З’єднання складених балок на високоміцних болтах

Монтажний стик виконують всередині балки, де , .

Кожний стик поясів балки перекривають трьома накладками, стик стінки – двома. Сумарна площа перерізу накладок повинна бути не менше площі елемента, який вони перекривають.

Болта в з’єднанні розташовують на мінімальних відстанях один від одного за [1] табл. 39 (див. додаток 5 табл. 1). Щоб зменшити масу накладок.

Розрахунок стику кожного елемента ведуть окремо.

Згинальний момент розподіляють між стінкою та поясами пропорційно їх жорсткості.

(48)

Зусилля в поясі розраховують за формулою:

(49)

Кількість болтів по одну сторону від стика для прикріплення накладок за формулою:

(50)

де Q^вб – несуча здатність високоміцного болта за формулою (8)

Момент, що приходиться на стінку знаходять за формулою:

(51)

Максимальне горизонтальне зусилля від згинаючого момента, яке діє на кожний крайній найбільш навантажений болт за формулою:

(52)

де а_і – відстань між симетричними, відносно середини висоти балки, болтами.

 

Опорний вузол балки

Спирання балки на колону приймаємо зверху, через опорне ребро див. мал. 3.

 

 

Мал. 3. Спирання балки на колону

 

Вся опорна реакція передається на опору через опорні ребра. Ребра прикріплюють до стінки зварними швами. Для повної передачі зусилля торець ребер стругають.

Розмір опорного ребра з умови роботи на змяття торцевої поверхні ребра визначають за формулою:

(53)

де V_А – реакція опору балки;

R_р – розрахунковий опір сталі на змяття торцевої поверхні.

Частина ребра, що виступає вниз, не повинна перевищувати а≤1,5t_р (приймається 15-20 мм).

Також виконується перевірка стійкості ребра з площини балки як умовного опорного стержня, до площі розрахункового перерізу якого включають ділянку стінки шириною і довжиною, рівною висоті стінки балки:

(54)

де φ – коефіцієнт повздовжнього згину стійки з гнучкістю ()

Визначають катет зварних швів, які кріплять опорні ребра до сінки балки за формулою:

(55)

Приймають мінімальний катет шва, але не менше розрахункового.

Виконують перевірку довжини робочої частини шва за формулою:

Ребро приварюють до сінки по всій висоті суцільними швами.

 

Центрово-стиснені наскрізні колони

В курсовому проекті приймаємо наскрізну колону, що складається з двох гілок, з’єднаних між собою за допомогою планок, які забезпечують спільну роботу гілок.

Відносно матеріальної вісі х-х переріз розглядають як суцільний.

У першу чергу визначають потрібну площу за формулою:

(56)

де φ – коефіцієнт повздовжнього згину, що залежить від гнучкості . Попередньо задаються гнучкістю . В залежності від λ за [1] табл. 72 (див. додаток 6 табл. 1) знаходять φ.

Далі визначають необхідний радіус інерції перерізу в площині х-х:

(57)

За необхідною площею та радіусом інерцію по сортаменту приймають номер прокатного швелера або іншого профілю.

Прийнятий переріз перевіряють на стійкість за формулою:

(58)

де φ – за (додаток 6 табл. 1);

- розрахункова довжина колони () для стержня шарнірно закріпленого у обох кінців).

Наступним етапом є визначення відстані між гілками (розрахунок відносно вільної вісі у-у) з умови рівностійкості в двох площинах:

(59)

де λ₁ – гнучкість однієї гілки приймають λ₁=30…40;

Необхідна гнучкість відносно вісі у-у

Необхідний радіус інерції відносно вільної вісі

Відстань між гілками колони:

(60)

де α₂ – коефіцієнт, що залежить від типу перерізу гілок, визначається за таблицею довідників (див. додаток 6 табл. 2)

Відстань b між гілками колони повинна прийматись з урахуванням конструктивних вимог (для огляду колони, захисту внутрішньої поверхні від корозії шляхом фарбування зазор між гілками повинен бути не менш ніж 100…150 мм), але не менше розрахункової.

Далі виконують перевірку рівностійкості колони в двох площинах .

Розрахунок вузлів колони

6.1.1. Розрахунок з’єднувальних планок

Відстань між панками визначається прийнятою гнучкістю гілки та її радіусом інерції

(61)

В зварних колонах за розрахункову довжину приймають відстань між панками «в свету».

При розрахунку панок виконується перевірка їх перерізу та розрахунок кріплення планок до гілок колони. Панки працюють на згин від дії перерізуючої сили Q_пл, величина якої визначається з умови рівноваги вирізаного вузла колони (мал. 5)

 

Мал. 5

 

(62)

де Q_пл – поперечна сила, що приходиться на систему планок, розташованих в одній площині, яка дорівнює при двох системах панок половині поперечної сили стержня колони, визначеною за табл. 3 додаток 6:

Q_пл= Q_ум/2;

l_В – відстань між вісями планок;

с – відстань між гілками в вісях.

Звідси (63)

Висоту планки h_пл приймають рівною (0,5…0,75)b, де b – ширина колони.

Товщину планок приймають конструктивно від 6 до 10 мм.

В місці кріплення планок діють поперечна сила F_пл і згинаючий момент М_пл, який дорівнює

(64)

В зварних колонах планки прикріплюють до гілок «в нахлестку» і приварюють кутовими швами, планки заводять на гілки на 30…50 мм (мал.6).

 

Мал.6

Міцність кутового шва визначають по рівнодіючому напруженню від момента та поперечної сили

(65)

де - напруження в шві від згинаючого момента;

- напруження в шві від поперечної сили;

- розгинаючий опір зрізу кутових швів;

- момент опору шва;

- площа шва.

 

Розрахунок бази колони

Базу колони приймаємо шарнірною. Спочатку визначаємо розміри опорної плити в плані і її товщину (мал. 7)

Мал.7

Необхідна площа плити

(66)

де N – розрахункове навантаження на колону;

R_b – призмова міцність бетону;

γ – коефіцієнт, що збільшує міцність бетону, приймається рівним 1,2…1,5.

Розміри В та L визначаються з конструктивних міркувань в залежності від розміщення гілок траверси та в межах необхідного навантаження.

Плита працює як пластинка на пружній основі, яка сприймає тиск від гілок траверс. Для спрощення розрахунку тиск під плитою приймається рівномірно розподіленим. Плиту розраховують як пластинку, навантажену знизу рівномірно розподіленим навантаженням і сперту на елементи перерізу стержня і бази колони (траверси, діафрагми, ребра тощо).

Найбільші згинаючі моменти, діючі на полосі шириною 1 см в пасинках, спертих на 3 або 4 канти, визначають за формулами:

при спиранні на три канти

(67)

де - розрахунковий тиск на 1 см плити;

β – коефіцієнт за таблицею 4 додатку 6 в залежності від відношення закріпленої сторони плити до вільної , при ділянка працює як консольна ();

при спиранні на чотири канти

(68)

де α – коефіцієнт за таблицею 5 додатку 6 в залежності від відношення більшої сторони ділянки до меншої .

Згинаючий момент на консольній ділянці

.

При найбільшому згинаючому моменті на різних ділянках пити знаходять необхідну товщину плити:

(69)

Зазвичай товщину плити приймають в межах 20…40 мм.

Необхідна висота траверси визначається з умови необхідної довжини вертикальних швів, які передають навантаження з гілок колони на траверси (при кріпленні 4 швами)

(70)

Висота кутового шва приймається не більше 1…1,2 товщини траверси, яка з конструктивних міркувань приймається рівною 10…16 мм. Висоту траверси приймають не більшою 85 k_ш.

Шви, які кріплять гілки траверси до опорної плити, розраховують на повне зусилля, яке діє в колоні. Необхідна висота цих швів:

(71)

де - сумарна довжина цих швів (шви, які кріплять гілки колони до плити не враховуються, їх висота приймається конструктивно).

 

Розрахунок ферми

Збір навантаження на ферму

Збір постійних навантажень на ферму виконують за допомогою табл. 1 додатку 7.

Тимчасові навантаження – згідно [3] в залежності від району будівництва (по завданню на проектування).