Расчет балочной клетки металлоконструкции здания (продольный шаг колонны – 17м, строительная высота перекрытия не более – 1,6м), страница 3

Принимаем b^/_f=25cм.

A_f=4,0×25=100 см².

Для измененного сечения

 см³,

где    см⁴;

см

 см³,

 кН×м

Определим абсциссу x из условия прочности:

,

;

;

D=1475886,43;

м.

Принимаем x=4,0 м

2.3 Проверочные расчеты балки

       

                   Рис. Поперечное сечение главной балки в пролете и на опоре

Определим геометрические характеристики:

,

где I_осл – момент инерции ослабления верхнего пояса отверстиями.

-момент инерции и момент сопротивления нетто в середине балки:

 см⁴;

 см³

-момент инерции и момент сопротивления нетто на опоре:

 см⁴;

 см³

Вычисляем для опорного сечения статические моменты площади пояса S_f  ^/и площади полусечения S:

 см³;

 см³

Проверочные расчеты сечения балки по нормативным напряжениям в середине, по касательным на опоре показывают, что прочность по ним обеспечена, так как:

;

Проверку местных напряжений в стенке не проводим, т.к. сопряжение балок пониженное.

Проверяем прочность балки на совместное действие напряжений:

За расчетное сечение принимаем место изменения сечения поясов, т.к. здесь возникают наибольшие нормальные и касательные напряжения:

 МПа;

,    где  кН;

 Мпа;

  прочность балки обеспечена.

Проверяем условие жесткости:

Для равномерно распределенной нагрузки прогиб вычисляют по формуле:

,

Сечение главной балки удовлетворяет условию жесткости.

Проверку общей устойчивости не производим, т.к. передача нагрузки происходит через сплошной жесткий настил, опирающийся на сжатый пояс балки, и падежно связан с ними.

Проверка местной устойчивости балки

Местная устойчивость сжатого пояса обеспечена, если

,       m=29,9 ( таблица 9 [1] )

 значит, местная устойчивость обеспечена.

Местная устойчивость стенки зависит от нормальных и касательных напряжений и от условия гибкости стенки:

,

где t– толщина сжатого пояса;

m=29,9 (по таблице 9 [1]).

Для обеспечения устойчивости стенки балки ее раскрепляют основными поперечными ребрами, а при условной гибкости стенки  - основными поперечными ребрами и парным продольным ребром. Поперечные ребра ставят при и отсутствии подвижной нагрузки.

Для обеспечения устойчивости стенки балки её раскрепляют основными поперечными ребрами, а при условии гибкости стенки , основными поперечными ребрами и парным продольным ребром, расположенным в средней части балки на расстоянии  от сжатого пояса. Если устойчивость сжатой стенки при этом не обеспечивается, то, помимо основных поперечных и продольных ребер, сжатая часть стенки укрепляется короткими поперечными ребрами.

Расстояние между поперечными ребрами:

см, принимаем a, равное шагу второстепенных балок (105 см).

При двустороннем симметричном размещении ширина ребра должна быть не менее мм, принимаем b_h=95 мм.

Толщина ребра мм, принимаем t_s=7мм.

Устойчивость проверяем в каждом отсеке по формуле:

,

где       ;     ;     ;       ,

где m - отношение большей стороны пластины к меньшей ;

d – меньшая сторона пластины;

Коэффициент с_cr для сварных балок принимают по таблице 3 [ 3 ] в зависимости от коэффициента:

,

где b=0,8

b_f , t_f  – ширина и толщина сжатого пояса;

h_ef , t – размеры стенки.

, следовательно c_cr = 30,0.

Для первого отсека (1-2 ): х₁=1,4

 кН×м;

 кН.

 см⁴;

МПа;     МПа;

 МПа;       МПа

, устойчивость обеспечена.

Для второго отсека ( 2-3 ): х₂=4,2

 кН×м;

 кН

 см⁴;

МПа ;     МПа;

 МПа;       МПа

, устойчивость обеспечена.

Для седьмого отсека ( 7-8 ): х₇=12,6

 кН×м;

 кН.

 см⁴;

 МПа ;     МПа;

 МПа;       МПа

, устойчивость обеспечена.

2.4  Расчет деталей сварной балки

2.4.1 Расчет поясных швов

Расчет шва можно вести по одному, менее прочному сечению.

Для полуавтоматической сварки коэффициенты формы b_f=0,7 , b_z= 1,0; расчетные сопротивления R_wf=180 МПа, R_wz =0,45×360=162 МПа.

Так как R_wzb_z =162×1=162 > R_wfb_f =180×0,7=126 (162>126), то расчет ведем по сечению металла шва.

Катет шва ,

где  g_wf  , g_wz – коэффициенты условий работы, равные 1, согласно п.11.2 [ 1 ];

k_f,min – минимальный катет шва, принимаемый по таблице 38 [ 1 ];

;                           ,

где Q , F – поперечная сила на опоре и местное давление;

S_f ,I_x – статический момент пояса и момент инерции опорного сечения относительно нейтральной оси.

 кН/см,       кН/см,

 мм.

Принято k_f  =3мм   ( по таблице 38^* [2] ).

2.4.2 Проектирование опорного ребра балки

Давление балки на оголовок колонны передается через опорное ребро.

Для расчета опорного ребра его сечение принимаем равным сечению поясного листа у опоры балки, т.е. 250´28мм. Торец ребра фрезерован, поэтому расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности ребра

МПа