Конструкция и расчет прикрепления балки настила к главной балке

высота сечения балки настила (см.п. 4.6)

0,020 – величина выступа опорного ребра главной балки.

Длина колонны:

где - отметка низа колонны. Ориентировочно можно
принять 0,4 м (эта отметка должна быть уточнена при
конструировании). Рис. 16. Расчетная

Расчетная схема колонны представлена на рис. 16. схема колонны

Расчетные длины относительно обеих главных осей:

7.2. Подбор сечения и проверка устойчивости колонны

7.2.1. Определение сечения ветвей

Рис. 17. Конструктивное решение колонны К1

Принимаем сквозную колонну из двух прокатных швеллеров, соединенных планками (см. рис. 17).

Марку стали назначаем по прил. В [1] с учетом толщины проката , назначаем сталь С245. По таблице В.5 для стали С245 при расчетное сопротивление по пределу текучести
. Tак как ослабления в колонне отсутствуют (), расчет на прочность по формуле 5 [1] не требуется; определяющим является расчет на устойчивость по п.7.2 [1].

Находим сечения ветвей из расчета на устойчивость относительно материальной оси X-X.

Задаемся гибкостью (). Тогда условная гибкость:

Коэффициент устойчивости вычисляется по формуле (8) [1]:

где – коэффициент, значение которого определяется по формуле (9) [1]:

где – коэффициенты сечения, определяемые по табл. 7 [1].

Требуемая площадь сечения одного швеллера (одной ветви):

Требуемый радиус инерции:

По сортаменту (ГОСТ 8240-97) принимаем швеллер 40У (с уклоном внутренних граней полок):

7.2.2. Проверка устойчивости колонны относительно материальной оси X-X

Расчет производится аналогично расчету в предыдущем пункте по тем же формулам.

Недонапряжение равняется:

следовательно, рассматриваем ближайший профиль меньшей площади.

Для швеллера 36У :

Проверка по прочности не пройдена, следовательно, оставляем швеллер 40У.

7.2.3. Установление расстояния между ветвями

В основу расчета положено требование равноустойчивости:

где приведенная гибкость колонны относительно свободной оси Y-Y.

По табл. 7 [2]

где гибкость ветви относительно оси Y-Y.

При этом должно соблюдаться условие , т.к. в противном случае возможна потеря устойчивости колонны в целом.
Отсюда следует, что

Принимаем

Отсюда

Требуемый радиус инерции

Требуемое расстояние между центрами тяжести ветвей

Требуемая ширина колонны

Принимаем (кратно 1 см). Зазор между ветвями не должен быть менее 10 см:

Оставляем принятый размер

7.2.4. Проверка устойчивости колонны относительно свободной оси Y-Y

Приведенная гибкость относительно свободной оси Y-Y:

При этом следовательно, устойчивость относительно оси Y-Y можно не проверять, так как 𝜑_y> 𝜑_x, а

7.3. Расчет соединительных планок

7.3.1. Установление размеров планок

Ширина планки

Принимаем

Длина планки принимается такой, чтобы края планки заходили на полки швеллера на 30-40 мм:

Чтобы избежать выпучивания, должны быть удовлетворены условия:

Принимаем

Требуемое расстояние между планками в свету вычисляется по принятой ранее гибкости ветви :

Окончательное расстояние между планками устанавливается при конструировании стержня колонны, оно должно быть равно или менее . Требуемое расстояние между осями планок:

Проверяем п. 7.2.3 с учетом уже известных размеров планок по формуле 12 [1]:

где – момент инерции сечения одной из планок относительно собственной оси X-X:

Следовательно, устойчивость относительно оси Y-Y можно не проверять, так как 𝜑_y> 𝜑_x, а

7.3.2. Определение усилий в планках

Планки рассчитываются на условную фиктивную поперечную силу по формуле (18) [1]:

По п.7.2.7. [1] поперечная сила при наличии только соединительных планок распределяется поровну между планками, лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси колонны, т.е. поперечная сила, приходящаяся на одну планку равна:

Сила, срезывающая одну планку по формуле (19) [1]:

Момент, изгибающий планку в ее плоскости по формуле (20) [1]:

7.3.3. Проверка прочности приварки планок

Предусматриваем использование ручной сварки при изготовлении колонны. Принимаем, что планки прикрепляются к полкам швеллеров угловыми швами с высотой катета c заводкой швов за торец на 20 мм.

По табл. Г.1 [1] принимаем сталь С245, сварочную проволоку Св-08ГА и электроды марки Э46 (ГОСТ 9467-75).

Определяем все величины, необходимые для расчета:

где временное сопротивление по табл. В.5 [1] для проката толщиной .

Проверяем условие, приведенное в пункте 14.1.8 [1], для ручной сварки:

Так как условие выполняется, расчет следует производить только по металлу шва.

Напряжения в шве (в расчете учитываются только вертикальные швы):

Проверка прочности пройдена, а потому окончательно принимаем . Прочность самих планок заведомо обеспечена, т.к. толщина планки больше катета шва.

7.4. Расчет базы

7.4.1. Определение размеров плиты в плане

Сначала необходимо определить расчетное сопротивление смятию бетона фундамента:

где: (вначале расчета можно приближенно принять ,

площадь верхнего обреза фундамента;

площадь плиты;

призменная прочность (для бетона класса В12,5

Требуемая площадь плиты:

Ширина плиты принимается конструктивно (см. рис. 20):

где

Требуемая длина плиты:

Требуемая длина плиты из конструктивных соображений:

где величина " " принимается , для размещения "плавающей" шайбы под гайки фундаментных болтов. Принимаем ( и кратна 1 см).

7.4.2. Определение толщины в плане

Плита работает на изгиб как пластинка, опертая на траверсы и торец стержня и нагруженная равномерно распределенным (условно) реактивным давлением фундамента:

Определим максимальные моменты для отдельных участков плиты (полосы шириной 1 см) по табл. 3 [4] с учетом ручной сварки при производстве сварных швов.

I участок. Плита работает как пластинка, опертая по контуру.

где – коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны участка " a " к более короткой " b ":

II участок. Плита работает как пластинка, опертая по трем сторонам.

где – коэффициент, зависящий от отношения закрепленной стороны " " к незакрепленной " ".