 |
6.3. Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов главной балки
|
|
|
|
Рис. 15
С учетом собственного веса главной балки М/=1, 02·2306=2352, 12 кНм.
Определим требуемый момент сопротивления и момент инерции измененного сечения, исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение.
Принимаем пояс шириной 400 мм.
Уточним площадь сечения полки:
Af1= bf1 tf=40·2=80 см2.
Рис. 16
Геометрические характеристики сечения балки
Момент инерции
Момент сопротивления
Статический момент
18, 6< 22, 44 кН/см2 -условие прочности выполняется.
Максимальное касательное напряжения в балке
RS gс = 0, 58× 24·1, 1=15, 3 кН/см2
10, 06< 15, 3- проверка выполняется.
6. 3. Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов главной балки
Проверим устойчивость стенки и определим необходимость постановки ребер жесткости. Условная гибкость стенки определяется по формуле
.
4, 3> 3, 2 => необходимо укрепление стенки ребрами жесткости.
Выполняем постановку рёбер жёсткости в местах передачи нагрузки от вспомогательной балки на главную.
Рис. 17
Ширина ребер:
Принимаем bh = 90 мм.
Толщина ребра
Принимаем tS = 7 мм.
Балка разбита на пять отсеков.
Проверка устойчивости стенки в первом отсеке.
Проверка выполняется в сечении расположенном на расстоянии 0, 96 от первого ребра жесткости, т. е. на расстоянии х1=1, 75-1, 26=0, 49 м от опоры.
Площадь сечения балки в этом отсеке:
А=1·126+2·40·2=286 см2;
Нагрузка от веса балки:
М1=qx(l-x)/2=2, 245·1, 75(14-1, 75)/2=24, 06;
М1'=1130, 4*1, 75=1978, 2 кН*м
МI=24, 06+1978, 2=2002, 26 кНм;
М2=qx(l-x)/2=2, 245·0, 49(14-0, 49)/2=7, 43;
М2'=1130, 4*0, 49=553, 896
|
|
|
МII=7, 43+553, 896=561, 326 кНм;
Мср=(2002, 26+561, 326)/2=1281, 79 кНм;
Рис. 18
Нормальные и касательные напряжения
а) нормальные
;
б) касательные
Qср=1164, 31кН;
Критические нормальные напряжения
;
b=0, 8;
d= 
, тогда по табл. 21 СНиП II-23-81*
=33, 32;
Критические касательные напряжения
Проверка устойчивости стенки
.
проверка в первом отсеке выполняется.
Проверка устойчивости стенки балки во втором отсеке
Проверка выполняется в сечении расположенном на расстоянии 0, 96 от второго ребра жесткости, т. е. на расстоянии х2=5, 25-1, 26=3, 99 м от опоры.
Площадь сечения балки в этом отсеке:
А=1*126+2·53*2=33 см2;
Нагрузка от веса балки:
М1=qx(l-x)/2=2, 65*5, 25(14-5, 25)/2=60, 87;
М1'=1130, 4*5, 25-565, 2*3, 5=3956, 4
МI=60, 87+3956, 4=4017, 27 кНм;
М2=qx(l-x)/2=2, 65·3, 99(14-3, 99)/2=52, 92;
М2'=4510, 296-1266=3244, 3
МII=52, 92+3244, 3=3297, 2 кНм;
Мср=(4017, 27+3297, 2)/2=3657, 2 кНм;
Нормальные и касательные напряжения
а) нормальные
;
Рис. 19
б) касательные
Qср=582, 16кН;
Критические нормальные напряжения
;
b=0, 8;
d= 
, тогда по табл. 21 СНиП II-23-81*
=33, 75;
Критические касательные напряжения
Проверка устойчивости стенки
.
проверка во втором отсеке выполняется.
Проверка устойчивости стенки балки в третьем отсеке
Проверка выполняется в сечении расположенном на расстоянии 0, 96 от третьего ребра жесткости, т. е. на расстоянии х2=8, 75-1, 26=7, 49 м от опоры.
Площадь сечения балки в этом отсеке:
А=338 см2;
Нагрузка от веса балки:
q=2. 65
М1=qx(l-x)/2=2. 65*8. 75(14-8. 75)/2=60. 87;
М1'=3956, 4кН*м
МI=60, 87+3956, 4=4017, 27 кНм;
М2=qx(l-x)/2=2, 65·7, 49(14-7, 49)/2=64, 6;
М2'=3956, 4кН*м
МII=64, 6+3956, 4=4021 кНм;
Мср=(4017, 27+4021)/2=4019 кНм;
Рис. 20
|
|
|
Нормальные и касательные напряжения
а) нормальные
;
б) касательные
Qср=0;
Критические нормальные напряжения
;
b=0, 8;
d= 
, тогда по табл. 21 СНиП II-23-81*
=33, 75;
Критические касательные напряжения
Проверка устойчивости стенки
.
проверка в третьем отсеке выполняется.
6. 4. Расчет поясных сварных швов.
Полки составных сварных балок соединяют со стенкой на заводе автоматической сваркой. Сдвигающая сила на единицу длины
Для стали С245 по табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем электроды Э-42.
Определим требуемую высоту катета Кf поясного шва " в лодочку".
1. Расчет по металлу шва.
Коэффициент глубины провара шва bf =0, 9 (СНиП II-23-81*, табл. 34)
Коэффициент условия работы g wf = 1 (СНиП II-23-81*, пп. 11. 2)
Расчетное сопротивление металла R wf =180 МПа(СНиП II-23-81*, табл. 56)
bf g wf R wf = 0, 9× 1× 18= 16, 2 кН/см2
2. Расчет по металлу границы сплавления.
Коэффициент глубины провара шва bz =1, 05 (СНиП II-23-81*, табл. 34)
Коэффициент условия работы g wz = 1 (СНиП II-23-81*, пп. 11. 2)
Расчетное сопротивление металла R wz =0, 45 R un = 0, 45 × 370 = 166, 5 МПа
bz g wz R wz = 1, 05 1× 16, 65 = 17, 48 кН/см2
Сравнивания полученные величины, находим
(b g w R w)min = 16, 2 кН/см2
Высота катета поясного шва должна быть не менее
=> 
kf ≥ 3 мм
По толщине наиболее толстого из свариваемых элементов ( tf = 20мм) по табл. 38 СНиП II-23-81*, принимаем kf = 6 мм.
6. 5. Конструирование и расчет опорной части балки
Принимаем сопряжение балки с колонной примыканием сбоку. Конец балки укрепляем опорными ребрами. Опорное ребро жесткости крепится сварными швами к стенке балки. Нижний торец опорного ребра балки остроган для непосредственной передачи давления на колонну.
Определим площадь сечения ребра на смятие торцевой поверхности:
;
Rр=327 МПа=32, 7 кН/см2;
Принимаем ширину ребра bр=36 см => tр=34, 57/36=0, 96 см.
Принимаем tp=10мм.
Уточним площадь сечения ребра:
Ар=1·36=36 см2.
Выступающую часть ребра принимаем a=15 мм.
Проверка ребра на устойчивость.
Ширина участка стенки, включенной в работу опорной стойки:
Рис. 21
Aw=Aр+twbw=36+1·19=55 см2;
Радиус инерции сечения ребра 
;
Гибкость ребра 
=>
j=0, 9745(СНиП II-23-81*, табл. 72)
Проверка опорного ребра на устойчивость: 
|
|
|
19, 6< 24 кН/см2.
Рассчитаем прикрепление опорного ребра к стенке балки сваркой электродами Э-42 (табл. 55* СНиП II-23-81*). По табл. 56* СНиП II-23-81* принимаем Rwf=180 МПа=18 кН/см2, Rwz=0, 45Run=0, 45·360=162МПа=16, 2 кН/см2, β f=0, 9,
β z=1, 05.
β f Rwf=0, 9·18=16, 2 кН/см2;
β z Rwz=1, 05·16, 2=17, 01 кН/см2;
Т. к. толщина более толстого элемента 20мм, то кmin=6мм (табл. 38 СНиП II-23-81*).
Проверяем длину рабочей части шва:
53, 55< 126 см.
Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами.
|
|
|
