Расчет и конструирование опорной части главной балки.

В курсовом проекте возможны 2 варианта опорной части главной балки, по /1/:

1) случай, когда опирание главной балки осуществляется посредством сварки пластины (соответствующих размеров) к торцу главной балки.

2) усилие на оголовок колонны передается через нижний пояс.

Принимаем первый вариант:

Размер “а” принимается конструктивно равным 20 мм.

Определяем площадь смятия торца ребра по формуле:

где F = Q_max = ql/2 = 1139.4кН, расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности R_p = 35,5кН/см².

Принимаем ребро 260х14мм, по /1/, А_р = 26*1,4 = 36,4см² > 32.1 см². проверяем опорную стойку балки на устойчивость относительно оси Z. Ширина участка стенки, включенной в работу опорной стойки:

<

Рассчитываем прикрепление опорного ребра к стенке балки двусторонними швами полуавтоматической сваркой проволокой Св-08Г. предварительно находим параметры сварных швов и определяем минимальное значение

R_wf = 16,5кН/см², R_wz = 21,5кН/см², b_f = 1,05, b_z = 0,9

в расчет подставляем меньшее значение.

Принимаем шов k = 7мм, по /2/, что больше k_min. Проверяем длину рабочей части шва:

<

Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами.

РАСЧЕТ КОЛОННЫ

Проектирование стержня колонны.

Длина стержня колонны:

l = 7.0 – 0.01 – 0.30 – 1.4 – 0.02 = 5.27м

Расчетная длина стержня колонны:

l₀ = 0.7l = 0.7*5.27 = 3.69м

Расчетное усилие:

N = 2Q = 2х1139.4 = 2278.8кН

Материал колонны – сталь 10Г2С1, толщина листов t = 10 – 20мм, R = 32кН/см², по /2/. Коэффициент условия работы g_с = 1. Принимаем двутавровое сечение стержня колонны сваренным из трех листов. Задаемся гибкостью l = 80 и находим соответствующее значение j = 0,602, предварительно определив требуемые:

- площадь сечения:

- радиус инерции:

- ширину сечения:

- высоту сечения:

Принимаем сечение полки, равное 2x24x2,0 = 96см², по /1/; сечение стенки, равное 20х1.6 = 32см², А = 96 + 32 = 128см².

Проверяем напряжение по подобранному сечению:

Проверяем напряжение по подобранному сечению:

< .

Подобранное сечение удовлетворяет требованиям общей устойчивости. Проверяем местную устойчивость стенки, по /1/:

Þ стенка устойчива.

Проверяем местную устойчивость полки:

Расчеты показали, что стенка и полка удовлетворяют условиям устойчивости.

Расчет базы колонны.

Материал базы – сталь 10Г2С1. Расчетное сопротивление R_y = 32кН/см², по /2/. Материал фундамента – бетон марки М150, R_b = 7МПа = 0,7кг/см².

Нагрузка на базу колонны:

Требуемая площадь плиты базы:

Принимаем плиту размером 560х560мм (3136см²).

Рассчитываем напряжение под плитой базы, по /3/:

Конструируем базу колонны с траверсами толщиной 12мм, привариваем их к полкам колонны и к плите угловыми швами. Вычисляем изгибающие моменты на разных участках для определения толщины плиты.

Участок 1, опертый на 4 канта.

Отношение сторон b/a = 200/112 = 1,786 Þ a = 0,095:

Участок 2, консольный.

Отношение сторон b/a > 2:

Участок 3 не проверяем, так как он имеет меньший консольный свес.

Определяем толщину плиты по максимальному моменту:

Принимаем толщину плиты t_pl = 22мм.

Таким образом, с запасом прочности усилие в колонне полностью передается на траверсы, не учитывая прикрепления торца колонны к плите.

Прикрепление траверсы к колонне выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св08Г2С, по /2/.

Принимаем толщину траверсы 12мм и высоту траверсы 600мм.

R_wz = 21.5, R_wf = 16.42, b_z = 0.7, b_f = 1

<

Прикрепление рассчитываем по металлу шва, принимая катет угловых швов k = 10мм:

<

Проверяем допустимую длину шва:

l = (60 – 2) = 58см < 85b_zk = 85*0.7*1.0 = 59.5см.

Требование к минимальной длине швов выполняется.

Крепление траверсы к плите принимаем угловыми швами k = 10мм.

Проверяем прочность швов:

<

Швы удовлетворяют требованиям прочности. При вычислении суммарной длины швов с каждой стороны шва не учитывалось по 1см на непровар.

Приварку торца колонны к плите выполняем конструктивными швами k = 6мм, так как эти швы в расчете не учитывались.

Расчет оголовка колонны.

Принимаем конструктивно толщину опорной плиты 20мм, по /2/.

Назначаем ширину ребер при условии необходимой длины участка смятия:

b_p = b_op + 2t = 20 + 2х2 = 24см

Толщину ребер находят из условия смятия, по /1/:

принимаем t_p = 3.2см,

где .

Принимаем катет швов, передающих нагрузку на стержень колонны k_f = 12мм, по /2/. Длину ребра находим из условия среза швов , тогда:

Полная длина ребра:

<

Принимаем l_p =45мм.

Принимаем катет, прикрепляющий ребра оголовка к плите, равным k = 12мм.

<

Проверка стенки на срез вдоль ребра:

<