Расчет узла примыкания балок настила к сварной балке в одном уровне

 

При определении высоты главной балки (см. п.2.2.1) возможно, что рациональным окажется сопряжение балок в одном уровне (рис.10) В связи с этим потребуется рассчитать и запроектировать соответствующий узел сопряжения.

Рассчитаем и законструируем такой узел применительно к заданным в примере нагрузкам и подобранным сечениям балки настила (см. п.1, вариант 1, расчет балки настила, рис.3) и главной балки. Схема узла сопряжения, включающего болтовое и сварное соединения, приведена на рис.22. Принимаем болты нормальной точности диаметром 20 мм класса прочности 5,8. Диаметр отверстий 23 мм. По таблице 11 и 13 прил.2: расчётное сопротивление болтов срезу R_bs = 21 кН/см²; расчётное сопротивление смятию элементов, соединяемых болтами класса точности В R_bр= 47,5 кН/см².

Площадь сечения болта А = pd²/4=3,14×2²/4=3,14 см².

Несущая способность болта, имеющего один срез:

N_bs=R_bs×g_b×A=21×0,9×3,14=59,3 кН,

где g_b - коэффициент условий работы соединения, принимаемый по табл.12 прил.2.

 

Рисунок 22- К расчету узла сопряжения балок

Несущая способность по смятию более тонкого элемента (ребра):

N_вр=R_вр×g_b×d×St=47,5×0,9×2,0×0,8=68,4 кН,

где d - наружный диаметр стержня болта; St - толщина элементов, сминаемых в одном направлении.

Так как N_bs< N_вр, то необходимое количество болтов подбираем по срезу по усилию F=Pl/2=25,3×6/2=75,9 кН, где F - опорная реакция балки настила.

Требуемое количество болтов:

n

Принимаем 2 болта(рис.22).

Проверяем прочность накладки на срез по площади сечения нетто (A_н):

t = F/A_н = 75,9/(1,0(26-2,3×2)) = 3,6 кН/см² < R_s=13,9 кН/см².

Проверяем прочность сварных швов на совместное действие момента (F×е) и сдвигающей силы F (рис.22). Приближённо считаем, что усилие распределяется между обоими швами поровну. Вычислим эксцентриситет е = 204+10+50-50= 214 мм =21,4 см.

Принимаем катет шва равным меньшей из толщин соединяемых элементов, k_f = 8мм. Сварка выполняется вручную электродами Э42. По табл.3 прил.2, табл.4,39[2] находим, что R_wf=180 МПа = 18 кН/см², b_f=0,7, b_z=1,0, R_wz=0,45R_un=0,45×380=171 МПа = 17,1 кН/см²

b_f ×R_wf=0,7×18=12,6 кН/см² < b_z ×R_wz=1,0×17,1=17,1 кН/см².

Так как b_f ×R_wf<b_z ×R_wz, то проверку выполняем только по металлу шва.

Напряжение в швах (двух) от сдвигающей силы:

t(F)= ,

где l_w - длина шва, равная ширине накладки.

Напряжения в швах от момента (швы работают на изгиб):

t(M)= ,

где - момент сопротивления шва.

Проверяем прочность шва:

кН/см²<R_wf=18кН/см²

 

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНО СЖАТЫХ КОЛОНН

В балочных (рабочих) площадках для поддержания перекрытий широко применяются центрально сжатые колонны.

Колонны передают нагрузку на фундамент и состоят из трех частей:

- оголовка, на который опирается вышележащая конструкция;

- стержня, основного конструктивного элемента, передающего нагрузку от оголовка к базе;

- базы, передающей нагрузку от стержня на фундамент.

Центрально сжатые колонны бывают сплошными и сквозными.

Сплошные колонны

Обычно сечение сплошной колонны проектируют в виде широкополочного двутавра, прокатного или сварного, наиболее удобного в изготовлении с помощью автоматической сварки и позволяющего просто осуществлять примыкание поддерживаемых конструкций. Сечения сплошных колонн могут быть открытыми (рис.23,а-д) и замкнутыми (рис.23,е-и).

Чтобы колонна была равноустойчивой желательно гибкости относительно главных осей сечения иметь одинаковыми, т.е. l_у = l_х. Равноустойчивыми в двух направлениях являются колонны крестового сечения, составленного из двух уголков или трех листов (рис.23,в,г).

При одинаковых габаритах крестовое сечение колонн обладает меньшей гибкостью, чем двутавровое, т.к. его радиусы инерции i_x = i_y = 0.29b больше, чем у двутавра i_y = 0.24b. Весьма рациональны колонны трубчатого сечения с радиусом инерции i=0.35d_ср., где d_ср. - диаметр окружности по оси листа, образующего колонну

 

Рисунок23- Сечения сплошных стержней

 

Сквозные колонны

Стержень сквозной центрально сжатой колонны обычно состоит из двух ветвей (швеллеров или двутавров), связанных между собой решетками (рис.24, а-в).

Ось, пересекающая ветви, называется материальной. Ось параллельная ветвям называется свободной.

Расстояние между ветвями устанавливается из условия равноустойчивости стержня.

Швеллеры в сварных колоннах выгоднее ставить полками внутрь (рис.24,а), т.к. в этом случае решетка получается меньшей ширины и лучше используется габарит колонны.

В сквозных колоннах из двух ветвей необходимо обеспечивать зазор между полками ветвей (100-150мм) для возможности окраски внутренних поверхностей.

 

Рисунок 24- Сечения сквозных стержней

Решетки обеспечивают совместную работу ветвей стержня колонны и существенно влияют на устойчивость колонны в целом и ее ветвей. Применяются решетки разнообразных систем: из раскосов (рис. 25, а); из раскосов и распорок (рис.25,б); в виде планок (рис.25,в).

Сквозные колонны в курсовом проекте рекомендуется выполнять состоящими из двух ветвей из швеллеров или двутавров, соединённых планками.

 

Рисунок 25- Типы решеток сквозных стержней.