5.4. Расчёт оголовка колонны.

Конструкция оголовка колонны должна обеспечить принятое ранее шарнирное крепление балки на опорах. Самым простым способом реализации шарнирного опирания является постановка балки на колонну сверху, что обеспечивает простоту монтажа. Расчетным элементом при таком опирании является ребро поддерживающее плиту оголовка, толщину которой назначают конструктивно в пределах 20 ÷ 25 мм.

Толщину ребра оголовка определяют из условия сопротивления на смятие под давлением:

t_p =

где: l_p - длина участка смятия:

см

N - опорное давление главной балки;

Rp - расчетное сопротивление смятия, принимаемая равной Run:

Run = 38.00 по табл. 51* СНиП II-23-81* «Стальные конструкции», при листовом прока-

те С245 толщиной 20÷40 мм.

t_p =

принимаем ребро толщиной t_p = 16 мм.

Швы, крепящие ребро к плите должны быть рассчитаны на действие той же силы N. Определим необходимую высоту швов из условия их прочности:

- по металлу шва:

2.27

- по границе сплавления:

1.7

где: см.

Максимальная высота катета шва принимается равной:

где: t – наименьшая толщина свариваемой детали (принимаем толщину швеллера).

Принимаем k_f = 0,9 см.

Необходимая длина швов:

- по металлу шва:

- по границе сплавления:

Назначим высоту ребра из условий размещения сварных швов hp = 45 см, при этом следует иметь ввиду, что эти швы по отношению к линии действия усилия N являются фланговыми, а их длины назначаются не более:

6. Расчёт сопряжения балок настила с главной.

Крепление балок настила к ГБ предусматривается с помощью опорных столиков. Столик воспринимает всё опорное давление балки F_a, которое передается на ГБ. Торец балки настила крепится к стенки ГБ на болтах уголками или непосредственно к её поперечным рёбрам жесткости. Такой узел – шарнирный вследствие податливости всего соединения (изгиба полок уголков, податливости гаек, смещение болтов в отверстии и др.).

Определяем опорную реакцию:

Расчётную длину сварного шва l_w на одной стороне столика вычисляют при усилии F_a ввиду возможной перегрузки одной стороны при неизбежных неточностях во время изготовления и монтажа.

где: β_f = 0,7 – при ручной сварке;

k_f – принимаем 7 мм конструктивно;

R_wf = 1800 кг см2 ;

γ_wf = 1;

γ_с = 1.

Конструктивно принимаем равнополочный уголок 120*8 мм с обрезкой до 40 мм опорной

полки. Длина уголка равна ширине полки двутавра плюс 20 ÷ 30 мм:

125+60=185≈ 190

Для предотвращения изгиба укороченной полки уголка ставим по оси ребро жесткости

t = 8 мм.

Такой же уголок предусматривается на стенке балок настила. Его длину предусматривают из условия размещения двух монтажных болтов. При применении болтов диаметров 16 мм минимальная длина уголка на стенке будет:

4*19+3*19 =133

где: d_o = 19 мм – диаметр отверстия под болты;

2d_o – минимальное расстояние до края элемента;

3d_o – минимальное расстояние между центрами болтов.

Принимаем 160 мм.

Проверяем прочность верхней полки уголка на действие изгибающего момента: считаем, что опорная реакция F_a при прогибе балки действует на внешнюю кромку полки опорного столика с эксцентриситетом e = b'_y = 4 см, а по отношению к внутренней грани

уголка с e' = b'_a - t_a = 4 - 0,8 = 3,2 см, тогда:

M = Fa * e = 59.58 * 4 = 238.35 кHсм;

M' = F *e' = 59.58* 3,2 = 190.656 кHсм;

Требуемый момент сопротивления опорного столика:

W =

Для полки, усиленной ребром жесткости t = 8 мм, W рассчитывают, определяя последовательно площадь таврового сечения с полкой вверху:

Статический момент сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести полки:

S_f = =0.8*9*4.9= 35.3

Расстояние 1 z от оси полки до центра тяжести сечения:

Момент инерции сечения:

Момент сопротивления сечения:

- верхней части:

- нижней части:

Что больше, чем требуемый W=10,6 см³, т.е. условие прочности удовлетворяется. Если не ставить ребро жесткости, то толщина полки уголка должна быть , a ,что неэкономично, поэтому опорный столик проектируем с усилением полки ребром жесткости.

Проверим прочность сварных швов опорного столика на действие опорной реакции a F и момента

- по металлу шва:

см

kH/см²

Суммарное напряжение в шве составит:

kH/ см²

Расчет по металлу границы сплавления не производим, так как будут ниже, чем по расчету металлу шва.

Вычисленное σ:

kH/ см²

В расчетах лобовых швов вдоль вертикальной полки уголка столика обычно выполняют конструктивно и его работа идет в запас прочности; если же его учесть в расчете, то может оказаться возможным толщину шва t_w немного уменьшить, например до 6 мм вместо 7 мм.

Балки настила к ГБ можно крепить также на болтах к

поперечным ребрам, совмещаемым с ребрами жестко-

сти стенки балки. В этом случае болтовое соединение

рассчитывают из условия прочности на срез и смятие.

Требуемое число болтов диаметром 16 мм нормаль-

ной точности по прочности на срез:

шт

Требуемое число болтов диаметром 16 мм нормаль-

ной точности по прочности на срез:

шт

Принимаем три болта диаметром 16 мм нормальной

точности, отверстия под болты диаметром 19 мм.