Конструирование и расчет балочной клетки и колонны при проектировании рабочей площадки производственного здания (стр. 5 из 7)
Минимальное расстояние между центрами болтов (шаг болтов) аmin в расчетных соединениях определяется условиями прочности основного металла, принимается в любом направлении равным amin = 2,5d = 2,5·23 = 57,5 мм.
Принимаем а = 60 мм.
Рис. 15. Монтажный стык главной балки на высокопрочных болтах
Максимальное расстояние между болтами определяется устойчивостью сжатых частей элементов в промежутках между болтами (в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков amax≤ 12t = 12*14 = 168 мм, где t – толщина наиболее тонкого наружного элемента), и условием плотности соединения
Минимальное расстояние от центра болта до края элемента для высокопрочных болтов в любом направлении усилия
Принимаем с = 50 мм.
Ширина верхней накладки пояса bnfпринимается равной ширине пояса
bf= 530 мм; ширина каждой нижней накладки пояса
Требуемая площадь сечения накладки определится
Толщина каждой накладки пояса определяется
Принимаем верхнюю накладку из листа 680´530´14 мм площадью сечения Аnf = 74,2 см2; и две нижних из листа 680´230´14 мм с площадью сечения
Суммарная площадь накладок
Горизонтальные болты располагаем в 6 рядов на одной полунакладке.
Две вертикальные накладки, перекрывающие стенку балки, по длине (высоте) выполняются с учетом расстояния между краем накладки и поясом, которое включает в себя толщину горизонтальных поясных накладок tnf и конструктивный зазор D = 6…15 мм
Толщина одной вертикальной накладки tnw принимаем равной толщине стенки tw за вычетом 2 мм. tnw = 10 мм.
Максимальное расстояние между крайними горизонтальными рядами болтов с учетом с = 50 мм
Расчет стыка стенки. Расчетный момент, приходящийся на стенку, уравновешивается суммой внутренних пар усилий, действующих на болты. Максимальное горизонтальное усилие Nmax от изгибающего момента, действующее на каждый крайний наиболее напряженный болт, не должно быть больше несущей способности Qbh.
Условие прочности соединения
где ai – соответствующие расстояния между парами сил, возникающих в болтах (рис.14);
m – число вертикальных рядов болтов на полунакладке.
Для определения числа рядов болтов по вертикали k и назначения их шага а вычисляем коэффициент стыка
Находим число рядов при a = 2,19 по таблице.
Принимаем k = 11 и a = 2,2 > 2,19.
Определяем шаг болтов по вертикали
Необходимо увеличивать количество болтов в одном вертикальном ряду, т.к. а = 136 мм > 12tnw = 120 мм. Принимаю k = 13,
Шаг a округляется до 5 мм и он укладывается целое число раз в расстоянии между крайними рядами болтов amax. Окончательно принимаем 13 рядов болтов по высоте с шагом а = 115 мм.
Проверяем стык стенки
Условие выполняется.
6. Расчет колонн
Рассчитываются центрально-сжатые сквозные колонны. Стержень сквозной колонны состоит из двух ветвей (прокатных двутавров), связанных между собой соединительной решеткой в виде планок, которые обеспечивают совместную работу ветвей.
6.1 Расчет колонны на устойчивость относительно материальной оси x–x
где lгеом – геометрическая длина колонны от фундамента до низа главной балки, равная отметке настила рабочей площадки за вычетом фактической строительной высоты перекрытия, состоящей из высоты главной балки на опоре ho, высоты балок настила hбн и толщины настила tн, плюс заглубление базы колонны ниже отметки чистого пола, принимаемое 0,6м,
Коэффициент μх = 1 (принята расчетная схема «шарнир-шарнир»)
Предварительно задались λx = 80, и определили φ = 0,686 по [1,табл.72].
Определяем требуемую площадь сечения одной ветви:
По Атр принимаю по сортаменту два двутавра I 55Б2 имеющих следующие характеристики:
Ab = 124,75 см2; A = 2Ab = 124,75×2 = 249,5 см2; ix = 22,43 см; iy1 = 4,7 см; Ix = 62790 см4;Iy1 = 2760 см4;линейная плотность (масса 1пог.м) равна 97,9 кг/м; высота сечения Н = 54,7 см; толщина стенки d = 10 мм, ширина полки bb = 220 мм.
Проверяем устойчивость колонны относительно материальной оси, для чего определяем
и по λx определяем 
где gс = 1 – коэффициент условий работы по [1,табл.6].Предельная гибкость колонны
где
– коэффициент, учитывающий недонапряжение колонны.Условие выполняется.
6.2 Расчет колонны на устойчивость относительно свободной оси y-y
Коэффициент μy = 2 (принята расчетная схема «консоль»)
Подбор сечения колонн относительно оси y-y производится из условия ее равноустойчивости (равенства гибкости λx относительно x-x и приведенной гибкости λefотносительно оси y-y), которое достигается за счет изменения расстояния между ветвями bo.
Приведенная гибкость lef определяется по [1,табл.7] для колонны с планками
при 
и 
при 
где
– теоретическая гибкость стержня колонны относительно оси y-y; 
– гибкость ветви колонны относительно оси 1-1; 
– момент инерции сечения одной планки относительнособственной оси z-z;
Iy1 – момент инерции ветви относительно оси 1-1 (по сортаменту);
lb – расстояние между планками по центрам тяжести;
lob– расстояние между планками в свету;
bo– расстояние между центрами тяжести ветвей колонны;
– отношение погонных жесткостей ветви и планки;A – площадь сечения всего стержня колонны;
Приравнивая
находим требуемое значение гибкости относительно свободной оси 
где l1 = 35 – предварительно принятая гибкость ветви.
По λy находим радиус инерции
Воспользовавшись приближенными значениями радиусов инерции по [6,табл.11], определяем ширину сечения
Принимаем b = 920 мм и b0 = b = 920 мм, b0 – расстояние между центрами тяжести ветвей.
Расстояние в свету между полками двутавров
Расстояние между ветвями увеличивать не требуется.
Проверка колонны на устойчивость относительно оси у-у.
До проверки устойчивости колонны нужно скомпоновать сечение стержня, установить расстояние между планками, запроектировать планки, определить их размеры.
Расчетная длина ветви
Принимаем расстояние в свету между планками lob = 160 см.
Длина планки bпл принимается равной расстоянию в свету между ветвями плюс напуск на ветви по 25 мм
Высоту планок hпл устанавливают в пределах (0,5…0,8)b=475…736 мм, где b = 920 мм – ширина сечения. Принимаем hпл = 500 мм.
Толщина планок принимается по условиям местной устойчивости и должна быть
.Окончательно принимаем планку из листа 750´500´18 мм.
Момент инерции стержня относительно оси у-у