3.6 Проектирование стыка главной балки на высокопрочных болтах

Очевидно, что стык необходим по середине балки, где М_max = 535168 кН·см и Q = 0.

По табл. 61 СНиП II-23-81* выбираем высокопрочные болты для соединения d = 24 мм из стали 40Х "селект" с наименьшим временным сопротивлением R_bun = 110 кН/см² и площадью сечения болта нетто A_bn = 3,52 см² (табл. 62). По табл. 36 СНиП II-23-81* определяем, что при газопламенной обработке соединяемых поверхностей и при регулировании натяжения болтов по моменту коэффициент трения  = 0,42, коэффициент надежности _h = 1,12 (при разности номинальных диаметров отверстий и болтов  = 1 – 4).

Расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определим по формуле

,

где R_bh – расчетное сопротивление высокопрочного болта, принимаемое по формуле (3) в СНиПе II-23-81*:

кН/см²;

_b = 1,0 (при количестве болтов больше 10) коэффициент условий работы соединения.

кН.

Стык поясов.

Перекрещиваем тремя накладками каждый пояс балки сечением 55014 мм и 226014 мм. Общая площадь сечения

см² > 55·2,4 = 132 см².

Определим усилие в поясе:

кН.

Количество высокопрочных болтов в соединении стыков поясов:

,

принимаем n = 18 болтов и размещаем их согласно рис. на стр. 40.

Размещение высокопрочных болтов на стыке поясов главной балки.

Стык стенки.

Стенку перекрываем двумя вертикальными накладками сечением 360130010 мм.

Момент, действующий на стенку:

кН·см.

Расстояние между крайними по высоте рядами болтов принимаем:

мм.

Вычислим коэффициент стыка :

,

где m – число вертикальных рядов болтов на полунакладке.

Определяем, что число рядов болтов по вертикали равно 9, что соответствует шагу рядов болтов по высоте 150 мм (8150 = 1200 мм).

Проверим стык стенки по формуле:

кН < Q_bh·k = 204 кН.

Размещение высокопрочных болтов на стыке стенки главной балки.

Проверим ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты диаметром d_o = 26 мм (на 2 мм больше диаметра болта).

Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка, поэтому площадь сечения пояса нетто:

см²,

а площадь сечения пояса брутто:

см².

Согласно п.11.14 СНиПа II-23-81*:

см²,

то есть ослабление пояса можно не учитывать.

Проверим ослабление накладок в середине стыка четырьмя отверстиями:

см²,

следовательно, ослабление накладок можно не учитывать.

3.7 Проектирование сварного стыка главной балки

На монтаже сжатый пояс и стенку всегда соединяют прямым швом встык, а растянутый пояс – косым швом под углом 60⁰, так как при монтаже автоматическая сварка и повышенные способы контроля затруднены. Такой стык будет равнопрочен основному сечению балки и по этому не рассчитывается.

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 500 мм дают возможность поясным листам несколько вытянуться при усадке швов 2 и 3. Последним заваривают угловые швы 4 и 5, имеющие небольшую продольную усадку.

4. Проектирование и расчет колонн

4.1. Расчетная схема и расчетная длина колонны

В качестве расчетной схемы выберем колонну, шарнирно закрепленную с двух сторон. Найдем фактическую длину колонны l, при высоте фундамента 500 мм:

мм.

Расчетная длина колонны равна: см.

где  - коэффициент расчетный длины, определяется по табл. 71,а СНиПа II-23-81*.

Р асчетная схема центрально-сжатого стержня колонны.

4.2. Определение продольной силы в колонне, выбор типа сечения колонны

Опорная реакция в главной балке равна Q = 1337,92 кН, а продольная сила в колонне равна

N = 21337,92+0,8·l_k = 3299,36 кН, используем колонну сплошного типа сечения. Примем, что сечение будет двутавровым, сваренным из трех листов.

4.3. Подбор сечения, проверка общей устойчивости колонн и местной устойчивости стенки и полок

Материал колонн – сталь С275. Для нее по табл. 51 СНиПа II-23-81* определим, что для t до 20 мм расчетное сопротивление растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести R_y = 26 кН/см².

По формуле 7 СНиПа II-23-81* имеем, что Найдем по формуле:

Примем  = 71, тогда  = 0,739,

см².

Т.к. см см, примем b_f = 460 мм, h_w = 560 мм.

Для того, чтобы воспользоваться формулой пункта 7.14 СНиП II-23-81*, определим значение

тогда согласно табл. 27 СНиП II-23-81* получим, что:

см,

принимаем t_w = 9 мм.

Тогда см², необходимая площадь поясов равна:

см²,  см,

принимаем мм.

Проверим местную устойчивость полки колонны по табл.29 СНиП II-23-81*:

,

где , т.к.

см²,

см⁴, 

местная устойчивость полки не обеспечена.

Увеличиваем до мм.

, т.к.

см²,

см⁴, 

местная устойчивость полки обеспечена.

Проверяем напряжение по подобранному сечению:

Подобранное сечение удовлетворяет требованиям общей устойчивости.

Сечение колонны со сплошной стенкой.

Проверим местную устойчивость стенки колонны. Стенка колонны устойчива, если условная гибкость стенки меньше или равна предельной условной гибкости , т.к. 1,07 < 1,47  стека устойчива.