Материал: Балочная клетка

Н/м² =65,49МПа< 182,7 МПа.

Сопротивление швов срезу должно быть не меньше силы Т, т.е. см. Отсюда требуемая толщина шва:

,                       

где    - поперечная сила в опорном сечении балки;

- двусторонние швы;

- меньшее из произведений глубины проплавления на расчетное сопротивление, принимаемое по условному срезу шва или по срезу металла на границе оплавления шва;

 - зависит от того, как произойдет разрушение шва:

- по шву,

- по границе сплавления.

МПа (табл. 56 СНиП II-23-81*);  (табл. 34* СНиП II-23-81*);

МПа - min.

МПа (табл. 51* СНиП II-23-81*);

 (табл. 34* СНиП II-23-81*);

МПа

Разрушение считаем по шву м = 9 мм.

Принимаем по табл. 38* СНиП II-23-81* мм.

Принимаем проволоку Св-08А, тип электрода Э-42.

.8 Расчет опорной части балки

Исходные данные:

сечение балки на опоре h_w x t_w =1830x14 мм, b_f x t_f = 300x30 мм;

·   опорная реакция балки F = Q_max =2483кН;

Расчетные характеристики материала и коэффициенты

Опорные ребра балки выполняем из стали С255 по ГОСТ 27772-88, для которой R_y = 240 МПа, R_un = 370 МПа (табл. 51* СНиП II-23-81*), R_p = 336 МПа, (табл. 52* СНиП II-23-81*).

Опорную часть балки конструируем с торцевым опорным ребром.

Расчет конструкции опорной части балки.

Главная балка опирается на колонну с помощью опорного ребра. Размер опорного ребра определяется из расчета на смятие торца ребра:

,

где    кН;

МПа - расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности;

м² = 70 см² - площадь опорного ребра.

Ширина опорного ребра принимается равной ширине пояса, а толщину определяем по формуле:

,

где    - коэффициент, учитывающий примыкание ребра не по всей плоскости.

м = 3,03 см.

Принимаем толщину опорного ребра мм.

Выступающую вниз часть опорного ребра принимаем м.

Опорный участок балки проверяется на устойчивость как условный опорный стержень, включающий в площадь сечения опорное ребро и часть стенки балки, шириной:

м = 7,4 см                           

и длиной, равной: .

Проверка опорного ребра на устойчивость производится по формуле:

,

где    - коэффициент снижения расчетного сопротивления, зависящий от гибкости стержня и стали.

см⁴;

см²;

см;

;

, ;

МПа< 230 МПа.

Устойчивость опорного участка балки обеспечена.

Рассчитываем прикрепление опорного ребра к стенке балки двусторонними швами с помощью полуавтоматической сварки проволокой Св-08А (ГОСТ 8050-76)

Предварительно находим параметры сварных швов и определяем минимальное значение

 R_wz = 20,5

.

Определяем катет сварных швов, исходя из его прочности и максимальной допустимой длины.

см

Принимаем =10 мм.

Проверяем длину расчетной части шва

см < =183 см                                                      

Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами.

Рис. 2.8. Схема опорной части балки

2.9 Проектирование укрупнительного стыка главной балки

Произведем сварной монтажный стык. Сжатый пояс и стенку соединим прямым швом, а растянутый пояс - косым швом, под углом 60^О, так как на монтаже физические способы контроля затруднены. Такой стык равнопрочен основному сечению балки и может не рассчитываться. Стык изображен в графической части работы.

Рис. 2.8 К расчету монтажного стыка

.10 Примыкание балок настила к главной балке

Строительная высота, получаемая при поэтажном сопряжении запроектированных элементов получается больше заданной, следовательно, принимаем сопряжение балки настила с главной балкой в одном уровне на болтах.

Балки настила к главной балки крепим поперечным рёбрам, привариваемым к стенке главной балки.

Исходя из размеров балок настила и реакции опоры необходимо подобрать сечение поперечного ребра.

,

м² = 2,18 см² - площадь сечения поперечного ребра.

Так как площадь сечения поперечного ребра очень мала из конструктивных соображений принимаем минимально возможную толщину листа равную 6 мм, и высоту равную 30 см.

Крепление рёбер жесткости к стенке осуществляем сваркой с катетом шва =4 мм.

Определим длину шва по формуле:

,

где опорная реакция балки;

 - коэффициент исполнения шва (0,7);

 - катет шва;

 - расчётная длина шва;

 - количество швов;

 - расчётное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва.

м

Так как нагрузка по длине шва распределяется неравномерно, , тогда

см

Прочность шва обеспеченна. По конструктивным соображениям принимаем шов по всей длине ребра.

3. Подбор сечения колонны

Исходные данные:

·   отметка верха настила H = 10 м;

·   материал - сталь С245;

·   толщина настила t_sh = 7 мм;

·   высота главной балки h_mb = 189 см;

·   реакция главной балки V_mb = Q_mb,max =2479,7;

·   главная балка опирается на колонну сверху.

3.1 Определение расчетной длины колонны

Геометрическую длину колонны находим с учетом глубины заделки h_b = 0,7 м.

l_c =H - t_sh - h_fb+0,6 =10 -0,007 - 1,89 + 0,6 =8,703 м.

3.2 Определение продольной силы

Рассчитывается средняя колонна, на которую опираются две главные балки (см рис 3.1). Расчетная продольная сила определяется по формуле

N = 2V_mb +Q_балки = 2×2479,7+87,6= 5047 кН

.3 Подбор сечения стержня колонны

Колонну сквозного сечения проектируем из двух прокатных профилей, соединенных планками.

Определяем требуемую площадь сечения колонны, принимая в первом приближении гибкость λ= 60.

Условная гибкость  которой соответствует (по табл. 72 СНиП [СНиП II-23-81*]) коэффициент продольного изгиба φ_х = 0,820

По сортаменту двутавр (ГОСТ 8239-89) принимаем 2[№30К3, у каждого A₁ = 138,72 см²;_f1 = 30 см; J_x1 = 23910 см⁴; i_x1 = 13,12 см; J_y1 = 7881 см⁴.

Проверяем устойчивость колонны относительно материальной оси х:

Принимаем φ = 0,779; λ_с=1; отсюда

Запас:

Расчет относительно свободной оси у - у

Определяем расстояние между ветвями колонны из условий равноустойчивости колонны в двух плоскостях .

Расстояние между ветвями должно быть не меньше величины:

где    - ширина полки ветви колонны, см;

см - расстояние между ветвями, необходимое для окраски внутренней поверхности стержня.

По формуле (3.3) имеем:

Расстояние между центрами тяжести сечения ветвей колонны мм.

Момент инерции сечения относительно оси y:

Радиус инерции сечения:

см.

Гибкость сквозного стержня:

.

Задаемся высотой планки d=50, толщиной t_d=1 см, а также гибкостью ветки λ₁=30.

Момент инерции сечения планки относительно собственной оси х:

Радиус инерции ветви относительно собственной оси (по сортаменту)

; .

Расстояние между осями планок ;

.

 и следовательно приведенная гибкость

Условная приведенная гибкость .

Проверка: .

.4 Расчет планок

Определяем условную поперечную силу по ф (23) п. 5.8. [СНиП II-23-81*].

Усилия в планках определяем по ф (24) и (25) [СНиП II-23-81*]:

Q_s = Q_fic/2 =32,33 / 2 = 31,166 кН

Принимаем высоту угловых швов для крепления планок к ветвям колонны k_f = 1 см, для ручной сварки - электрод Э42. Расчетная длина шва l_w= h_s - 1=49 см. Расчетное сопротивление наплавленного металла R_wf = 18 кН/см² по табл. 56 [СНиП II-23-81*]. По таблице 34* [СНиП II-23-81*] принимаем β_f = 0,7, коэффициент условий работы шва γ_wf = 1.

Момент сопротивления и площадь сечения шва:

Прочность шва проверяем по формуле:

Прочность сварных швов, необходимых для крепления планок к ветвям, обеспечена. Заведомо обеспечена и прочность планок.

3.5 Расчет оголовка

Оголовок колонны состоит из опорной плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны. Опорная плита передает давление от двух главных балок на ребра оголовка и фиксирует проектное положение балок при помощи монтажных болтов.