Откуда 

где

Проверку по металлу границы сплавления делать не нужно, т.к.

.   Принимаем  К_ш=8мм.

4.7. Конструирование и расчет укрупнительного стыка балки. 

   Стык  проектируем на расстоянии 3 метра от опоры балки, где   M=2919,24кН а. Конструкция стыка представлена на рис. 12.

   Стык  осуществляем высокопрочными болтами  из стали 40Х «Селект», имеющей по т.5.7  [2] обработка поверхности дробеметная или дробеструйная. Несущая способность болта, имеющего две плоскости трения:

      

где

(т.5.5 [2]),

 т.к. разница в номинальных  диаметрах отверстия и болта  больше 

 коэффициент трения

(т.5,9 [2]); принимая способ регулирования  натяжения болта по углу закручивания, две полоски трения:

Стык  поясов. Каждый пояс балки перекрываем тремя накладками сечениями 420×18 и 2×180×18 , . При этом суммарная площадь сечения накладок А_н=140,4 см², что несколько больше площади сечения поясов.

   Определим усилие в поясе:

   ;

   ;

;

   Количество болтов для прикрепления накладок рассчитывается по формуле:

   

   Принимаем количество болтов n=12

   Стык  стенки. Стенку перекрываем двумя вертикальными накладками сечением: 410×1000×12 мм

   Определим момент, действующий на стенку: 

   Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов: 

   Найдем  коэффициент стыка:

      

   По  табл.2,12 [2] находим количество рядов  болтов по вертикали  при , ,

    то  окончательно принимаем 10 рядов  с шагом 100 мм < =216 мм.

Проверим стык стенки:

    ;

     где      ; 

   Проверяем ослабление нижнего растянутого  пояса отверстиями под болты 

   (на  3 мм больше диаметра болта). Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка:

   ;

   Проверяем прочность ослабленного сечения: 

    -усилие в поясе 1876,24кН

    - количество болтов в сечении  4

    - количество болтов по одну  сторону стыка 12 
 

Так как условие  выполняется, то принимаем n=12 шт. 

Рис.12.Схема стыка главной балки. 
 
 

 
4.8. Расчёт соединения балки настила с ребром жесткости.

  Cопряжение главной балки и балки настила показано на рис 13.

  

 

  рис 13.  Cхема сопряжения главной балки и балки настила.

  1 – настил

  2 – балка  настила

  3 – ребро  жесткости

  4 – главная  балка

  В качестве работающих примем болты нормальной прочности.

  При болтах нормальной точности требуемое количество болтов :

                                                        

  Где   – меньшее из значений расчетного усилия для одного болта на срез или смятие.

  Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом на срез определяем по формуле :

                                                     

   

  на  смятие :

                                                      

   и  -  расчетные сопротивления болтовых  соединений  на  срез  и

  смятие [4]; 

     А  -  расчетная  площадь  сечения   стержня  болта;  можно  принимать   по

  таблице 4.12;

    -  наименьшая  суммарная  толщина   элементов,  сминаемых  в   одном

  направлении; при данной схеме сопряжения - это  толщина ребра жесткости;

     - число расчетных срезов одного болта; в данном случае ns = 1;

    d  -  наружный  диаметр  стержня   болта;  рекомендуется  применять   болты

  диаметром 20 мм;

  Сечения  соединяемых  элементов  следует  проверить  на  срез  с  учетом

  ослабления  отверстиями под болты, т.е. по площади  нетто [4]: 
 

    кН/м.  –      распределенная нагрузка, действующая на балку настила. 

  Опорная реакция второстепенной балки:

        

  _{Максимальная  сила действующая  на 1 болт (из условия  прочности на срез):} 

  кН; 

  _{Количество  болтов (из условия  прочности на срез):} 

  ; 

  _{Максимальная  сила действующая  на 1 болт (из условия  прочности на смятие):} 

    кН ;

  _{Количество  болтов (из условия  прочности на смятие):} 

  ;

  Принимаем 4 болта диаметром 20 мм.

  Проверка  сечения ребра жесткости на срез:

   _;

  Условие выполняется, следовательно прочность сечения обеспечена. 
 

5.1 Расчет и конструирование колонны.

Подбор  и проверка сечения стержня колонны.

      Определим расчетную нагрузку действующую на колонну:

   .

  Сечение колонны выбираем сквозное состоящее из двух ветвей т.к. N=2797,094 кН. , 2500 кН≤N≤3000кН

     Длина колонны составит:

   ;

- отметка верха настила (принимается  по заданию).

- толщина настила.

- высота главной балки.

- длина выступающей части  опорного ребра главной балки.

Расчетная длинна колонны (μ=1 /1 стр.23/): lef= μ ·l=1·(10,32)=10,32м. Расчетная схема колонны представлена на рис.  
 

Рис. 14.  Расчетная схема колонны.

Колонну выполняем  из стали класса С255.

     Зададимся λ=70; при R_y=240 МПа φ=0,754 (прил. 3 т.1[3] ) и определим требуемую площадь одной ветви колонны:

Соответствующий полученной гибкости радиус инерции

Принимаем сечение  колонны из двух двутавров №26К1, схема сечения колонны представлена на рис.15. Предварительно назначаем расстояние между ветвями колонны 100 мм.(из условия окрашивания) Характеристики выбранного сечения: 
 

Рис.15. Сечение  колонны.

Проверяем колонну на устойчивость относительно материальной оси х-х.

Найдем  гибкость колонны относительно оси  х-х:

  и ;

    Проверим  устойчивость колонны относительно материальной оси: 

    Недонапряжение  составляет: 
 

    Расчет  относительно свободной оси.

    Определяем  расстояние между ветвями колонны  из условия равноустойчивоти, т.е.

                                                

                                                

    Задаемся  гибкостью  ветви  тогда требуемая гибкость стержня колонны относительно оси у-у(свободной оси):

    .

    Требуемый радиус инерции относительно свободной  оси: 

      Рассчитаем расстояние между  ветвями колонны: 

    Принимаем b = 36 см. т.к.  между краями полок должно оставаться 100мм (для окраски)

    Назначаем размеры соединительных планок:

    ;

    ;

    .

    Найдем  расстояние между планками: 

    принимаем .

    Вычислим  расстояние по центрам планок: 

    Для проверки прочности планок и прикрепляющих  швов определяем перерезывающую силу и момент, действующие на одну планку. Условная поперечная сила , приходящаяся на систему планок , распложенных в одной плоскости:

        

        - определяется в зависимости от площади поперечного сечения стойки:

       

     

    Изгибающий  момент в месте прикрепления планки: 

    Поперечная  сила в месте прикрепления планки: 

    Планки  прикрепляют к ветвям колонны  угловыми швами, прочность которых  при k_f = t_пл = 1.2см будут меньше прочности планки, поэтому достаточно проверить прочность сварных швов (в расчете учитываем только вертикальные участки шва).                                                  

      Определяем площадь сечения и  момент сопротивления сварного  шва:  
 

    Тогда напряжение в шве:      
 

    Равнодействующее  напряжение:  

    Следовательно прочность соединения ветвей колонны  обеспечена.

    Определим момент инерции относительно оси  у-у: 

       Вычислим радиус инерции и  гибкость стержня: 
 

       Рассчитаем приведенную гибкость: 

       Проверка устойчивости колонны относительно оси у-у не требуется т.к. , а относительно оси х-х устойчивость колонны обеспечена. 

     

5.2 Конструкция и  расчет базы колонны

         Определяем требуемую площадь плиты из условия смятия бетона:

Находим усилие действующее  на базу колонны 

    N = N₀ + P

    где N₀- усилие в колонне

          Р- собственный вес колонны  и оголовка с учетом 1% веса  сварки 

    N = 2797,094+12,707=2809,801 кН 

При центрально-сжатой колонне и значительной жесткости  плиты напряжения под плитой в  бетоне можно считать равномерно распределенными, чему соответствует  ψ=1.  

Находим расчетное сопротивление  смятию 

        Принимаем бетон класса C16/20. Расчетное сопротивление сжатию определяем по табл.8.4 /3, стр. 250/ R_b =0,6 кН/см². Для бетона ниже класса C45/55 α=1. Принимаем коэффициент φ_b = 2 (зависит от отношения площадей фундамента и плиты).