Выбор и расчет металлических конструкций согласно заданию к курсовой работе, страница 3

Проверка общей устойчивости балки.

,

где jб – определяется по [ 1 ], gс = 0,95.

Общую устойчивость по вышеприведенной формуле можно не проверять, если балка по всей длине закреплена настилом, а при его отсутствии выполняется неравенство:

,

где llf – расстояние между точками закрепления балки из плоскости.

,

Общая устойчивость балки обеспечена.

6.7. Проверка устойчивости пояса и стенки балки.

Проверка устойчивости пояса.

Устойчивость пояса обеспечена, если:

,

где llf – свес пояса балки.

Устойчивость пояса обеспечена.

Проверка устойчивости стенки.

Первоначально проверяем следующее условие:

,

Условие не выполняется, следовательно, необходима постановка ребер жесткости и проверка устойчивости стенки.

Предельное расстояние между ребрами:

Принимаем односторонние ребра жесткости с шагом, равным шагу вспомогательных балок ( рис. 6.6 ).

Так как  расчет на устойчивость каждого отсека балки при отсутствии местных напряжений следует выполнять по формуле:

Расстановка ребер жесткости.

Рис. 6.6.

Проверим устойчивость двух отсеков:

Опорный отсек.

,

где x – расстояние от опоры до середины отсека.

,

,

Величина критических напряжений зависит от параметра Ccr, который определяется

по [1, табл. 21 ], с использованием параметра d.

,

,

Критические касательные напряжения определяются по [1, п. 7.4.].

,

где m =1,9494 ù отношение большей стороны отсека к меньшей,

,

d =134,4 см – величина меньшей стороны отсека.

,

Устойчивость опорного отсека обеспечена.

Следующий отсек.

,

где x – расстояние от опоры до середины отсека.

,

,

,

Устойчивость следующего отсека обеспечена.

Размеры промежуточных ребер равны:

,

Назначаем bh = 110 мм.

,

Назначаем ts = 10 мм.

6.8. Расчет опорной части балки.

     Возможные решения опорной части балки показаны на ( рис.6.7).

Опорная часть балки.

Рис. 6.7.

При величине a £ 1,5.tp (рис. 6.7.) требуемая площадь ребра:

,  

где Rp – расчетное сопротивление стали смятию, принимается по [1, табл. 1, 51].

Назначим ширину ребра равной ширине пояса в измененном сечении балки:

bp = 280 мм. Толщина ребра . Предельное значение ширины выступающей части ребра вычисляется по формуле:

,

Фактический свес ребра:

,

Местная устойчивость опорного ребра обеспечена.

При нахождении размеров условного стержня:

,

,

Площадь условного стержня:

,

,

,

Условия обеспечения общей устойчивости проверяются по формуле:

,

Общая устойчивость опорного ребра обеспечена.

При расчете швов зададимся катетом шва kf = 8 мм, что не меньше kfmin = 5 мм

 [1, табл. 38]. За расчетную длину примем меньшую из двух значений:

,

-  из условия обеспечения прочности по металлу шва:

,

-  из условия обеспечения прочности границе сплавления:

Прочность швов обеспечена. Оставляем ранее принятый катет шва.

6.9. Расчет поясных швов.

     Швы, соединяющие пояса со стенкой, рассчитываются на сдвигающую силу, Т, приходящуюся на 1 см длины балки.

,

m = 2 ù при двухсторонних швах;  l w = 1 см.

Поясные швы примем двухсторонними, сварку – автоматической.

Катет шва проверяется из двух условий:

-  из условия неразрушения по металлу шва:

,

-  из условия неразрушения по границе сплавления:

,

Назначаем kf = kfmin = 7 мм. [1, табл. 38].

7. Расчет стыка главной балки на высокопрочных болтах.

     В последнее время монтажные стыки сварных балок, чтобы избежать сварки при монтаже, стали выполнять на высокопрочных болтах.

     В таких стыках каждый пояс желательно перекрывать тремя накладками с двух сторон, а стенку – двумя вертикальными накладками, площадь сечения которых должна быть не меньше площади сечения перекрываемого ими элемента.

     Болты в стыках ставятся на минимальном расстоянии как друг от друга, так и от краёв накладок по [1. Табл. 39.].

    Расчет каждого элемента ведут раздельно, а изгибающий момент распределяют между поясами и стенкой пропорционально их жесткости.

     Поперечная сила условно полностью передаётся на стенку и принимается распределённой равномерно на все болты, расположенные на полунакладке и на наиболее напряженные крайние болты будет действовать равнодействующая усилий от момента и поперечной силы, и они будут определяться по формуле:

,

где n – число болтов на полунакладке.

Пример монтажного стыка сварной балки показан на рис. 7.1.

Монтажный стык сварной балки.

Рис. 7.1.

Стык делаем в середине пролета балки, где М = 6628,44 кН.м и Q = 0. Стык осуществляется высокопрочными болтами d = 24 мм из стали 38ХС «селект».

Несущая способность болта, имеющего две плоскости трения:

,

где Rbh – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта:

,

Rbun – наименьшее временное сопротивление болта разрыву,

           принимается по [ 1, табл. 61 ].

Обработка поверхности пескоструйная или дробеметная.

μ = 0,58 – коэффициент трения, принимается по [ 1, табл. 36 ],

γh = 1,02 – коэффициент надежности, принимается по [ 1, табл. 36 ],

Abn = 3,52 см2 – площадь сечения болта нетто, определяемая по [1, табл. 62* ],

γb – коэффициент условия работы соединения, γb = 0,85, так как разница в номинальных диаметрах отверстия и болта больше 1 мм.

Стык поясов.

Каждые пояс балки перекрывается тремя накладками сечениями 450´16 мм и

2´200´16 мм, общей площадью сечения:

Усилия в поясе определяются по формуле:

,

,

Количество болтов для крепления накладок рассчитывается по формуле:

,

Принимаем 14 болтов.

Стык стенки.

Стенку перекрываем двумя вертикальными накладками сечением 440´1272´8 мм.

Момент, действующий на стенку определяется по формуле:

.

Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов:

,

Находим коэффициент a:

По [2, табл. 7.8] находим количество болтов по вертикали k = 7, и уточненное значение a = 1,55 > 1,33.

Принимаем 7 рядов с шагом 188 мм.

Проверяем стык стенки по формуле:

Проверяем ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты d0 = 26 мм.

Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка:

,

Ослаблением пояса можно не учитывать.

Проверяем ослабление накладок в середине стыка четырьмя отверстиями:

,

Принимаем накладки толщиной 18мм,

,

Оставляем накладки толщиной 18 мм.

9. Расход стали на 1 м2 балочного покрытия

Расход стали на 1 м2 балочного покрытия приведен в табл. 9.1.

Таблица 9.1.

Расход стали на 1 м2 балочного покрытия

Элементы балочной

клетки

Формула подсчета

Расход стали, кг/м2

Настил

109,9

Балки настила

14,2

Вспомогательные балки

32,9

Главные балки

62,588

Итого                                                                                                         219,588