Выполненные проверки показывают на правильный выбор  сварочных материалов и на то, что  расчет можно производить только по металлу шва. Определяем требуемую высоту шва при количестве угловых швов n_w = 2

     По  табл.38* [1]  при толщине более  толстого элемента 22 мм k_f,min= 6мм. Принимаем толщину сварного шва 6 мм.(для автоматической сварки). 

9. РАСЧЕТ  УКРУПИТЕЛЬНОГО СТЫКА  БАЛКИ

 

     Рассчитать  и законструировать сварной монтажный  стык в середине пролета главной  балки составного сечения.

     Исходные  данные:

• размеры пояса b_f x t_f = 480 x 22 мм, размеры стенки h_w x t_w = 1400 x 12 мм;
• I_x= 1299691,4 см⁴;  I_w = - момент инерции стенки;
• в середине пролета балки  M_x = M_max = 4111,1 кН×м, Q_x = 0.

       9.1. Расчетные характеристики  материала и коэффициенты

       Принимаем  выполнение монтажных швов ручной сваркой  с использованием электродов типа Э42. Расчетное сопротивление сварного соединения при ручной сварке без физического контроля качества швов принимается равным для сжатых элементов  R_wy = R_w = 240 МПа = 24 кН/см²,  для растянутых - R_wy = 0,85R_w = 0,85×240 МПа = 204 МПа =  20,4  кН/см². Расчетное сопротивление сварного соединения на сдвиг принимается равным R_ws = R_s =  0,58R_y = 0,58×240 МПа = 139,2 МПа =  13,92  кН/см².  

9.2.  Конструктивное решение

       Монтажный сварной стык принимаем без накладок, все элементы балки соединяются  встык с полным проваром. (рис. 9.1)

     Определяем  распределение момента между  поясами и стенкой 

                          M_f = M_x – M_w = 4111,1 – 870,11 = 3241,0 кН×м

     Усилия  в поясах равны

     Сначала проверяем возможность выполнения прямого стыка для нижнего растянутого пояса.

        Прочность прямого шва недостаточна, поэтому применяем косой шов  с наклоном реза a = 45⁰

9.3. Расчетная длина  косого шва равна

                

Нормальные напряжения                                 

Касательные напряжения

                      

Приведенные напряжения

 

Прочность косого стыкового  шва нижнего пояса  обеспечена. 
 

 
 

     Рис. 9.1. К расчету сварного стыка балки. 
 

9.4. Расчет стыка стенки

     В сварном  шве стенки действует  только изгибающий момент M_w=394,01 кН×м, поэтому проверка имеет вид

     Прочность монтажного сварного стыка не обеспечена

     Принимаем для стыкового сварного шва стенки, работающего на изгиб, физический контроль качества шва, при котором

              R_wy = R_y = 24,0кН/см².

Проверка  прочности выполняется   

                                                        

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

10. ПОДБОР СЕЧЕНИЯ  КОЛОННЫ 

     Подобрать сечение стержня сквозной  центрально-сжатой колонны рабочей площадки.

     Исходные  данные:

     а). по заданию на проектирование:

• отметка верха настила Н= 9,0 м;
• материал – углеродистая сталь обычной прочности;
• коэффициент расчетной длины m = 0,7.

     б). по результатам выполнения предшествующих разделов:

• толщина настила t_sh = 10 мм;
• высота балки настила h_fb = 34,66 см;
• высота главной балки h_mb = 144,4 см;
• реакция главной балки V_mb = Q_mb,max = 1174,6 кН;
• главная балка опирается на колонну сверху.

 

1.   Расчетные характеристики материала и коэффициенты

     Колонны относятся к группе 3 по табл. 50* [1]. Принимаем сталь обычной прочности, соответствующую группе 3 конструкций, сталь С245 по ГОСТ 27772-88. Расчетное  сопротивление принимаем для  фасонного проката толщиной до 20 мм, для которого R_y = 240МПа,  R_un = 370 МПа (табл. 51* [1]), E =  2,06×10⁵ МПа, n= 0.3 (табл. 63 [1]).

       Для сооружений II уровня ответственности (прил.7* [2]) коэффициент надежности по ответственности равен g_n=0,95.

     Коэффициент условий работы при расчете на прочность g_c=1,0 (табл. 6  [1]).

     Коэффициенты  надежности по нагрузке g_{f g} =1,05 (п.2.2 [2]), g_{f v} =1,20 (п.3.7 [2]). 

2.   Определение расчетной  длины колонны

     Геометрическую  длину колонны находим с учетом глубины заделки h_b = 0,7 м, а также учитываем высоту выступающей части опорного ребра гл.балки a=2,0 см

     l_c =H - (t_sh+ h_fb+ h_mb) + h_b = 900 –(1,0+34,66+144,4+2,0)+70 = 787,94 см.

     Для дальнейших расчетов принимаем l_c = 788 см.

     Принимаем жесткое закрепление колонны к фундаменту и шарнирное сопряжение колонны с балкой. При такой расчетной схеме коэффициент расчетной длины m = 0,7.

                                l_ef = _ltf,x =m l_tf,y = 0,7 × 788 = 552см.    

3.   Определение продольной силы

     Рассчитывается  средняя колонна, на которую опираются  две главные балки. Принимаем собственный вес колонны g_c = 0,7 кН/м. Расчетная продольная сила определяется по формуле

     N = 2V_mb + g_fg g_n g_c l_c = 2×1174,6 + 1,05×0,95×0,7×5,52 = 2353,05 кН  

4.   Подбор сечения  стержня колонны

     Колонну сквозного сечения проектируем  из двух прокатных профилей (применяем швеллеры по ГОСТ 8240-89), соединенных планками.  

     Расчет  относительно материальной оси   х – х (рис.10.1)

     Определяем  требуемую площадь сечения колонны, принимая в первом приближении  гибкость λ_х = 40, которой соответствует (по табл. 72 СНиП [1]) коэффициент продольного изгиба  φ_х = 0,894

    Требуемый радиус инерции сечения

      

     По  сортаменту швеллер (ГОСТ 8240-89) принимаем 2[№40, у каждого A₁ = 61,5 см²; b_f1 = 15,5 см; J_x1 = 15220 см⁴; i_x1 = 15,7 см; J_y1 = 642 см⁴; i_y1= 2,75cм; z₀ = 2,75 см.] 

     Фактическая гибкость стержня колонны

    Условная  гибкость

Проверяем устойчивость по ф.(7) [1]

    Недонапряжение  Ds = (240-211)×100/240 = 12 % > 5% 

    Расчет  относительно свободной оси у - у (рис. 2.1)

    Ширину  сечения "b" определяем  из условия равноустойчивости стержня (λ_x=λ_ef.y), используя зависимости: i_x=α_x∙h; i_y=α_y∙b; где α_x=0,38 и α_y =0,44  для сечения из двух швеллеров.

    Используя λ_x=λ_ef.y для сечения из 2-х швеллеров, получим

    Минимальный размер ширины колонны по конструктивным требованиям 

b_c,min = 2b_f1 + c = 2×11,5 +10 =33 см

    Принимаем ширину колонны   b_c = 500 мм (рис. 2.1)

    Определяем  момент инерции сечения относительно свободной оси

    Радиус  инерции

    Гибкость  стержня  относительно оси у- у равна

     Для определения приведенной гибкости относительно свободной оси задаемся гибкостью  ветви λ₁=30 < 40 и размерами соединительных планок

• ширина планок

  ;

• толщина планок

  .

    Момент  инерции планки

 
 

Наибольшая длина  ветви при принятой гибкости

.

    Расстояние  между центрами планок

Рис. 10.1. К расчету стержня сквозной колонны 
 

Расстояние между  осями ветвей

b₁ = b_c – 2z₀ = 50 - 2×2,75 = 44,5 см

    Для вычисления приведенной гибкости стержня  относительно свободной оси у-у согласно п. 5.6 СНиП вычислим отношение

     Поскольку l_ef = 38,75 > l_x,= 35,16 требуется проверка напряжения.

     

     -где  f=0,901 по табл.72 [1].