вычисляем по формуле:

Q_bh = = 111.6 кН

² – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта.

см² – площадь сечения болта нетто

- коэффициент надежности при закручивании болта

- коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества n болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия, и принимаемый равным: 1,0 при n≥10

𝜇 = 0,42 – коэффициент трения при газообработке.

Усилия в поясе

N_f =

Число болтов для прикрепления накладок:

n ≥ = 14.6Принимаем 16 болтов.

Стык стенки

Момент, действующий на стенку:

M_w = M_max* = 7225.92 *= 1152.1кНм

Выбираем расстояние между крайними по высоте рядами болтов

A_max = 1590 – 2*120 = 1350 мм

Коэффициент стыка:

α =

m – число вертикальных рядов болтов на полунакладке.

Из СНиП 2.01.07-85^* находим число болтов по вертикали k/

Принимаем k=10 и α = 2.04>1,91

Окончательно принимаем 10 рядов по высоте с шагом 135 мм.

Проверяем стык стенки:

N_max = == 107.74 <Q_bh = 111.6 кН

Следовательно, еще один ряд болтов не нужен.