3. Конструирование и расчет опорной части балки

Различают два вида сопряжения балок с колоннами – опирание сверху и примыкание сбоку. При опирании сверху сопряжение балок и колонн считается шарнирным, т.е. передающим только опорную реакцию. Передача опорной реакции V = Q_max происходит через опорное ребро, которое приваривают к торцу балки по всему контуру их примыкания угловыми швами (рис. 9).

Рис. 9. К расчету опорной части балки

Ширину опорного ребра принимают равной ширине пояса балки в измененном сечении. Нижний торец ребра выступает за грань нижнего пояса на 20 мм (не более 1,5t_s) и его поверхность фрезеруется с целью плотного опирания на опорную плиту оголовка колонны, поверхность которой строгается.

Опирание ребра рассчитывается по смятию торцевой поверхности по формуле

где b и t – ширина и толщина опорного ребра; R_p – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки), принимается по табл. 52^* [3].

Опорные ребра балок рассчитывают на продольный изгиб из плоскости стенки как условного центрально-сжатого стержня. Расчет ведется на действие опорной реакции. В расчетное сечение этого стержня включается опорное ребро и участок стенки балки шириной . Расчетная длина стержня принимается равной высоте стенки балки h_w.

Для обеспечения местной устойчивости ширина свеса опорного ребра b_ef к его толщине не должна превышать значений, определенных по табл. 29 [3].

Пример

Главная балка опирается на колонну сверху и через опорное ребро, приваренное к торцу балки, передает на нее опорную реакцию V = Q_max = 1 434 кН; R_p = 336 МПа (табл. 52^* [3]).

Принимается конструкция опорной части по варианту (см. рис. 9).

Ширина опорного ребра принимается равной ширине пояса балки b_p = = 280 мм.

Определяется толщина ребра из условия прочности на смятие торцевой поверхности:

Принимается ребро из листа размером 280 х 16 и проверяется устойчивость опорной части:

площадь сечения условной стойки (см. рис. 9, сечение а-а)

где

Вычисляется момент инерции сечения относительно оси х₁ (см. рис. 9), без учета момента инерции участка стенки (ввиду малости), радиус инерции сечения и гибкость стойки с расчетной длиной, равной высоте стенки.

По табл. 72 [3] в зависимости от значений _x1 = 26,7 и R_y = 240 МПа определяется значение коэффициента продольного изгиба  = 0,941.

Проверяется устойчивость опорного ребра:

Проверяется местная устойчивость опорного ребра (табл. 29^*[3]):

Местная устойчивость ребра обеспечена.

Выполняется расчет угловых швов сварного соединения опорного ребра со стенкой (сварка полуавтоматическая сварочной проволокой Св-08ГА, d = 1,4…2 мм). Для этих условий и стали С255: R_wf = 200 МПа (см. табл. 56 [3]); R_wz= = R_un = 370 МПа (см. табл. 51^٭ [3]). _f = 0,9 и = 1,05 ( см. табл. 34 [3]); _wf = 1 (см. п. 11.2 [3]).

по металлу шва:

по металлу границы сплавления:

Минимальный катет шва по табл. 38^* [3] k_{f min} = 5мм.

Минимальный катет флангового шва из условия l_w  85  _f  k_f:

Окончательно принимается катет шва k_f = 8 мм.