Расчет и конструирование опорной части балки

Опорная часть балки служит для передачи опорной реакции балки на колонну или другую опору. В настоящее время наиболее часто применяют конструкцию опорной части с опорным ребром, привариваемым к торцу балки (рисунок 2.3). Такое решение позволяет примыкать к колонне сбоку и сверху, а также обеспечивает хорошее соответствие расчетной схеме шарнирного сопряжения балки с колонной.

Площадь опорного ребра определяют из условия прочности на сжатие, так как при смятии усложняется проверка устойчивости ребра

A = В / R_yγ_с, (2.42)

где B – опорная реакция главной балки B = Q_max см. формулу (2.4); γ_с=1.

При расчётных температурах t < 30 ^оС в опорных рёбрах обычно рациональна сталь С 245.

Ширину опорного ребра b_o, в первом приближении, можно принять на 40 – 80 мм уже ширины пояса уменьшенного сечения b¢_f, но не менее 160 мм для размещения болтов. Принимаемую ширину ребра b_o согласовывают с шириной листового проката приложение Е, часть 1 и диаметром отверстий d_o под болты (b_o ≥ 8d_o, в расчетно-графической работе d_o можно принять равным 19 мм). Требуемую толщину опорного ребра определяют по формуле (2.42 а)

t_o ≥ A / b_o. (2.42 а)

Его назначают в соответствии с толщинами широкополосного универсального проката (приложение Е, таблица Е.1, часть 1). Принятые размеры опорного ребра должны удовлетворять условиям местной и общей устойчивости.

Проверку общей устойчивости опорного ребра следует выполнять на продольный изгиб из плоскости стенки балки как стойку, нагруженную опорной реакцией. В расчетное сечение площади этой стойки А_о включают площадь поперечного сечения опорного ребра и часть площади сечения стенки главной балки шириной 0,65t_w (на сечении 2−2 рисунок 2.3 б, эта площадь заштрихована), А_о=b_оt_о+0,65 .

Проверку общей устойчивости опорного ребра выполняют по формуле (2.43)

σ=В /(φ A_о)≤ R_y γ_с, (2.43)

где φ – коэффициент продольного изгиба проверяемого сечения (см. приложение М, таблица М.1, часть 1) с гибкостью, определенной относительно оси z−z (рисунок 2.3) Расчетную длину стойки принимают равной высоте стенки балки h_w. Гибкость сечения относительно оси z−z находят о формуле (2.44)

λ = h_w / і _z = h_w / , (2.44)

I_zo – момент инерции условного сечения стойки относительно оси z (см. рисунок 2,3 б, сечение 2−2), I_zo=(t_o·b_o³/12)+(0,65·t_w⁴ )/12.

Величину выступающей части опорного ребра α(рисунок 2.3) принимают равной от 15 до 20 мм.

Местную устойчивость опорного ребра проверяют по формуле:

(b_o − t_w) / (2t_о) ≤ (0,36 + 0,10 ) , (2.45)

где = λ – условная гибкость опорного ребра.

Прикрепление опорного ребра к стенке балки выполняется сварными швами. Сварные швы рассчитывают по формуле (2.46) на полную реакцию балки с учетом неравномерного распределения напряжений по высоте стенки балки по меньшему значению условного расчетного сопротивления шва R_wm

k_f = 1,5B / (2 l _w R_wm), (2.46)

где l _w = h_w − 10 мм – расчётная длина шва с учётом непровара и кратера;

R_wm – значение определяют по формулам (2.40). Для крепления рёбер на заводе часто используют полуавтоматическую (механизированную) сварку в среде углекислого газа СО₂, сварочной проволокой Св – 08 Г2С диаметром d = 1,4 – 2 мм (см. приложения: Б, Л, Н, часть 1), положение при сварке рекомендуется принять нижнее или вертикальное. Значение R_wm определяют заново, с учетом изменения вида сварки, положения при сварке, сварочной проволоки.

Принимаемый окончательно катет шва k_f должен быть не меньше расчетного с округлением его в большую сторону и рекомендуемой кратности (см. пояснения в п. 4.2.15) и не меньше минимального, принимаемого по приложению И, часть 1.