Балочная клетка

    

;

    где ;

    Проверяем ослабление нижнего сечения пояса  отверстиями под болты  (на 3 мм больше диаметра болта). Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка:

    

;

    Проверяем прочность ослабленного сечения:

     ;     (2.25)

      – усилие в поясе 6083,84 кН;

      – количество болтов в  сечении – 8;

      – количество болтов по одну сторону стыка – 16.

    

;

    

;

    Так как условие выполняется, принимаем n=20 шт.

    

Рисунок 2.5 – Монтажный стык на высокопрочных болтах

8. Расчёт  и конструирование  опорных и сопрягаемых  узлов балок

    Конструкция опорного ребра принята согласно (Рисунок 2.6).

    Определим площадь смятия опорного ребра из условия:

     ;     (2.26)

    где ;

      – расчетное сопротивление  стали смятию, определяемое формулой:

    

    

    Принимаем ширину ребра  .

    

Рисунок 2.6 – Схема опорного ребра

    Тогда толщина ребра    ;

    Назначаем сечение опорного ребра  .

    Проверим  устойчивость опорной части балки:

     ;    (2.27)

    где A_s – площадь сечения, работающего на смятие (ребра и части стенки), определяемая по формуле: 

    Определяем  геометрические характеристики сечения  и гибкость:

    

    

    

;

    Определяем  согласно [1]: ;

    Таким образом  

    

.

    Условие выполняется.

    Расчет  сварного шва крепления опорного ребра.

    Крепление опорного ребра проектируем двусторонними  швами полуавтоматической сваркой проволокой Св–08А.

    Расчётное значение катета шва, прикрепляющего опорное ребро к стенке балки, определяется по следующим формулам: 

    при срезе по металлу шва

     ;    (2.28)

    при срезе по металлу границы сплавления

     ;   (2.29)

    где β_f=0,7 и β_z=1,0 – коэффициенты, принимаемые при сварке элементов из стали с пределом текучести до 530 МПа (5400 кгс/см2) по [1];

    γ_wf и γ_wz – коэффициенты условий работы шва, равные 1 во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах I1, I2, II2 и II3.

    R_wf и R_wz – расчётные сопротивления сварных соединений угловых швов при срезе соответственно по металлу шва и металлу границы сплавления по [4]:

    

    где R_wun – нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению, для проволоки Св–08А принимаем равным 410МПа;

      – коэффициент надежности по материалу шва, следует принимать равными 1,25 при значениях R_wun не более 490 МПа (5000 кгс/см²);

    

,

    Вычислим  расчётное значение катета шва:

    по  металлу шва 

    по  металлу границы сплавления 

    Выполним проверку конструктивных ограничений:

     где принимается равным меньшей из толщин свариваемых элементов, в нашем случае

      – минимальный катет шва, по [4] принимаем мм.

    Таким образом, принимаем  мм.

    Также должно выполняться следующее условие:

    

    Таким образом, данное условие выполняется.

    Окончательно  принимаем  мм.

3. Расчёт  и конструирование  центрально сжатой колонны

1. Выбор расчётной схемы  и типа сечения  колонны

    Выбор расчетной схемы заключается  в установлении геометрической и  расчетной длин, способов закрепления  концов и определения нагрузки, действующей  на оголовок колонны (Рисунок 3.1).

    

Рисунок 3.1 – Расчётная схема колонны

    Величина  расчетной нагрузки:

    

;

    Длина колонны составит:

    

;

    Расчетная длина колонны:

    

    Принимаем сплошное сечение колонны. Материал колонны – сталь .

2. Подбор  сечения и конструктивное оформление стержня  колонны

    Величина расчетной нагрузки . Изначально зададимся гибкостью . При величине величина согласно [1].

    

    Принимаем сечение колонны сплошным из двутавра 40К5; геометрические характеристики:

    

    Расчет  относительно оси  х.

    

;

    

;

    Расчет  относительно оси  .

    

.

    

;

    

.

    Проверка  обеспечения местной  устойчивости стенки колонны.

    Стенка  колонны устойчива, если условная гибкость стенки меньше или равна предельной условной гибкости . В соответствии с [1] предельная условная гибкость равна:

    

;

    

.

    Следовательно, стенка устойчива.

    Проверка  обеспечения устойчивости поясов колонны.

    Устойчивость  поясных листов центрально-сжатых элементов  следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса сжатого пояса (полки)  не превышает значения предельной условной гибкости пояса .

    В соответствии с [1] предельная условная гибкость равна:

    

;

    

.

    Т. о. устойчивость поясных листов (полок) колонны обеспечена.

    Считаем сечение колонны верно подобранным (Рисунок 3.2).

    

Рисунок 3.2 – Сечение сплошной колонны

3. Расчёт  и конструктивное оформление базы с  траверсой и консольными  рёбрами

    Принимаем фундамент из бетона класса осевому сжатию.

    f_ctk=1,1 Мпа – нормативное сопротивление бетона растяжению;

    g_с=1,5 – частный коэффициент безопасности бетона;

      – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию;

      — расчетное сопротивление бетона растяжению;

    a=1 – коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки;

    w_u – коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии, .

    

;

    

;

    Требуемая площадь опорной плиты:

    

;

    Назначаем толщину траверсы t_t=10 мм; вылет консольной части плиты c=100 мм. 

    Ширина  плиты:

     ; Принимаем В_pl=70 см.

    Требуемая длина бетонной плиты:

    

;

    Принимаем плиту с размерами в плане 700 х 720 мм (Рисунок 3.3).

    Среднее напряжение в бетоне под плитой:

    

.

    

Рисунок 3.3 – База колонны

    Определяем  изгибающие моменты для участков 1, 2, 3.

    Участок 1: опёрт на четыре канта:

    

;

    Расчётный момент:

    

;

    Участок 2: опёрт на три канта:

    

;

    

;

    По  максимальному моменту на участке  2 требуемая толщина плиты:

    

;

    Принимаем .

    Для крепления траверсы к колонне  применяем полуавтоматическую сварку проволокой Св-08Г2С.

    Угловой шов крепления траверсы к колонне  рассчитываем по границе сплавления, т.к.

    

.

    где и - коэффициенты глубины проплавления шва т. 4.2 [2];

      – расчётное сопротивление  по металлу шва;

     ;

      – временное сопротивление  свариваемости стали;

      – коэффициенты условий  работы сварного шва;

    Высоту  траверсы находим по длине сварных  швов, необходимых для прикрепления её к стержню колонны. При четырех  вертикальных швах катетом 1 см ее высота составит:

    

;

    

;

    Принимаем высоту траверсы 80 см и толщину 1 см.

4. Конструирование и расчёт оголовка колонны

    Принимаем толщину опорной плиты  (Рисунок 3.4).