Конструкция и расчет опорных частей и поясных швов главных балок

Расчет соединения поясов балки со стенкой

Соединение поясов составной балки со стенкой осуществляется в сварных балках поясными швами, обеспечивающими совместную работу поясов и стенки, тем самым предотвращается при изгибе балки их взаимный сдвиг. Кроме работы на сдвиг при наличии местной нагрузки, действующей на пояс от балок настила в месте, не укрепленном поперечным ребром жесткости, поясные швы испытывают дополнительно срез от местного вертикального давления (рис. 3.18). Соединение выполняется автоматической сваркой угловыми непрерывными швами одинаковой толщины по всей длине балки.

Рис. 3.18. К расчету поясных соединений

Расчет сварного шва производится на усилие, приходящееся на 1 см длины балки, и длина шва соответственно принимается в расчет равной 1 см.

Сравниваем:

Поясные швы при  рассчитываются по металлу границы сплавления по формуле

Следует иметь в виду, что T и V  вычисляются в одном и том же сечении, т.е. там, где σloc ≠ 0. При отсутствии сосредоточенной силы Fb (σloc = 0) второй член под знаком радикала исключается.

При толщине tf = 25 мм (более толстого из свариваемых элементов) конструктивно принимаем для автоматической сварки минимальный катет шва kf,min = 7 мм (см. табл. 3.5).

3.6.9. Конструирование и расчет опорной части главной балки

Передача нагрузки от главной балки, установленной сверху на колонну, осуществляется через торцевое опорное ребро. Торец ребра рассчитывается на смятие, для чего он строгается. Выступающая часть а не должна быть больше 1,5tr (рис. 3.19) и обычно принимается 15 – 20 мм.

Расчет ребра производится на усилие Fb, равное опорной реакции балки:

Определяем площадь смятия торца ребра:

Ar = brtr = Fb/(Rpγc) = 1033,59 / (33,6 · 1) = 30,76 см2,

Принимая ширину ребра равной ширине пояса балки у опоры              bh = bf1 = 240 мм, определяем толщину ребра:

По конструктивным соображениям рекомендуется размеры опорного ребра принимать: ;

Принимаем ребро из листа 240´16 мм с площадью Ar = 38,4 см2.

Толщина опорного ребра должна быть не менее

где    br,ef  = br/2 = 240 / 2 = 120 мм – ширина выступающей части:

tr = 1,6 см > 3 · 12

Опорная часть главной балки  из  своей  плоскости (относительно      оси z-z) проверяется на устойчивость как условная центрально-сжатая стойка с расчетной длиной, равной высоте стенки . Расчет на устойчивость стойки сплошного сечения при центральном сжатии выполняют по формуле

Расчетное сечение условной стойки включает в себя площадь опорного ребра Ar и площадь устойчивого участка стенки, примыкающего к ребру, шириной

Определяем геометрические характеристики стойки:

– площадь

As = Ar + ctw = 38,4 + 22,85 ∙ 1,2 = 65,82 см2;

– момент инерции

– радиус инерции

– гибкость

λz = hw/iz = 150 / 5,3 = 28,3;

– условная гибкость

Коэффициент устойчивости φ = 0,907.

Производим проверку:

Опорная часть балки устойчива.

Прикрепление опорного ребра к стенке балки осуществляем механизированной сваркой в среде углекислого газа проволокой Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70* для сварки стали класса С255 (см. табл. 2.5; 2.7 и 3.4):

Rwf  = 21,5 кН/см2 ; Rwz  = 16,65 кН/см2 ; βz = 1,05

Сравниваем:

следовательно, расчетным является сечение по металлу границы сплавления.

Условие прочности сварных угловых швов, работающих на срез:

откуда катет шва

Принимаем шов с kf = 7 мм, что больше kf,min = 5 мм по табл. 3.5.

Проверяем максимальную длину расчетной части шва:

укладывается в конструктивную длину шва, равную высоте стенки.

Ребро привариваем к стенке по всей высоте непрерывными швами.

Главные балки скрепляют на опоре между собой через прокладку толщиной, равной конструктивному зазору, и с колонной монтажными болтами диаметром 16 – 20 мм, фиксирующими проектное положение балок. Болты взаимного сопряжения балок размещают в нижней зоне балки, что позволяет считать его шарнирным, так как допускается некоторый поворот опорного сечения балок за счет податливости болтового соединения.