Расчет опорной части балки

Шарнирное крепление главных балок обеспечивается опиранием балок на колонны сверху. Такой способ передачи опорной реакции балки может быть выполнен через торцевое опорное ребро жесткости (рис. 12) или через парные опорные ребра (рис. 13).

Выбор конструкции опорной части балки осуществляется произвольно, но выбранная конструкция должна обеспечить передачу давления на колонну с учетом ее работы на центральное сжатие.

Торцевое опорное ребро жесткости устанавливают с выступом нижней части ребра. Выступающая вниз часть опорного ребра не должна превышать δ≤1,5t_оп и обычно принимается равной δ=15-20 мм.

Парные опорные ребра располагают в зависимости от размеров поперечного сечения колонны таким образом, чтобы внутренняя грань опорного ребра совпадала с наружной гранью полки колонны, обеспечивая ее центральное загружение.

Рис. 12. Опирание главной балки на колонну с помощью торцевого опорного ребра

Рис.13. Опирание главной балки на колонну с помощью парных опорных ребер

Размеры опорного ребра при любом опирании устанавливают из расчета требуемой площади ребра на смятие его торца по следующей формуле (87), см²,

(87)

где Q_max – максимальная расчетная поперечная сила на опоре, определяемая по формуле (27), кН;

R_p – расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности, кН/см², принимаемое в зависимости от марки стали по табл. В.7 прил. В СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 15 прил. Б пособия.

Для торцевого опорного ребра принимают ширину b_d=b_1f,

где b_1f – ширина сечения пояса в месте изменения сечения, см.

Для парных опорных ребер ширину принимают по сортаменту из условия и b_d≥90 мм.

Тогда толщина опорного ребра определится из величины требуемой площади смятия, см,

(88)

Величину толщины торцевого опорного ребра t_d принимают по сортаменту в соответствии с ГОСТ 82-70* по табл. 2 прил. В.

После подбора размеров торцевого опорного ребра проверяется опорный участок на устойчивость из плоскости балки при продольном изгибе как условная стойка, включающая в площадь своего сечения опорные ребра и часть стенки балки, по формуле (89), кН/см²,

, (89)

где Q_max – максимальная расчетная поперечная сила на опоре, кН, определяемая по формуле (27);

φ – коэффициент продольного изгиба стойки с гибкостью , определяемый в зависимости приведенной гибкости стенки по табл. Д.1 прил. Д СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 16 прил. Б пособия;

i_z – радиус инерции сечения условной стойки относительно оси z, который определяют по формуле (90), см,

; (90)

где I_z – осевой момент инерции сечения относительно оси z без учета момента инерции стенки, который определяется по формуле (91), см⁴,

(91)

где t_d – принятая толщина опорного ребра балки, см;

b_d – принятая ширина опорного ребра балки, см. Для парных опорных ребер ширину принимают равной сумме ширины двух опорных ребер, см;

A_s – площадь условного таврового (рис. 14) или крестового сечения (рис. 15) в зависимости от принятой конструкции опорного ребра. Включает площадь поперечного сечения опорного ребра и часть стенки балки шириной S с каждой стороны ребра, см².

Для условного таврового сечения опорного ребра (рис. 14) площадь A_s определится по формуле (92), см²,

. (92)

Рис. 14. Определение площади условного таврового сечения опорного ребра

Для условного крестового сечения опорного ребра площадь A_s вычисляется с помощью следующей формулы по формуле (93), см²,

, (93)

где S – ширина части стенки балки с каждой стороны ребра, которая равна , см.

Рис. 15. Определение площади условного крестового сечения опорного ребра

При выполнении условия на устойчивость опорного участка рассчитывается прикрепление опорного ребра к стенке балки сварными двухсторонними швами. Определяется катет сварных швов, исходя из условия их прочности и максимально допустимой длины по формуле (94), см,

(94)

где предварительно необходимо задаться способом сварки, маркой электрода или сварочной проволоки. Марку электрода подбирают в соответствии с маркой стали главной балки по табл. Г.1 прил. Г СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 6 прил. Б пособия. Значения коэффициентов проплавления β_f и β_z принимаются по табл. 39 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 13 прил. Б пособия;

R_w– расчетное сопротивление сварного шва, кН/см², принимаемое в соответствии с табл. 4 и табл. Г.2 прил. Г СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 7 и 14 прил. Б пособия в зависимости от вида сварочной проволоки или электрода.

Катет сварного шва принимают из условия , который определяют по табл. 38 СП 16.13330.2011 «Стальные конструкции» или по табл. 12 прил. Б пособия в зависимости от толщины свариваемых элементов.

Длина расчетной части сварного шва должна соответствовать условию