Главные балки балочных клеток проектируют составными из листовой стали по ГОСТ 82-70*. Соединение листов осуществляется сваркой.
Сбор нагрузки на главную балку
Эквивалентная нормативная нагрузка на главную балку
, где - нормативное значение сосредоточенной силы;
а - шаг балок, опирающихся на главную балку.
, где и l - нормативная погонная нагрузка и пролет балки, опирающейся на главную балку, GБ- масса этой же балки.
0,3182·500+2,11=161,21 кН.
161,21/3=53,73 кН/м
Эквивалентная расчетная нагрузка на главную балку
, где - расчетное значение сосредоточенной силы
, где - расчетная погонная нагрузка на балку, опирающуюся на главную балку
0,379·500+2,11·1,05=191,71 кН
191,71/3=63,9 кН/м
Определение внутренних усилий в главной балке
Внутренние усилия определяются по формулам:
,
, где - коэффициент, учитывающий собственную массу главной балки, принимаемый по табл. (см. метод. пособ) = 1,05
Расчетный изгибающий момент главной балки
63,9·122·1,05/8=1207,71 кН·м =120771 кН·см.
Расчетная перерезывающая сила главной балки
63,9·12·1,05/2=402,57 кН.
Подбор сечения главной балки
Сечение главной балки назначается в зависимости от величины требуемого момента сопротивления сечения
, где - коэффициент, учитывающий работу балки в упругопластической стадии работы материала, значение которого на стадии подбора сечения можно принять равным 1.12;
Ry - расчетное сопротивление стали
=1 - коэффициент условий работы
а) Определение высоты сечения главной балки.
Высота главной балки определяется из трех условий:
1 - конструктивно, в зависимости от пролета балки: hконстр==1/10·1200=120 см.
2 - из условия наименьшего расхода стали на балку
, где k - конструктивный коэффициент, значение которого для сварной балки принимается равным 1,15;
tw - толщина стенки, предварительно назначаемая 1 см;
hоп см.
3 - из условия обеспечения необходимой жесткости балки при полном использовании несущей способности материала, т.е. из условия обеспечения предельного прогиба
.
см.
Окончательно высоту главной балки h принимаем близкой к hопт, не менее hmin и кратной 10 см. В нашем случае целесообразно принять h=110 см
б) Расчет и конструирование стенки главной балки.
Толщина стенки tw определяется по трем формулам:
1) По эмпирической формуле
=мм
2) Из условия прочности стенки на срез
, где Rs= 0,58Ry - расчетное сопротивление стали срезу.
Rs = 0.58·23 = 13.34 кН/см2;
см.
3) Из условия обеспечения местной устойчивости стенки, без укрепления ее продольным ребром жесткости
.
Задаемся предварительной толщиной поясов tf =2см.
Определяем высоту стенки hw = h - 2tf, hw = 110 - 2·2 = 106 см.
Вычисляем толщину стенки из условия укрепления ее только поперечными ребрами жесткости
см
Толщину стенки tw окончательно принимаем большей второго и третьего значений, близкой к первому, согласно сортаменту на листовую сталь по ГОСТ 82-70*, tw= 1 см.
в) Расчет и конструирование поясов главной балки.
Определяем размеры поясных листов в зависимости от требуемого момента инерции поясов
.
см4.
Требуемая площадь сечения одного поясного листа
, где h0 = h - tf=110-2=108см
см2
Толщину пояса tf определяем следуя рекомендациям (см. метод. указ.)
tf,min = 1.2 см, tf,max= 3tw= 3·1 = 3 см.
Принимаем tf = 2 см.
Ширину пояса bf определяем по
.
bf = 27,19 / 2 = 13,6 см.
Принимаем bf = 18 см, в соответствии с условиями:
1/5h< bf < 1/3h, т.е. 22 см< bf < 36.67см и 18 см<bf < 30 tf = 30·2 = 60 см
Проверка местной устойчивости сжатого пояса балки
Ширину свеса bef, определяемую как bef = bf/2 - tw /2, проверяют по формуле:
bef/tf < 0.11hef/tw, где hef = h0; при hef = h0 = 108см, см;
- устойчивость сжатого пояса обеспечена.
Окончательно принимаем пояса балки сечением (18 х 2) см, размеры стенки – (106 х 1) см.
г) Определение геометрических характеристик сечения главной балки.
Окончательно назначив все размеры сечения в соответствии с сортаментом на листовую сталь по ГОСТ 82-70* определяют геометрические характеристики сечения: момент инерции Jх .
,
Iх см4, где Jw = 99251.33 см4 - момент инерции стенки; Jf = 209952 см4 - момент инерции поясов.
Момент сопротивления Wх
.
Wх см3.
д) Проверка прочности принятого сечения по нормальным напряжениям.
, где - по таблице в зависимости от отношения площади полки Аf к площади стенки Аw.
Af /Aw = 36/110 = 0.327 путем интерполяции сх=1,167
Прочность балки обеспечена. Жесткость главной балки не проверяем, так как принятая высота сечения h =110 см > hmin = 105,04 см, что гарантирует прогиб в пределах норм.
Проверка прочности балки по касательным напряжениям на опоре
, где - статический момент полусечения
Rs=0.58Ry=0,58·23=13,34
S1 = 18· 2·108/2+(106·1/2) ·106/4 = 1944 +1404,5 = 3348,5 см3.
= 402,57·3348,5/309203,41·1= 4,36кН/см2 < 13,34кН/см2.
Прочность балки на опоре обеспечена.
Расчет поясных швов
Сдвигающая сила, приходящаяся на один см длины балки, определяется через касательные напряжения
. где Q – расчетная поперечная сила;
Sf1 – статический момент пояса относительно нейтральной оси сечения балки;
I1 – момент инерции сечения балки.
; Sf =18·2·108/2 = 19,44 см3
Т = 402,57·1944 / 309203,41·1 = 2,53 кН/см
Принимаем электроды Э42,
Rwf=18кН/см2, , , Rwz= 0,45·36=16,2 кН/см2, .
Для определения опасного сечения углового шва сравниваем произведения:
;
, где n - число швов, n=2 при двусторонним поясном шве.
Задавшись минимальным катетом шва =6 мм.
2·0,9·0,6·18·1=19,44 кН/см2 - по металлу границы сплавления и 2·1,05·0,6·16,2·1 = 20,41 кН/см2 - по металлу шва .
19,44 кН/см2 < 20,41кН/см2.
Опасное сечение проходит по металлу границы сплавления. Прочность шва обеспечена при катете шва kf = 6 мм.
Проверка местной устойчивости стенки, конструирование ребер жесткости главной балки
, где hef = hw=106 см, t = tw=1
а < 2 hef, при > 3.2; а < 2·106=212 см.
Необходимо выполнить проверку устойчивости стенки балки
, где и - соответственно нормальное и касательное напряжения, действующие в рассматриваемом сечении отсека, определяемые по формулам:
; , где М и Q – среднее значение момента и поперечной силы в пределах
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.