1.10. Расчет опирания главной балки на колонну

В задании на выполнение курсового проекта может быть указан один из двух вариантов опирания главной балки на колонну – сверху или сбоку, поэтому далее рассмотрен расчет опорных сечений балки для обоих случаев.

Вариант 1. Главная балка опирается на колонну сверху (рис. 1.11).

Требуемая площадь опорного ребра главной балки из условия смятия торцевой поверхности:

(см²),

где кН – опорная реакция главной балки;

кН/см² – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности при наличии пригонки (табл. 2 [6]), а – расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению (табл. В.5 [6]);

(табл. 1 [6]).

Рис. 1.11

Назначаем опорные ребра шириной см. Толщина ребра с учетом среза на см его угла в месте пропуска сварного шва, соединяющего полку и стенку главной балки:

(см).

Принимаем толщину ребра мм, что больше, чем (см) (п. 8.5.17 [6]).

Крепление опорных ребер к поясам и стенке балки выполняем полуавтоматической сваркой в среде СО₂ сварочной проволокой (табл. Г.1 [6]) диаметром мм. Согласно п. 14.1.7 [6], принимаем мм.

Прочность сварных швов, прикрепляющих опорные ребра к стенке балки, проверяем согласно п. 14.1.16 [6]:

- по металлу шва

;

- по металлу границы сплавления

,

где – количество сварных швов;

(см) – максимально возможная расчетная длина шва (п. 14.1.7 [6]);

, (табл. 39 [6]); кН/см² (табл. Г.2 [6]); (кН/см²) (табл. 4 [6]); кН/см² (табл. В.5 [1]); (табл. 1 [6]).

– условие выполняется;

– условие выполняется.

Согласно п. 8.5.17 [6], проверяем опорный участок балки на устойчивость из плоскости балки как стойку (условный опорный стержень), нагруженную опорной реакцией по формуле (7) [6]:

, где

(см²) – площадь условного опорного стержня, причем

(см) по п.8.5.17 [6];

см < ∆ – расстояние от торца балки до опорного ребра;

>0,4 (п. 7.1.3 [1]) – условная гибкость условного опорного стержня;

– гибкость условного опорного стержня;

(см) – радиус инерции условного опорного стержня;

– момент инерции условного опорного стержня.

Коэффициент устойчивости условного опорного стержня находим по формуле (8) [6]. Для этого последовательно находим:

- коэффициенты α и β по таблице 7 [6] для типа сечения «b»: α=0,04, β=0,09;

- параметр δ по формуле (9) [6]:

;

.

– условие выполняется.

Вариант 2. Главная балка опирается на колонну сбоку (рис. 1.12).

Рис. 1.12

Рассчитываем опорное ребро главной балки на смятие торцевой поверхности. Требуемая площадь опорного ребра главной балки из условия смятия торцевой поверхности:

(см²),

где кН – опорная реакция главной балки;

кН/см² – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности при наличии пригонки (табл. 2 [6]) а – расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению (табл. В.5 [6]);

(табл. 1 [6]).

Принимаем опорное ребро шириной см в соответствии с шириной полки главной балки измененного сечения (из условия размещения монтажных болтов минимальная ширина ребра 18см) и толщиной мм. При этом соблюдается условие п. 8.5.17 [6], согласно которому толщина ребра должна быть больше, чем см ( - выступающая часть ребра).

Крепление опорного ребра к поясам и стенке балки выполняем полуавтоматической сваркой в среде СО₂ сварочной проволокой (табл. Г.1 [6]) диаметром мм. Согласно п. 14.1.7 [6], принимаем мм.

Прочность сварных швов, прикрепляющих опорное ребро к стенке балки, проверяем, согласно п. 14.1.16 [6]:

- по металлу шва

;

- по металлу границы сплавления

,

где – количество сварных швов;

(см) – расчетная длина шва (п. 14.1.7 [6]);

, (табл. 39 [6]); кН/см² (табл. Г.2 [6]); (кН/см²) (табл. 4 [6]); кН/см² (табл. В.5 [1]); (табл. 1 [6]).

– условие выполняется;

– условие выполняется.

Согласно п. 8.5.17 [6], проверяем опорный участок балки на устойчивость из плоскости балки как стойку (условный опорный стержень), нагруженную опорной реакцией по формуле (7) [6]:

,

где (см²);

(см) по п.8.5.17 [1];

; ;

(см); (см⁴); – коэффициент устойчивости условного опорного стержня (табл. Д.1 [6] для сечения типа «с» по табл. 7 [6]).

– условие выполняется.

Опорная реакция балки передается с опорного ребра на опорный столик, приваренный к колонне. Толщину опорного столика принимаем 40мм (стандартная толщина), ширину – несколько больше ширины опорного ребра главной балки– 25см. Крепление столика выполняем полуавтоматической сваркой в среде СО₂ сварочной проволокой (табл. Г.1 [6]) диаметром мм. Согласно п. 14.1.7 [1], принимаем мм (по толщине стенки швеллера).

Высоту опорного столика определяем по длине сварных швов, прикрепляющих его к колонне, согласно п. 14.1.16 [6]:

- по металлу шва

;

- по металлу границы сплавления

,

где 1,3 – коэффициент, учитывающий возможность неравномерной передачи опорного давления;

– количество сварных швов;

, (табл. 39 [6]); кН/см² (табл. Г.2 [6]); (кН/см²) (табл. 4 [6]); кН/см² (табл. В.5 [1]); (табл. 1 [6]).

(см);

(см).

Согласно п. 14.1.7 [6], расчетная длина шва должна быть не более (см).

Принимаем высоту опорного столика см.