Реферат: Проектирование и расчет балочной клетки
--PAGE_BREAK--Подбор настилаНастил будем выбирать из соображений экономии металла и принятой за минимальный шаг балок настила <metricconverter productid=«900 мм» w:st=«on»>900 мм.
Число балок настила равно n= 6000/900 = 6,67 шагов или 7 балок.
Толщина настила tн = <metricconverter productid=«6 мм» w:st=«on»>6 мм вес gn= 0,471 кН/м2
Нормативная нагрузка на балку настила
qn= (pn+gn)·a= (22+0,471)·0,9 = 20,22 кН/м
Расчетная нагрузка на балку настила
q= (gp·pn + gg·gn)·a = (1,2·22 + 1,05·0,471)·0,9 =24,21 кН/м
gp= 1,2, gg= 1,05 – коэффициенты надежности
Расчетная схема балок настила
<img width=«439» height=«308» src=«ref-1_1666129965-3403.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">
Расчетный изгибающий момент (длина балки настила <metricconverter productid=«4 м» w:st=«on»>4 м)
<img width=«217» height=«44» src=«ref-1_1666133368-468.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">кН×
м= 4842 кН×
см.
Требуемый момент сопротивления балки настила:
<img width=«252» height=«47» src=«ref-1_1666133836-594.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046"> см3.
При условии Wx>Wтрпо ГОСТ 8239-72 принимаем стальной горячекатанный двутавр № 22 с уклоном внутренних граней полок. Для него из сортамента выписываем: Wx= 232 см3; Ix= 2550 см4; g= 24 кг/м, ширина полки b=110 мм.
Проверим подобранную балку настила на наличие пластических деформаций:
<img width=«143» height=«44» src=«ref-1_1666134430-375.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">кН/см2 < 24кН/см2.
Проверяем прогиб балки настила по формуле:
<img width=«96» height=«44» src=«ref-1_1666121208-288.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">,
здесь l– длина изгибаемой балки, в нашем случае это l=400 см.
<img width=«211» height=«47» src=«ref-1_1666135093-549.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049"> см.
По формуле находим, что наибольший допустимый прогиб для балки такой длины составляет:
<img width=«128» height=«41» src=«ref-1_1666135642-347.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">см.
f= 1,28 < 1,6 = [f], следовательно принятая балка удовлетворяет условиям прочности и прогиба. Проверку касательных напряжений в прокатных балках при отсутствии ослабления опорных сечений обычно не производят, так как она легко удовлетворяется из-за относительно большой толщины стенок балок.
Общую устойчивость балок настила проверять не надо, так как их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним настилом.
Определение силы растягивающая настил и катет сварного шва
По первому предельному состоянию найдем распор Н:
<img width=«408» height=«49» src=«ref-1_1666135989-888.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">кН/см.
<img width=«77» height=«41» src=«ref-1_1666136877-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052"> — приведенный модуль жесткости.
Таким образом для нашего случая получим
<img width=«145» height=«44» src=«ref-1_1666137088-377.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">кН/см2,
Определим катет шва сварного соединения настила и балки настила:
<img width=«140» height=«47» src=«ref-1_1666137465-347.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">, (2)
где b
f— коэффициент, принимаем при полуавтоматической сварке элементов из стали по СНиП II
-23-81* таблица 34равным 0,9;
lw– расчетная длина шва, принимаем равной = <metricconverter productid=«1 см» w:st=«on»>1 см;
Rwf– расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва, по СНиП II
-23-81*таблица 3 определяется как:
<img width=«107» height=«47» src=«ref-1_1666137812-299.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">,
где Rwun– нормативное сопротивления металла шва по временному сопротивлению, определяем по СНиП II
-23-81* таблица 56для электрода типа Э42 и марки проволоки Св-08 равно 41 кН/см2;
g
wm– коэффициент надежности по материалу по металлу шва, по СНиП II
-23-81 таблица 3равен 1,25.
<img width=«140» height=«44» src=«ref-1_1666138111-338.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">кН/см2.
Таким образом с учетом этого расчетная толщина шва сварного соединения настила и балок настила по формуле (1) будет
<img width=«152» height=«44» src=«ref-1_1666138449-372.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">см.
Принимаем kw= <metricconverter productid=«4 мм» w:st=«on»>4 мм, так как это минимально допустимый катет.
продолжение
--PAGE_BREAK--Подбор вспомогательных балок
Материал вспомогательных балок – сталь С245, имеющая расчетное сопротивление растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести Ry= 24кН/см2.
Воспользуемся правилом: если количество шагов балок настила £5, то нагрузка воспринимаемая вспомогательными балками считается как действие сосредоточенных сил; если > 5, то нагрузка на вспомогательную балку принимается равномерно распределенной. Итак, m= 7 > 5, следовательно, для вспомогательной принимаем такую же расчетную схему, как для балки настила.
Вес балок настила:
<img width=«143» height=«44» src=«ref-1_1666138821-348.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">кг/м2.
Тогда нормативная нагрузка на вспомогательную балку без учета собственного веса вспомогательных балок будет равна
<img width=«363» height=«25» src=«ref-1_1666139169-761.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">кН/м = 0,9095 кН/см.
Расчетная нагрузка на вспомогательную балку cучетом собственного веса вспомогательных балок будет равна
<img width=«479» height=«27» src=«ref-1_1666139930-1055.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">кН/м=1,089 кН/см
С учетом принятой расчетной схемы и того, что на балку настила действует равномерно распределенная нагрузка, расчетный максимальный изгибающий момент найдем по формуле:
<img width=«236» height=«44» src=«ref-1_1666140985-503.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">кН×м= 48913 кН×см.
Требуемый момент сопротивления вспомогательной балки:
<img width=«248» height=«47» src=«ref-1_1666141488-597.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">см3.
При условии Wx> Wтрпо ГОСТ 26020-83 принимаем стальной горячекатанный двутавр № 55Б1 с параллельными гранями полок. Для него из сортамента выписываем: Wx= 2051 см3; Ix= 55680 см4; g= 89 кг/м; b= <metricconverter productid=«220 мм» w:st=«on»>220 мм; t= <metricconverter productid=«13,5 мм» w:st=«on»>13,5 мм.
Проверим подобранную балку настила на наличие пластических деформаций по следующей формуле:
<img width=«161» height=«47» src=«ref-1_1666142085-398.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">,
<img width=«164» height=«44» src=«ref-1_1666142483-417.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">кН/см2 < 24кН/см2.
Проверим прогиб балки настила по формуле:
<img width=«91» height=«44» src=«ref-1_1666142900-278.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">,
здесь l– длина изгибаемой балки, в нашем случае это В = 600см.
<img width=«217» height=«47» src=«ref-1_1666143178-572.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">см.
По формуле находим, что наибольший допустимый прогиб для балки такой длины составляет:
<img width=«135» height=«41» src=«ref-1_1666143750-360.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067">см.
f= 1,34 < 2,4 = [f], следовательно принятая балка удовлетворяет условиям прогиба.
Проверим общую устойчивость вспомогательных балок в середине пролета, в сечении с наибольшими нормальными напряжениями. Их сжатый пояс закреплен от перемещений балками настила, которые вместе с приваренным к ним настилом образуют жесткий диск, и за расчетный пролет следует принимать расстояние между балками настила lef= <metricconverter productid=«900 мм» w:st=«on»>900 мм. Условие устойчивости записывается в виде:
<img width=«356» height=«56» src=«ref-1_1666144110-1025.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">,
где lef– расчетная длина балки между связями, препятствующими поперечным смещениям сжатого пояса балки;
bf– ширина сжатого пояса (ширина полки);
tf– толщина сжатого пояса (толщина полки);
hef– расстояние (высота) между осями поясных листов.
<img width=«123» height=«45» src=«ref-1_1666145135-467.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">.
Условия применения уравнения устойчивости плоской формы изгиба:
<img width=«167» height=«101» src=«ref-1_1666145602-717.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">применение формулы возможно.
При t=0 и с1х=сх получаем <img width=«49» height=«21» src=«ref-1_1666146319-137.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">,
<img width=«504» height=«52» src=«ref-1_1666146456-1202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">.
Таким образом, принятое сечение удовлетворяет требованиям устойчивости.
Вычислим общую массу настила, балок настила и вспомогательных балок на одном пролете:
<img width=«388» height=«48» src=«ref-1_1666147658-1002.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">
тогда расход металла на <metricconverter productid=«1 м2» w:st=«on»>1 м2 будет:
<img width=«103» height=«41» src=«ref-1_1666148660-304.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074"> кг/м2.
По расходу металла выгоднее нормальный (1) тип балочной клетки при t=6 мм.
Таким образом принимаем балочную клетку нормального типа с настилом толщиной <metricconverter productid=«6 мм» w:st=«on»>6 мм и балками настила из стального горячекатаного двутавра № 30 с уклоном внутренних граней полок.
3. Проектирование и расчет главных балок
Главные балки, несущие балки настила, являются балками составного сечения. Составные балки используются в тех случаях, когда прокатные балки не удовлетворяют хотя бы одному из условий – прочности, жесткости, общей устойчивости. Проверим необходимость использования составного сечения.
Расчетная схема для главной балки будет выглядеть, как показано на рисунке (см. ниже). Здесь же построены эпюры изгибающих моментов М и поперечных сил Q.
<img width=«537» height=«273» src=«ref-1_1666148964-4143.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">
Вес балок настила
<img width=«123» height=«41» src=«ref-1_1666153107-314.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">кг/м2 = 0,411 кН/м2.
Нормативная нагрузка на главную балку без учета собственного веса главной балки
<img width=«384» height=«25» src=«ref-1_1666153421-793.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">кН/м = 1,4 кН/см.
Расчетная нагрузка на главную балку с учетом собственного веса главной балки
<img width=«523» height=«27» src=«ref-1_1666154214-1111.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">кН/м=
= 1,6724 кН/см
<img width=«214» height=«253» src=«ref-1_1666155325-1880.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1026">С учетом принятой расчетной схемы и того, что на главную балку действует равномерно распределенная нагрузка, расчетный максимальный изгибающий момент в середине пролета найдем по формуле:
<img width=«248» height=«44» src=«ref-1_1666157205-528.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">кН×м= 535168 кН×см.
Максимальное значение поперечная сила принимает на опорах и равняется:
<img width=«232» height=«41» src=«ref-1_1666157733-484.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">кН.
Главную балку рассчитываем с учетом развития пластических деформаций. Требуемый момент сопротивления главной балки, первоначально принимая с=1,1:
<img width=«256» height=«47» src=«ref-1_1666158217-619.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">см3.
Условие Wx> Wтрне выполняется ни для одной прокатной балки даже если не учитывать собственный вес при подсчете нагрузки на балку. Таким образом будем подбирать составное сечение главной балки.
Сечение главной балки будем подбирать двутаврового типа, состоящего из из трех листов: вертикального – стенки и двух горизонтальных – полок, которые сваривают в заводских условиях автоматической сваркой.
Запишем необходимые для расчета величины:
- материал главной балки – сталь С255;
- расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу Ry= 23 кН/см2 при t³<metricconverter productid=«20 мм» w:st=«on»>20 мм принимаем по ГОСТ 27772-88;
- расчетное сопротивление стали сдвигу RSпринимаем по СНиП II-23-81* (1990) табица 1:
<img width=«228» height=«48» src=«ref-1_1666158836-520.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">кН/см2.
- строительная высота перекрытия hстр– не ограничена
- прогибf
< (1/400)
l
<img width=«216» height=«202» src=«ref-1_1666159356-1266.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1027">Масса балки состоит из массы ее поясов, стенки и некоторых конструктивных элементов (стыковых накладок, ребер жесткости), учитываемых строительным коэффициентом, причем с увеличением высоты балки масса поясов уменьшается, а масса стенки возрастает. Так как, как видно из рисунка, функции массы поясов и стенки с изменением высоты балки изменяются неодинаково – одна убывает, а другая возрастает, то существует наименьшее значение суммы обеих функций, т.е. должна быть высота, при которой суммарная масса поясов и стенки будет наименьшей.
Определим оптимальную высоту <img width=«107» height=«53» src=«ref-1_1666160622-340.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083"> балки, предварительно задав ее высоту:
h
»
(1/10)
l
»
<metricconverter productid=«1,6 м» w:st=«on»>1,6 м
и рассчитав толщину стенки
tw= 7+3·1600/1000 = <metricconverter productid=«11,8 м» w:st=«on»><metricconverter productid=«11,8 мм» w:st=«on»>11,8 мм = <metricconverter productid=«12 мм» w:st=«on»>12 мм
По справочным данным определим, что k= 1,15.
<img width=«209» height=«49» src=«ref-1_1666160962-527.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084">см = <metricconverter productid=«150 см» w:st=«on»>150 см.
Из условия жесткости главной балки найдем величину минимальной высоты главной балкиhmin:
<img width=«421» height=«47» src=«ref-1_1666161489-910.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085">см.
В целях унификации конструкции примем окончательное значение высоты балки кратное <metricconverter productid=«100 мм» w:st=«on»>100 мм, т.е. h
=140 см.
Проверяем принятую толщину стенки:
по эмпирической формуле
tw= 7+3·1400/1000 = <metricconverter productid=«11,2 мм» w:st=«on»>11,2 мм
из условия работы стенки на касательные напряжения на опоре
<img width=«224» height=«45» src=«ref-1_1666162399-569.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">см < <metricconverter productid=«1,2 см» w:st=«on»>1,2 см
Чтобы не применять продольных ребер жесткости
<img width=«249» height=«51» src=«ref-1_1666162968-676.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">см < <metricconverter productid=«1,2 см» w:st=«on»>1,2 см.
Сравнивая полученную расчетным путем толщину стенки с принятой (<metricconverter productid=«12 мм» w:st=«on»>12 мм), приходим к выводу, что она удовлетворяет условию прочности на действие касательных напряжений и не требует укрепления ее продольным ребром жесткости для обеспечения местной устойчивости.
Найдем размеры горизонтальных листов пояса исходя из необходимой несущей способности балки. Для этого вычислим требуемый момент инерции сечения балки:
<img width=«277» height=«44» src=«ref-1_1666163644-574.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088">см4,
который распределяется на момент инерции стенки и двух поясов балки:
<img width=«87» height=«25» src=«ref-1_1666164218-188.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089">.
Принимаем толщину поясов балки tf= <metricconverter productid=«20 мм» w:st=«on»>20 мм, тогда высота стенки балки будет равной
<img width=«219» height=«25» src=«ref-1_1666164406-353.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">см,
Момент инерции стенки балки
<img width=«223» height=«44» src=«ref-1_1666164759-493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">см4.
Момент инерции, приходящийся на поясные листы
<img width=«327» height=«25» src=«ref-1_1666165252-513.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">см4.
Момент инерции поясных листов балки относительно ее нейтральной оси, пренебрегая моментом инерции поясов относительно их собственной оси ввиду его малости, будет равен
<img width=«113» height=«49» src=«ref-1_1666165765-343.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">,
где h — расстояние между параллельными осями поясов балки
<img width=«188» height=«25» src=«ref-1_1666166108-319.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">см.
Отсюда получаем требуемую площадь сечения поясов балки
<img width=«235» height=«49» src=«ref-1_1666166427-563.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">см2.
Находим требуемое значение ширины пояса балки:
<img width=«169» height=«49» src=«ref-1_1666166990-434.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">см.
Окончательно примем bf= <metricconverter productid=«650 мм» w:st=«on»>650 мм.
Принимаем пояса из универсальной стали 650х20 мм, для которой <img width=«171» height=«25» src=«ref-1_1666167424-335.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097">, что находится в пределах рекомендуемого отношения.
Уточняем принятый ранее коэффициент учета пластической работы с исходя из:
<img width=«185» height=«27» src=«ref-1_1666167759-334.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">;
<img width=«216» height=«25» src=«ref-1_1666168093-379.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099">;
<img width=«115» height=«48» src=«ref-1_1666168472-344.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">
Принимаем с=1,08, которое практически соответствует заданному с=1,1
Проверим отношение ширины свеса сжатого пояса к его толщине из соображений местной устойчивости ( по п.7.24 СНиП II-23-81* ):
<img width=«463» height=«51» src=«ref-1_1666168816-996.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101"> принятое соотношение размеров пояса не удовлетворяет условию его местной устойчивости. Увеличим толщину поясов балки доtf= <metricconverter productid=«24 мм» w:st=«on»>24 мм и произведем новый расчет.
Принимаем толщину поясов балки tf= <metricconverter productid=«24 мм» w:st=«on»>24 мм, тогда высота стенки балки будет равной
<img width=«231» height=«25» src=«ref-1_1666169812-369.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102">см,
Момент инерции стенки балки
<img width=«237» height=«44» src=«ref-1_1666170181-513.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103">см4.
Момент инерции, приходящийся на поясные листы
<img width=«327» height=«25» src=«ref-1_1666170694-515.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104">см4.
Момент инерции поясных листов балки относительно ее нейтральной оси, пренебрегая моментом инерции поясов относительно их собственной оси ввиду его малости, будет равен
<img width=«113» height=«53» src=«ref-1_1666171209-358.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105">,
где h — расстояние между параллельными осями поясов балки
<img width=«200» height=«25» src=«ref-1_1666171567-339.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106">см.
Отсюда получаем требуемую площадь сечения поясов балки
<img width=«240» height=«49» src=«ref-1_1666171906-575.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107">см2.
Находим требуемое значение ширины пояса балки:
<img width=«183» height=«49» src=«ref-1_1666172481-460.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108">см.
Окончательно примем bf
= <metricconverter productid=«550 мм» w:st=«on»>550 мм.
Принимаем пояса из универсальной стали 550х24 мм, для которой <img width=«172» height=«25» src=«ref-1_1666172941-338.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109">, что находится в пределах рекомендуемого отношения.
Уточняем принятый ранее коэффициент учета пластической работы с исходя из:
<img width=«197» height=«27» src=«ref-1_1666173279-353.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110">;
<img width=«288» height=«272» src=«ref-1_1666173632-3348.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1028">
<img width=«240» height=«25» src=«ref-1_1666176980-406.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111">;
<img width=«123» height=«48» src=«ref-1_1666177386-368.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112">
Принимаем с=1,09, которое практически соответствует заданному с=1,1
Проверим отношение ширины свеса сжатого пояса к его толщине из соображений местной устойчивости (по п.7.24 СНиП II-23-81*):
<img width=«465» height=«51» src=«ref-1_1666177754-1008.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113"> принятое соотношение размеров пояса удовлетворяет условию его местной устойчивости.
Проверяем несущую способность балки исходя из устойчивости стенки в области пластических деформаций балки в месте действия максимального момента, где Q=0 и τ=0.
<img width=«256» height=«49» src=«ref-1_1666178762-670.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114">;
<img width=«593» height=«51» src=«ref-1_1666179432-1248.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">где<img width=«552» height=«57» src=«ref-1_1666180680-1225.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">
Подобранное сечение балки проверяем на прочность. Определим момент инерции балки:
<img width=«529» height=«53» src=«ref-1_1666181905-1070.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117"> см4.
Определим момент сопротивления балки:
<img width=«229» height=«41» src=«ref-1_1666182975-505.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118">см3.
Проверим нормальные напряжения в балке по следующей формуле:
<img width=«144» height=«47» src=«ref-1_1666183480-368.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119">,
<img width=«172» height=«44» src=«ref-1_1666183848-435.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120">кН/см2 < 23×1 = 23 кН/см2,
следовательно, подобранное сечение удовлетворяет условию прочности и не имеет недонапряжений больше 5%.
Проверку прогиба делать нет необходимости, так как принятая высота сечения главной балки больше минимальной и регламентированный прогиб будет обеспечен.
продолжение
--PAGE_BREAK--3.1 Изменение сечения главной балки по длине
В разделе (3) я считал, что сечение главной балки остается постоянным по всей длине. Теперь рассчитаю балку с измененным сечением, путем изменения ширины поясов по длине.
Сечение составной балки, подобранное по максимальному изгибающему моменту, можно уменьшить в местах снижения моментов (у опор). Однако каждое изменение сечения, дающее экономию металла, несколько увеличивает трудоемкость изготовления балки, и поэтому оно экономически целесообразно для балок пролетом более <metricconverter productid=«12 м» w:st=«on»>12 м, что справедливо для нашего случая (<metricconverter productid=«16 м» w:st=«on»>16 м).
При равномерной нагрузке наивыгоднейшее по расходу стали место изменения сечения поясов однопролетной сварной балки находится на расстоянии примерно l/6 пролета балки от опоры: <img width=«112» height=«23» src=«ref-1_1666184283-228.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121">м.
Определим момент и поперечную силу в месте изменения сечения 1-1:
<img width=«372» height=«41» src=«ref-1_1666184511-799.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122">кН×м= 297345 кН×см;
<img width=«316» height=«45» src=«ref-1_1666185310-711.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123">кН.
<img width=«613» height=«368» src=«ref-1_1666186021-5731.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">
Производимый подбор измененного сечения ведем по упругой стадии работы материала. Определим требуемый момент сопротивления и момент инерции измененного сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:
<img width=«207» height=«47» src=«ref-1_1666191752-529.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125">см3;
где Rwy= 0,85·R= 0,85·23 = 19,55
<img width=«264» height=«41» src=«ref-1_1666192281-551.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126">см4.
Определим требуемый момент поясов, учитывая то, что момент инерции стенки остался тем же:
<img width=«313» height=«25» src=«ref-1_1666192832-498.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127"> см4.
Требуемая площадь сечения поясов балки:
<img width=«227» height=«49» src=«ref-1_1666193330-559.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128">см2.
Находим требуемое значение ширины пояса:
<img width=«165» height=«49» src=«ref-1_1666193889-434.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129">см.
Окончательно примем bf
x= <metricconverter productid=«360 мм» w:st=«on»>360 мм.
Принимаем пояса из универсальной стали 360х24 мм
<img width=«513» height=«279» src=«ref-1_1666194323-5150.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130">
Принятый пояс удовлетворяет условиям:
<img width=«188» height=«41» src=«ref-1_1666199473-403.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131">.
Проверим на прочность подобранное сечение балки. Определим момент инерции балки:
<img width=«535» height=«53» src=«ref-1_1666199876-1070.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132">см4.
Определим момент сопротивления балки:
<img width=«227» height=«41» src=«ref-1_1666200946-498.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133">см3.
Тогда
<img width=«181» height=«45» src=«ref-1_1666201444-485.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">кН/см2 < 23×1 = 23 кН/см2,
Следовательно выбранная балка проходит по нормальному напряжению в месте изменения сечения.
3.2. Проверка прочности и общей устойчивости главной балки
3.2.1 Проведем проверку прочности балки
Проверка максимального нормального напряжения в середине балки и в месте изменения сечения была выполнена выше.
Проверим максимальное касательное напряжение в стенке на нейтральной оси сечения около опоры балки:
<img width=«163» height=«48» src=«ref-1_1666201929-381.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135">
где S-статический момент полусечения балки
<img width=«412» height=«44» src=«ref-1_1666202310-815.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136">см3.
<img width=«201» height=«44» src=«ref-1_1666203125-528.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137">кН/см2 < 13,3×1 = RS×gc.
Проверим местные напряжения в стенке под балками настила:
<img width=«145» height=«45» src=«ref-1_1666203653-324.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138">,
где F– расчетные значения опорных реакций балок настила:
<img width=«252» height=«21» src=«ref-1_1666203977-390.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139">,
где q=72,63 кН/м – расчетная нагрузка на балку настила cучетом собственного веса балки;
а= 0,9 – шаг балок настила,
lloc
– длина передачи нагрузки на стенку главной балки:
<img width=«227» height=«25» src=«ref-1_1666204367-366.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140">см.
<img width=«141» height=«44» src=«ref-1_1666204733-375.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141">кН/см2 < Ry×gc= 23 кН/см2.
Наличие местных напряжений, действующих на стенку балки, требует проверки совместного действия нормальных, касательных и местных напряжений на уровне поясного шва и под балкой настила по уменьшенному сечению вблизи места изменения сечения пояса. В рассматриваемом примере такого места нет, так как под ближайшей балкой настила будет стоять ребро жесткости, которое воспринимает давление балок настила, и передачи локального давления на стенку в этом месте не будет. Поэтому проверяем приведенные напряжения в месте изменения сечения 1-1 балки (где они будут максимальны) по формуле:
<img width=«215» height=«31» src=«ref-1_1666205108-412.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142">,
где
<img width=«247» height=«45» src=«ref-1_1666205520-647.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143"> кН/см2,
<img width=«247» height=«48» src=«ref-1_1666206167-644.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144"> кН/см2
где
<img width=«284» height=«44» src=«ref-1_1666206811-574.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145">см3,
тогда, получим
<img width=«220» height=«31» src=«ref-1_1666207385-424.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146"> кН/см2<img width=«144» height=«25» src=«ref-1_1666207809-274.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147">кН/см2.
Из этих проверок следует, что прочность балки обеспечена.
3.2.2 Проверяем общую устойчивость балки
Проверим общую устойчивость в месте действия максимальных нормальных напряжений, принимая за расчетный пролет lef= <metricconverter productid=«90 см» w:st=«on»>90 см— расстояние между балками настила. Условие устойчивости записывается в виде:
<img width=«356» height=«56» src=«ref-1_1666144110-1025.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148">,
где lef– расчетная длина балки между связями, препятствующими поперечным смещениям сжатого пояса балки;
bf– ширина сжатого пояса (ширина полки);
tf– толщина сжатого пояса (толщина полки);
hef– расстояние (высота) между осями поясных листов.
<img width=«123» height=«45» src=«ref-1_1666145135-467.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149">
Условия применения уравнения устойчивости плоской формы изгиба:
<img width=«165» height=«101» src=«ref-1_1666209575-735.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150">применение формулы возможно.
При t=0 и с1х=сх получаем <img width=«49» height=«21» src=«ref-1_1666146319-137.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151">
<img width=«549» height=«52» src=«ref-1_1666210447-1296.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152">.
Проверим общую устойчивость в месте уменьшенного сечения главной балки (балка работает упруго и<img width=«36» height=«19» src=«ref-1_1666211743-115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153">):
<img width=«555» height=«52» src=«ref-1_1666211858-1315.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154">.
Обе проверки показали, что общая устойчивость балки обеспечина.
3.2.3 Проверка прогиба
Проверку главной балки по второму предельному состоянию (проверку прогиба) производить нет надобности, так как принятая высота балки h
=140 см > <img width=«76» height=«24» src=«ref-1_1666213173-184.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155">см.
3.3 Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки сварной балки
3.3.1 Проверка устойчивости сжатого пояса
Эту проверка производится в месте возникновения максимальных нормальных напряжений – в середине пролета главной балки.
<img width=«281» height=«52» src=«ref-1_1666213357-734.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156">
где bef– расстояние от грани стенки до края поясного листа – полки:
<img width=«195» height=«44» src=«ref-1_1666214091-411.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157"> — свес пояса
<img width=«247» height=«52» src=«ref-1_1666214502-620.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158">
Поскольку <img width=«75» height=«25» src=«ref-1_1666215122-186.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159"> < <img width=«75» height=«25» src=«ref-1_1666215308-193.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160">, то можно считать, что местная устойчивость сжатой полки балки обеспечена.
3.3.2 Проверка устойчивости стенки
Определим необходимость укрепления стенки поперечными ребрами жесткости по п. 7.10 СНиПа II-23-81*. Так по СНиПуII-23-81*стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости, если значение условной гибкости стенки балки`lwпревышает 2,2.
<img width=«331» height=«51» src=«ref-1_1666215501-791.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161">поперечные ребра жесткости необходимы. Кроме того, в зоне учета пластических деформаций необходима постановка ребер жесткости под каждой балкой настила, так как местные напряжения в стенке в этой зоне недопустимы.
Определим длину зоны использования пластических деформаций в стенке:
<img width=«320» height=«51» src=«ref-1_1666216292-724.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">см,
т.е. по <metricconverter productid=«1937 мм» w:st=«on»>1937 мм с каждой стороны от оси симметрии.
Расстановку вертикальных ребер жесткости принимаем согласно рисунку на стр. 30, через промежуток а = <metricconverter productid=«270 см» w:st=«on»>270 см. Это расстояние удовлетворяет условию СНиПа II-23-81*(п. 7.10), которое между основными поперечными ребрами не должно превышать 2·hw, т.к.<img width=«61» height=«25» src=«ref-1_1666217016-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">
<img width=«245» height=«25» src=«ref-1_1666217172-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">см.
По п. 7.3 СНиП II-23-81, так как`lw= 3,76 > 2,5, то проверка устойчивости стенок обязательна. Проверку будем вести по п. 7.4 – 7.6 СНиПа II-23-81*.
<img width=«471» height=«300» src=«ref-1_1666217569-5152.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165">
Расстановка поперечных ребер жесткости главной балки, сечения проверки устойчивости стенки.
Проверим местную устойчивость стенки в сечении 2-2, для этого определяем средние значения M2и Q2на расстоянии х2 = <metricconverter productid=«395 см» w:st=«on»>395 см от опоры (под балкой настила), что почти совпадает с рекомендацией расстояния в <img width=«25» height=«44» src=«ref-1_1666222721-139.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166"> от края отсека.
В этом сечении возникают следующие усилия:
<img width=«349» height=«41» src=«ref-1_1666222860-781.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167"> кНм,
<img width=«309» height=«45» src=«ref-1_1666223641-700.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">кН.
И соответствующие этим усилиям напряжения будут равны:
<img width=«251» height=«44» src=«ref-1_1666224341-642.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">кН/см2,
<img width=«191» height=«45» src=«ref-1_1666224983-473.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170"> кН/см2.
Проверим местные напряжения в стенке под балками настила:
<img width=«336» height=«45» src=«ref-1_1666225456-680.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171">,
Определяем критические напряжения:
<img width=«187» height=«56» src=«ref-1_1666226136-589.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172">,
Где <img width=«145» height=«45» src=«ref-1_1666226725-372.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173">, <img width=«311» height=«51» src=«ref-1_1666227097-769.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">
<img width=«236» height=«48» src=«ref-1_1666227866-607.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175">кН/см2.
Размеры отсека <img width=«183» height=«47» src=«ref-1_1666228473-447.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176"> и <img width=«128» height=«44» src=«ref-1_1666228920-353.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">
Предельное значение этого отношения находим по табл. 24 СНиПа II-23-81*, в зависимости от значения коэффициента d, учитывающего степень упругого защемления стенки в поясах:
<img width=«281» height=«53» src=«ref-1_1666229273-774.coolpic» v:shapes="_x0000_i1178">,
где b= 0,8, коэффициент принимаемый по табл. 22 СНиПа II-23-81*;
Тогда <img width=«132» height=«45» src=«ref-1_1666230047-377.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179">.
Расчет на местную устойчивость стенки будем проводить по п. 7.6. в СНиПа II-23-81*.
Критические нормальные напряжения:
<img width=«209» height=«48» src=«ref-1_1666230424-498.coolpic» v:shapes="_x0000_i1180">кН/см2;
Определяем <img width=«39» height=«25» src=«ref-1_1666230922-127.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181">, подставляя вместо а значение а/2:
<img width=«205» height=«48» src=«ref-1_1666231049-479.coolpic» v:shapes="_x0000_i1182"> кН/см2,
где <img width=«251» height=«51» src=«ref-1_1666231528-660.coolpic» v:shapes="_x0000_i1183">.
С учетом этого, по формуле (79) СНиПа II-23-81*получим:
<img width=«395» height=«61» src=«ref-1_1666232188-1260.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184">
<img width=«264» height=«31» src=«ref-1_1666233448-593.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185">.
Проверка показала, что устойчивость стенки обеспечена и постановка ребер жесткости на расстоянии <img width=«245» height=«25» src=«ref-1_1666217172-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1186">см возможна.
Помимо проверки устойчивости стенки в области больших нормальных напряжений необходимо также проверить ее устойчивость и в области больших касательных напряжений — вблизи от опоры балки. Проверим на устойчивость стенки в сечении 3-3, для этого определяем средние значения M3и Q3на расстоянии х3 = <metricconverter productid=«125 см» w:st=«on»>125 см от опоры (под балкой настила), что почти совпадает с рекомендацией расстояния в <img width=«25» height=«44» src=«ref-1_1666222721-139.coolpic» v:shapes="_x0000_i1187"> от края отсека.
В этом сечении возникают следующие усилия:
<img width=«353» height=«41» src=«ref-1_1666234577-780.coolpic» v:shapes="_x0000_i1188"> кНм,
<img width=«307» height=«45» src=«ref-1_1666235357-695.coolpic» v:shapes="_x0000_i1189">кН.
И соответствующие этим усилиям напряжения будут равны:
<img width=«241» height=«44» src=«ref-1_1666236052-615.coolpic» v:shapes="_x0000_i1190">кН/см2,
<img width=«189» height=«45» src=«ref-1_1666236667-484.coolpic» v:shapes="_x0000_i1191"> кН/см2.
Проверим местные напряжения в стенке под балками настила:
<img width=«332» height=«45» src=«ref-1_1666237151-686.coolpic» v:shapes="_x0000_i1192">,
Определяем критические напряжения:
<img width=«187» height=«56» src=«ref-1_1666226136-589.coolpic» v:shapes="_x0000_i1193">,
Где <img width=«145» height=«45» src=«ref-1_1666226725-372.coolpic» v:shapes="_x0000_i1194">, <img width=«311» height=«51» src=«ref-1_1666227097-769.coolpic» v:shapes="_x0000_i1195">
<img width=«236» height=«48» src=«ref-1_1666227866-607.coolpic» v:shapes="_x0000_i1196">кН/см2.
Размеры отсека <img width=«183» height=«47» src=«ref-1_1666228473-447.coolpic» v:shapes="_x0000_i1197"> и <img width=«119» height=«44» src=«ref-1_1666240621-340.coolpic» v:shapes="_x0000_i1198">
Предельное значение этого отношения находим по табл. 24 СНиПа II-23-81.
<img width=«275» height=«53» src=«ref-1_1666240961-771.coolpic» v:shapes="_x0000_i1199">,
Тогда <img width=«124» height=«45» src=«ref-1_1666241732-363.coolpic» v:shapes="_x0000_i1200">.
Расчет на местную устойчивость стенки будем проводить по п. 7.6. в СНиПа II-23-81*.
Критические нормальные напряжения:
<img width=«197» height=«48» src=«ref-1_1666242095-473.coolpic» v:shapes="_x0000_i1201">кН/см2;
Определяем <img width=«39» height=«25» src=«ref-1_1666230922-127.coolpic» v:shapes="_x0000_i1202">, подставляя вместо а значение а/2:
<img width=«200» height=«48» src=«ref-1_1666242695-469.coolpic» v:shapes="_x0000_i1203"> кН/см2,
где <img width=«251» height=«51» src=«ref-1_1666231528-660.coolpic» v:shapes="_x0000_i1204">.
С учетом этого, по формуле (79) СНиПа II-23-81*получим:
<img width=«388» height=«61» src=«ref-1_1666243824-1245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1205">
<img width=«243» height=«31» src=«ref-1_1666245069-557.coolpic» v:shapes="_x0000_i1206">.
Обе проверки показали, что запроектированная балка удовлетворяет требованиям прочности, прогиба, общей и местной устойчивости.
3.4 Расчет поясных швов главной балки
Так как балка работает с учетом пластических деформаций, то швы выполняем двухсторонние, автоматической сваркой в лодочку, сварной проволокой Св-08А.
Катет шва определим под первой от опоры балкой настила, где сдвигающая сила максимальна, то есть в сечении х = <metricconverter productid=«25 см» w:st=«on»>25 см.
Рассчитывать катет будем по формуле:
<img width=«177» height=«83» src=«ref-1_1666245626-854.coolpic» v:shapes="_x0000_i1207">,
где n= 1 при односторонних швах, n= 2 при двухсторонних швах;
(bRw)min– произведение глубины проплавления на расчетное сопротивление для расчетного сечения.
Из пункта 3.2.1 возьмем уже рассчитанные величины:
Iх=1065071 см4; Sfх= 5944,32 cм3; F= 150,52 кН; lloc= <metricconverter productid=«18,3 см» w:st=«on»>18,3 см.
<img width=«313» height=«45» src=«ref-1_1666246480-706.coolpic» v:shapes="_x0000_i1208"> кН;
По табл. 4 СНиП II-23-81*определим значение нормативного сопротивления металла шва по временному сопротивлению Rwun= 41 кН/см2. Тогда согласно табл. 4 СНиП II-23-81*расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу шва:
<img width=«244» height=«47» src=«ref-1_1666247186-537.coolpic» v:shapes="_x0000_i1209"> кН/см2,
где gwm= 1,25, — коэффициент надежности по материалу шва.
По табл. 51 СНиП II-23-81*для стали С255 определим временное сопротивление стали разрыву Run= 37 кН/см2. Тогда согласно СНиП II-23-81*расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу границы сплавления:
<img width=«148» height=«24» src=«ref-1_1666247723-271.coolpic» v:shapes="_x0000_i1210"> кН/см2.
По табл. 34 СНиП II-23-81*для выбранного типа сварки примем соответствующие коэффициенты для расчета углового шва:
bf= 1,1 – по металлу шва;
bz= 1,15 – по металлу границы сплавления.
Определим, какое сечение в соединении является расчетным (более опасное):
<img width=«380» height=«25» src=«ref-1_1666247994-585.coolpic» v:shapes="_x0000_i1211">кН/см2, Þрасчетным является сечение по металлу границы сплавления.
<img width=«311» height=«77» src=«ref-1_1666248579-1053.coolpic» v:shapes="_x0000_i1212">см.
По табл. 38 СНиП II-23-81*для пояса толщиной <metricconverter productid=«24 мм» w:st=«on»>24 мм принимаем катет шва, равный минимальному kf= <metricconverter productid=«7 мм» w:st=«on»>7 мм, что больше, получившегося по расчету – <metricconverter productid=«2,9 мм» w:st=«on»>2,9 мм.
продолжение
--PAGE_BREAK--
3.5 Расчет опорного ребра главной балки
Размеры опорных ребер определим из расчета на смятие торца ребра:
<img width=«120» height=«47» src=«ref-1_1666249632-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1213">,
где F— опорная реакция балки N(будет равна значению поперечной силы на торце балки, найденной в пункте 3):
<img width=«129» height=«24» src=«ref-1_1666249926-250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1214"> кН;
Rp– расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности, по табл. 1 СНиПа II-23-81*находим:
<img width=«159» height=«47» src=«ref-1_1666250176-396.coolpic» v:shapes="_x0000_i1215"> кН/см2,
где по табл. 51 СНиП II-23-81*для стали С255 определим временное сопротивление стали разрыву Run= 37 кН/см2; по табл. 2* СНиП II-23-81*для стали по ГОСТу 27772-88, находим, что коэффициент надежности по материалу gm= 1,025.
Найдем требуемую площадь опорного ребра:
<img width=«177» height=«47» src=«ref-1_1666250572-443.coolpic» v:shapes="_x0000_i1216">см2.
Уже принятая ширина пояса bfx= 36 cм, следовательно толщину ребра определим, как
<img width=«147» height=«51» src=«ref-1_1666251015-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1217">см,
принимая окончательно tp= <metricconverter productid=«12 мм» w:st=«on»>12 мм.
Тогда
<img width=«125» height=«25» src=«ref-1_1666251412-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1218">см2<img width=«84» height=«27» src=«ref-1_1666251657-205.coolpic» v:shapes="_x0000_i1219">см2,
сечение подобранного торца балки проходит проверку на смятие.
Проверим опорный участок балки на устойчивость из плоскости балки, как условного опорного стержня, включающего в площадь своего сечения опорные ребра и часть стенки балки шириной bw.
<img width=«539» height=«300» src=«ref-1_1666251862-4973.coolpic» v:shapes="_x0000_i1220">
Расчетная схема на устойчивость опорного участка главной балки
<img width=«320» height=«53» src=«ref-1_1666256835-739.coolpic» v:shapes="_x0000_i1221"> см.
Площадь расчетного сечения опорной части балки:
<img width=«256» height=«25» src=«ref-1_1666257574-405.coolpic» v:shapes="_x0000_i1222"> см2.
Момент инерции сечения относительно оси z-z:
<img width=«340» height=«45» src=«ref-1_1666257979-739.coolpic» v:shapes="_x0000_i1223"> см4.
Радиус инерции сечения:
<img width=«175» height=«49» src=«ref-1_1666258718-505.coolpic» v:shapes="_x0000_i1224"> см.
Гибкость:
<img width=«145» height=«45» src=«ref-1_1666259223-370.coolpic» v:shapes="_x0000_i1225">.
Условная гибкость:
<img width=«252» height=«51» src=«ref-1_1666259593-612.coolpic» v:shapes="_x0000_i1226">.
Условие устойчивости можно записать в виде:
<img width=«123» height=«44» src=«ref-1_1666260205-293.coolpic» v:shapes="_x0000_i1227">,
где j= 0,97025 — коэффициент продольного изгиба балки (по табл. 72 СНиПа II-23-81*),
<img width=«172» height=«44» src=«ref-1_1666260498-438.coolpic» v:shapes="_x0000_i1228">кН/см2 < Ry×gc= 23 кН/см2,
то есть принятая опорная стойка главной балки устойчива.
Рассчитаем прикрепление опорного ребра к стенке балки двухсторонними швами с помощью полуавтоматической сварки проволокой Св-08А при вертикальном расположении шва.
Согласно табл. 4 СНиП II-23-81*расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу шва:
<img width=«244» height=«47» src=«ref-1_1666247186-537.coolpic» v:shapes="_x0000_i1229"> кН/см2,
где gwm= 1,25, — коэффициент надежности по материалу шва.
По СНиП II-23-81*расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу границы сплавления:
<img width=«148» height=«24» src=«ref-1_1666247723-271.coolpic» v:shapes="_x0000_i1230"> кН/см2.
По табл. 34 СНиП II-23-81для выбранного типа сварки примем соответствующие коэффициенты для расчета углового шва:
bf= 0,9 – по металлу шва;
bz= 1,05 – по металлу границы сплавления.
Определим, какое сечение в соединении является расчетным:
<img width=«389» height=«25» src=«ref-1_1666261744-601.coolpic» v:shapes="_x0000_i1231">кН/см2, Þрасчетным является сечение по металлу шва.
Определим катет сварных швов:
<img width=«379» height=«52» src=«ref-1_1666262345-896.coolpic» v:shapes="_x0000_i1232">см.
Полученное значение катета шва больше минимального kfmin= <metricconverter productid=«5 мм» w:st=«on»>5 мм, поэтому окончательно принимаем kf= <metricconverter productid=«7 мм» w:st=«on»>7 мм.
Проверяем длину рабочей части шва
<img width=«357» height=«25» src=«ref-1_1666263241-542.coolpic» v:shapes="_x0000_i1233">
Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами.
3.6 Проектирование стыка главной балки на высокопрочных болтах
Очевидно, что стык необходим по середине балки, где Мmax= 535168 кН·см и Q= 0.
По табл. 61 СНиП II-23-81*выбираем высокопрочные болты для соединения d= <metricconverter productid=«24 мм» w:st=«on»>24 мм из стали 40Х «селект» с наименьшим временным сопротивлением Rbun= 110 кН/см2 и площадью сечения болта нетто Abn= 3,52 см2 (табл. 62). По табл. 36 СНиП II-23-81*определяем, что при газопламенной обработке соединяемых поверхностей и при регулировании натяжения болтов по моменту коэффициент трения m= 0,42, коэффициент надежности gh= 1,12 (при разности номинальных диаметров отверстий и болтов d= 1 – 4).
Расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определим по формуле
<img width=«144» height=«47» src=«ref-1_1666263783-358.coolpic» v:shapes="_x0000_i1234">,
где Rbh– расчетное сопротивление высокопрочного болта, принимаемое по формуле (3) в СНиПе II-23-81*:
<img width=«200» height=«24» src=«ref-1_1666264141-324.coolpic» v:shapes="_x0000_i1235"> кН/см2;
gb= 1,0 (при количестве болтов больше 10) коэффициент условий работы соединения.
<img width=«200» height=«44» src=«ref-1_1666264465-453.coolpic» v:shapes="_x0000_i1236">кН.
Стык поясов
Перекрещиваем тремя накладками каждый пояс балки сечением 550´14 мм и 2´260´14 мм. Общая площадь сечения
<img width=«187» height=«23» src=«ref-1_1666264918-443.coolpic» v:shapes="_x0000_i1237">см2 > 55·2,4 = 132 см2.
Определим усилие в поясе:
<img width=«307» height=«49» src=«ref-1_1666265361-806.coolpic» v:shapes="_x0000_i1238">кН.
Количество высокопрочных болтов в соединении стыков поясов:
<img width=«208» height=«48» src=«ref-1_1666266167-523.coolpic» v:shapes="_x0000_i1239">,
принимаем n= 18 болтов и размещаем их согласно рис. на стр. 40.
<img width=«507» height=«288» src=«ref-1_1666266690-7941.coolpic» v:shapes="_x0000_i1240">
Размещение высокопрочных болтов на стыке поясов главной балки.
Стык стенки.
Стенку перекрываем двумя вертикальными накладками сечением 360´1300´10 мм.
Момент, действующий на стенку:
<img width=«295» height=«44» src=«ref-1_1666274631-670.coolpic» v:shapes="_x0000_i1241"> кН·см.
Расстояние между крайними по высоте рядами болтов принимаем:
<img width=«172» height=«24» src=«ref-1_1666275301-293.coolpic» v:shapes="_x0000_i1242">мм.
Вычислим коэффициент стыка a:
<img width=«268» height=«45» src=«ref-1_1666275594-615.coolpic» v:shapes="_x0000_i1243">,
где m– число вертикальных рядов болтов на полунакладке.
Определяем, что число рядов болтов по вертикали равно 9, что соответствует шагу рядов болтов по высоте <metricconverter productid=«150 мм» w:st=«on»>150 мм (8´150 = <metricconverter productid=«1200 мм» w:st=«on»>1200 мм).
Проверим стык стенки по формуле:
<img width=«424» height=«65» src=«ref-1_1666276209-1101.coolpic» v:shapes="_x0000_i1244">кН < Qbh·k= 204 кН.
<img width=«604» height=«337» src=«ref-1_1666277310-6239.coolpic» v:shapes="_x0000_i1245">
Размещение высокопрочных болтов на стыке стенки главной балки.
Проверим ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты диаметром do= <metricconverter productid=«26 мм» w:st=«on»>26 мм (на <metricconverter productid=«2 мм» w:st=«on»>2 мм больше диаметра болта).
Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка, поэтому площадь сечения пояса нетто:
<img width=«197» height=«25» src=«ref-1_1666283549-449.coolpic» v:shapes="_x0000_i1246"> см2,
а площадь сечения пояса брутто:
<img width=«123» height=«25» src=«ref-1_1666283998-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1247">см2.
Согласно п.11.14 СНиПа II-23-81*:
<img width=«271» height=«25» src=«ref-1_1666284238-448.coolpic» v:shapes="_x0000_i1248"> см2,
то есть ослабление пояса можно не учитывать.
Проверим ослабление накладок в середине стыка четырьмя отверстиями:
<img width=«375» height=«27» src=«ref-1_1666284686-609.coolpic» v:shapes="_x0000_i1249"> см2,
следовательно, ослабление накладок можно не учитывать.
3.7 Проектирование сварного стыка главной балки
На монтаже сжатый пояс и стенку всегда соединяют прямым швом встык, а растянутый пояс – косым швом под углом 600, так как при монтаже автоматическая сварка и повышенные способы контроля затруднены. Такой стык будет равнопрочен основному сечению балки и по этому не рассчитывается.
<img width=«268» height=«342» src=«ref-1_1666285295-2441.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1029">Чтобы уменьшить сварочные напряжения, сначала сваривают поперечные стыковые швы стенки 1 и поясов 2 и3, имеющие наибольшую поперечную усадку. Оставленные не заваренными на заводе участки поясных швов длиной около <metricconverter productid=«500 мм» w:st=«on»>500 мм дают возможность поясным листам несколько вытянуться при усадке швов 2 и3. Последним заваривают угловые швы 4 и5, имеющие небольшую продольную усадку.
4. Проектирование и расчет колонн
4.1 Расчетная схема и расчетная длина колонны
В качестве расчетной схемы выберем колонну, шарнирно закрепленную с двух сторон. Найдем фактическую длину колонны l, при высоте фундамента 500 мм:
<img width=«424» height=«25» src=«ref-1_1666287736-609.coolpic» v:shapes="_x0000_i1250"> мм.
Расчетная длина колонны равна: <img width=«181» height=«24» src=«ref-1_1666288345-297.coolpic» v:shapes="_x0000_i1251">см.
где m— коэффициент расчетный длины, определяется по табл. 71, а СНиПа II-23-81*.
<img width=«185» height=«346» src=«ref-1_1666288642-2569.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1030">Расчетная схема центрально-сжатого стержня колонны.
4.2 Определение продольной силы в колонне, выбор типа сечения колонны
Опорная реакция в главной балке равна Q= 1337,92 кН, а продольная сила в колонне равна
N= 2×1337,92+0,8·lk= 3299,36 кН, используем колонну сплошного типа сечения. Примем, что сечение будет двутавровым, сваренным из трех листов.
4.3 Подбор сечения, проверка общей устойчивости колонн и местной устойчивости стенки и полок
Материал колонн – сталь С275. Для нее по табл. 51 СНиПа II-23-81*определим, что для tдо <metricconverter productid=«20 мм» w:st=«on»>20 мм расчетное сопротивление растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести Ry= 26кН/см2.
По формуле 7 СНиПаII-23-81*имеем, что <img width=«191» height=«47» src=«ref-1_1666291211-462.coolpic» v:shapes="_x0000_i1252"> Найдем <img width=«31» height=«24» src=«ref-1_1666291673-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1253">по формуле:
<img width=«571» height=«56» src=«ref-1_1666291794-1400.coolpic» v:shapes="_x0000_i1254">Примем l
= 71, тогда j= 0,739,
<img width=«165» height=«44» src=«ref-1_1666293194-440.coolpic» v:shapes="_x0000_i1255">см2.
Т.к. <img width=«311» height=«41» src=«ref-1_1666293634-591.coolpic» v:shapes="_x0000_i1256"> см <img width=«149» height=«44» src=«ref-1_1666294225-374.coolpic» v:shapes="_x0000_i1257">см, примем bf
= <metricconverter productid=«460 мм» w:st=«on»>460 мм, hw
= <metricconverter productid=«560 мм» w:st=«on»>560 мм.
Для того, чтобы воспользоваться формулой пункта 7.14 СНиПII-23-81*, определим значение
<img width=«221» height=«49» src=«ref-1_1666294599-564.coolpic» v:shapes="_x0000_i1258"> тогда согласно табл. 27 СНиПII-23-81* получим, что:
<img width=«553» height=«53» src=«ref-1_1666295163-1252.coolpic» v:shapes="_x0000_i1259"> см,принимаем tw= <metricconverter productid=«9 мм» w:st=«on»>9 мм.
Тогда <img width=«127» height=«24» src=«ref-1_1666296415-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1260">см2, необходимая площадь поясов равна:
<img width=«253» height=«44» src=«ref-1_1666296660-513.coolpic» v:shapes="_x0000_i1261">см2, Þ<img width=«149» height=«49» src=«ref-1_1666297173-389.coolpic» v:shapes="_x0000_i1262">см,
принимаем <img width=«48» height=«25» src=«ref-1_1666297562-137.coolpic» v:shapes="_x0000_i1263"> мм.
Проверим местную устойчивость полки колонны по табл.29 СНиПII-23-81*:
<img width=«159» height=«52» src=«ref-1_1666297699-471.coolpic» v:shapes="_x0000_i1264">,
где <img width=«396» height=«72» src=«ref-1_1666298170-1113.coolpic» v:shapes="_x0000_i1265">, т.к.
<img width=«187» height=«21» src=«ref-1_1666299283-305.coolpic» v:shapes="_x0000_i1266">см2,
<img width=«173» height=«44» src=«ref-1_1666299588-399.coolpic» v:shapes="_x0000_i1267"> см4, Þ
<img width=«347» height=«49» src=«ref-1_1666299987-756.coolpic» v:shapes="_x0000_i1268"> местная устойчивость полки не обеспечена.
Увеличиваем <img width=«48» height=«25» src=«ref-1_1666297562-137.coolpic» v:shapes="_x0000_i1269"> до <img width=«48» height=«25» src=«ref-1_1666300880-142.coolpic» v:shapes="_x0000_i1270"> мм.
<img width=«211» height=«73» src=«ref-1_1666301022-706.coolpic» v:shapes="_x0000_i1271">, т.к.
<img width=«199» height=«21» src=«ref-1_1666301728-323.coolpic» v:shapes="_x0000_i1272">см2,
<img width=«152» height=«44» src=«ref-1_1666302051-362.coolpic» v:shapes="_x0000_i1273"> см4, Þ
<img width=«312» height=«49» src=«ref-1_1666302413-686.coolpic» v:shapes="_x0000_i1274"> местная устойчивость полки обеспечена.
Проверяем напряжение по подобранному сечению:
<img width=«269» height=«93» src=«ref-1_1666303099-1053.coolpic» v:shapes="_x0000_i1275">
Подобранное сечение удовлетворяет требованиям общей устойчивости.
Сечение колонны со сплошной стенкой
<img width=«319» height=«261» src=«ref-1_1666304152-2531.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1031">
Проверим местную устойчивость стенки колонны. Стенка колонны устойчива, если условная гибкость стенки <img width=«268» height=«51» src=«ref-1_1666306683-697.coolpic» v:shapes="_x0000_i1276"> меньше или равна предельной условной гибкости <img width=«308» height=«28» src=«ref-1_1666307380-497.coolpic» v:shapes="_x0000_i1277">, т.к. 1,07 < 1,47 Þстенка устойчива.
4.4. Расчет и конструирование оголовка колонны
На колонну со сплошной стенкой свободно сверху опираются балки. Усилие на стержень колонны передается опорными ребрами балок через плиту оголовка. Ширина опорных ребер балок bp
= <metricconverter productid=«360 мм» w:st=«on»>360 мм. На колонну действует продольная сила N= 2678 кН. Торец колонны фрезерован. Толщину плиты оголовка принимаем равной tf= <metricconverter productid=«25 мм» w:st=«on»>25 мм.
Плита поддерживается ребрами, приваренными к стенке колонны. Толщину ребер определяем из условия смятия. Требуемая площадь смятия:
<img width=«576» height=«99» src=«ref-1_1666307877-1469.coolpic» v:shapes="_x0000_i1278">
<img width=«417» height=«456» src=«ref-1_1666309346-7378.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1032">Определим высоту ребра, исходя из длины швов, прикрепляющих ребро к стенке.
Задаемся катетом шва kf
= <metricconverter productid=«10 мм» w:st=«on»>10 мм.
Сварные швы будем выполнять полуавтоматической сваркой электродами Э42, выполненными из проволоки сплошного сечения Св-08А со значением
продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по строительству