, (2.56)

.

Определяем максимальное усилие, приходящееся на крайние болты

Условие прочности не выполняется. Добавляем по одному вертикальному ряду болтов с каждой стороны стыка.

Условие прочности выполнено.

Рисунок 12 – Размещение болтов на монтажном стыке главной балки

3 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНО СЖАТОЙ КОЛОННЫ

Колонна проектируется сквозного сечения, состоящая из двух ветвей, соединенных между собой планками. Сечение одной ветви – прокатный двутавр.

Рисунок 13 –Колонна

3.1 Определение расчетной нагрузки

Определяем расчетную нагрузку на колонну

, (3.1)

где G- вес главной балки;

Q_max – максимальная нагрузка от поперечной силы главной балки.

, (3.2)

где А- площадь поперечного сечения главной балки, м²;

= 78,2 кН/м³ – плотность стали;

l – пролет главной балки.

А=38*2,5*2+160*1,5=430 см²=0,043 м² .

Тогда по формуле (3.2) получим:

кН.

По формуле (3.1) получим:

=2590,79 кН.

Определяем расчетные длины колонны в плоскости и из плоскости конструкции:

, (3.3)

.

- коэффициенты защемления балки .

Фактическая длина колонны:

, (3.4)

где - отметка верха настила;

- толщина настила;

- высота главной балки;

- глубина защемления колонны.

м.

3.2. Подбор сечения колонны

Требуемая площадь сечения

, (3.5)

где - предельное значение продольного изгиба, =0,7 – 0,8

Требуемая площадь одной ветви

(3.6)

Рисунок 14 – Геометрические характеристики колонны

Рисунок 15 - Соединение двух ветвей колонны планками

Принимаем двутавр № 40 со следующими характеристиками:

, ,

, ,

, .

Определяем гибкость относительно материальной оси

(3.7)

- предельная гибкость

Требуемая гибкость относительно свободной оси:

, (3.8)

где λ₁ – гибкость одной ветви

Также λ_у определяется следующим образом:

, (3.9)

Отсюда требуемый радиус инерции сечения

Требуемая ширина сечения

, (3.10)

- коэффициент, зависящий от формы сечения.

Принимаем ширину сечения кратной 10 мм b=350 мм и проверяем возможность размещения на ней минимального зазора между ветвями 150 мм.

Что достаточно, оставляем сечение шириной 35 см.

Определяем геометрические характеристики подобранного сечения:

(3.11)

Определяем радиус инерции относительно материальной оси

(3.12)

По формуле (3.9) получаем:

< λ_x=57.64

Проверку производим по большей гибкости λ_x.

Проверка устойчивости:

По и находим требуемое значение

(3.13)

- условие выполняется.

3.3. Расчет соединительных планок

Ветви колонны соединяем при помощи листовых планок шириной см. Для сварки применяем электроды Э 46.

Расстояние между планками определяем по предельной гибкости ветви :

, (3.14)

.

Принимаем расстояние между планками равным 60 см.

(3.15)

Определяем условную поперечную силу, которая приходится на 2 плоскости планок:

, (3.16)

.

Определяем усилия, действующие на 1 планку:

, (3.17)

, (3.18)

, (3.19)

.

Определяем касательное напряжение в сварном шве:

, (3.20)

где - катет сварного шва;

- коэффициент сварки;

кН/см² -расчетное сопротивление углового сварного шва по металлу шва.

кН/см²

Определяем нормальные напряжения в сварном шве:

, (3.21)

.

Определяем приведенные напряжения в шве:

, (3.22)

.

Прочность шва обеспечена

3.4 Расчет и конструирование базы колонны

Нагрузку на базу принимаем с учетом веса двух ветвей колонны.

(3.23)

кН.

Требуемая площадь опорной плиты:

, (3.24)

где R_ф – расчетное сопротивление фундамента, кН/см², для В15;

_{ζ – коэффициент, учитывающий влияние металлической плиты (1,1…1,3);}

_{Rб – расчетное сопротивление бетона на сжатие, 0,85 кН/см}²_.

.

Рисунок 16 – Геометрические параметры траверсы

Конструктивно принимаем толщину траверсы равной 12 мм. Определяем длину плиты:

мм. (3.25)

Определяем ширину плиты:

см.

Принимаем см.

Проверяем достаточность этого размера для размещения ветвей колонны:

, (3.26)

где - высота двутавра;

мм- толщина траверсы.

Колонна размещается на плите.

Разбиваем плиту на участки в зависимости от их защемления и определяем моменты на этих участках.

Напряжение под плитой:

(3.27)

_{Определяем требуемую толщину плиты}

_(3.28)

Принимаем .

Из условия прочности на срез угловых сварных швов определяем высоту траверсы:

(3.29)

Принимаем см.

3.5. Расчет оголовка колонны

Рисунок 16 – Оголовок колонны

Толщину ребра оголовка определяем из условия смятия ребра опорной реакцией главной балки:

, (3.30)

где R_р –расчетное сопротивление стали на смятие, ,

R_un – нормальное сопротивление по пределу прочности, кН/см².

.

Тогда принимаем толщину ребра оголовка колонны =20 мм.

_{Определяем высоту ребра по формуле (3.29):}

Принимаем высоту ребра 80 см, толщину плиты оголовка t_пл=30 мм.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. СНиП II-23-81 Стальные конструкции. Нормы проектирования. М. ЦИТП. 1990.

2. Губенко Л. А. Справочные материалы к расчету и подбору сечений элементов металлических конструкций / Л. А. Губенко, В. А. Катаев, Е. А. Мошникова. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2007. – 44 с.

3. Губенко Л.А. Расчет конструкций балочной клетки / Губенко Л.А.,

Никитина Т.А. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2011.