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 ане должна быть больше 1,5t_r(рис. 3.19) и обычно принимается 15 – 20 мм.

Рис. 3.19.К расчету опорной части балки

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

Определяем площадь смятия торца ребра:

_{Ar = brtr = Fb/(Rpγc) = 1033,59 / (33,6 · 1) = 30,76 см}²_,

где – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки), принимаемое по табл. 2.4 для класса стали С255 сR_un= 370 МПа.

Принимая ширину ребра равной ширине пояса балки у опоры b_h = b_f1= 240 мм, определяем толщину ребра:

По конструктивным соображениям рекомендуется размеры опорного ребра принимать: ;

Принимаем ребро из листа 24016 мм с площадьюA_r= 38,4 см².

Толщина опорного ребра должна быть не менее

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

t_r= 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

где φ – коэффициент устойчивости при центральном сжатии, принимаемый в зависимости от условной гибкостипо табл. 3.11 для типа кривой устойчивости"с" (см. табл. 3.12).

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

Определяем геометрические характеристики стойки:

– площадь

_{As = Ar + ctw = 38,4 + 22,85 ∙ 1,2 = 65,82 см}²_;

– 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):

R_wf = 21,5 кН/см² ;R_wz = 16,65 кН/см² ; β_z = 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 k_f = 7 мм, что большеk_f,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.