Строительство и архитектура \ Металлические конструкции

Выбор и расчет металлических конструкций согласно заданию к курсовой работе, страница 2

Условие выполняется, следовательно расчет на общую устойчивость второстепенной балки не требуется.

5. Расчет швов крепления настила к балкам настила.

Расчетом определяется катет шва k_f. Расчет производится на суммарное действие распора Н и условной погонной поперечной силы g_fic, которые вычисляются для полосы шириной в 1 см по формуле:

где с – пролёт второстепенной балки настила =280см (рис. 3.)

А_f, A_ω – площадь сжатой полки и площадь стенки балки, к которой крепится настил, см²;

t_н – толщина настила =1,2см;

Е– модуль упругости стали = 2,06 × 10⁵ МПа » 2,06 × 10⁴ ;

; n_p = 1,2.

Катет шва определяется из двух условий:

- из условия разрушения по металлу шва:

- из условия разрушения по границе сплавления:

где β_f, β_z, γ_ωf, γ_ωz – коэффициенты, принимаемые по [1, п. 11.2], β_f = 0,9; β_z = 1,05;

γ_ωf = γ_ωz= 1

l_ω – расчетная длина шва, принимается равной ширине расчетной полосы настила:

l_ω= 1 см.

γ_с – коэффициент условия работы настила и балок настила, γ_с = 1,

R_ωf – расчетное сопротивление срезу по металлу углового шва, [1, табл. 55, 56 ],

R_ωz – расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления, [1, табл. 3 ],

m – число швов, принимаемых расчетное усилие, m = 1,

Сварка полуавтоматическая при d = 1,4 ù 2 мм.

В данном случае, при выборе электродов или сварочной проволоки, нужно руководствоваться определёнными ограничениями:

R_ωz = 220,5 < R_ωf = 240 < = 315

R_ωz = 0,45.R_un = 0,45.490 = 220,5 МПа,

Принимаем сварочную проволоку марки Св – 10НМА, под флюсом, R_ωf = 240 МПа.

Назначаем k_f = k_{f min} = 5 мм, согласно [1, табл.38].

6. Расчет балки составного сечения.

6.1. Выбор расчетной схемы.

В данном проекте для расчета выбран усложненный тип балочной клетки ( рис. 6.1), где раскладка балок настила и вспомогательных балок показана для одной ячейки, связи условно не показаны.

Усложненный тип балочной клетки:

Рис. 6.1. 1 – колонны; 2 – главные балки; 3 – вспомогательные балки; 4 – балки настила; 5 – настил

6.2 Сбор нагрузок.

Расчетная схема главной балки зависит от типа сопряжения балки с колоннами, а также от числа опирающихся на неё вспомогательных балок.

При числе вспомогательных балок в пролёте более пяти приходим к расчетной

схеме ( рис. 6.2 ).

Расчетная схема с эпюрами М и Q главной балки.

Рис. 6.2.

Расчетная и нормативная погонная нагрузка на главную балку определяется по формулам:

где g_g, g_p – постоянная и временная нагрузки

постоянная нагрузка складывается из:

- нагрузка от настила

- нагрузка от балок настила

- нагрузка от второстепенных балок

постоянная нагрузка равняется:

n_g – коэффициент перегрузки постоянной нагрузки, n_g = 1,05,

n_p – коэффициент перегрузки временной нагрузки, n_p = 1,2 – 1,4,

В – ширина грузовой площади, равная шагу главных балок.

6.3. Определение расчетных усилий.

Максимальные расчетные величины момента и поперечной силы определяются по формулам:

6.4. Подбор сечения балки в зоне действия максимального момента.

1. Вычисление требуемого момента сопротивления.

где величина расчетного сопротивления R_y =2350 взята для стали С555 главной балки с ожидаемой толщиной полок 20…40 мм.

Так как величина требуемого момента сопротивления больше величины моментов сопротивление профилей в сортаменте, следовательно необходимо использовать сварную балку из трёх листов (рис. 6.3.).

Сечение главной балки

Рис. 6.3.

2. Определение оптимальной высоты главной балки.

где t_ω – толщина стенки балки:

3. Определение минимальной высоты балки.

где [f] – предельный прогиб для главной балки [1, табл. 40 ].

Е – модуль упругости.

4. Определение строительной высоты из условия поэтажного сопряжения балок.

где h_бн, h_вб, h₁, h₂, t_н – соответственно высота балки настила, вспомогательной балки, отметка верха габарита помещения, отметка верха настила, толщина настила.

5. Определение высоты балки.

Назначаем высоту главной балки равной 1,4 м.

6. Определение толщины стенки из условия среза.

где k – коэффициент, учитывающий работу стенки балки на срез, k = 1,5,

R_s – расчетное сопротивление стали срезу, R_s = 0,58.R_y.

7. Определение толщины стенки из условия обеспечения устойчивости среднего отсека.

Исходя из двух последних условий, по ГОСТу следует назначить толщину стенки

t_ω = 12 мм. Перерасчет h_опт не требуется.

8. Определение требуемого момента инерции балки.

9. Определение момента инерции стенки, принимая толщину поясов t = 28 мм.

10. Определение моментов инерции поясов.

11. Определение требуемой площади сечения пояса балки.

12. Определение ширины пояса из условия прочности.

13. Определение ширины пояса из условия обеспечения его устойчивости.

По ГОСТу назначим размер пояса 450 ´ 28 мм.

14. Определение момента сопротивления W подобранного сечения ( рис. 6.4 ).

Размеры сечения главной балки.

Рис. 6.4.

15. Определение площади сечения.

16. Определение напряжения в найденном сечении.

Недонапряжение составляет 0,071 %, что менее 5 %. Оставляем принятое сечение.

6.5. Изменение сечения балки по длине.

Целесообразно изменять сечение по длине только один раз путем изменения ширины пояса (рис. 6.5).

Изменение сечения балки по длине.

Рис. 6.5.

Согласно конструктивным требованиям:

По ГОСТ 82-70*, назначаем b₁ = 280 мм.

Площадь изменённого сечения:

Проверяем прочность по нормальным напряжениям в месте изменения сечения:

Недонапряжение составляет 4,8 %.

Масса балки равна:

6.6. Проверка прочности и прогиба балки.

Проверка прочности сводится к проверки наибольших нормальных, касательных напряжений и их совместного действия. Проверки прочности по нормальным напряжениям в опасных сечениях выполнены выше. Неблагоприятным напряженным местом по длине балки являются места изменения сечения, которые следует проверить по приведённым напряжениям.