Проверка местной устойчивости стенки.

Проверка и обеспечение местной устойчивости стенки главной балки выполняется в зависимости от значения условной гибкости стенки, которая определяется по следующей формуле:

Значение условной гибкости стенки превышает 3.2, поэтому следует укреплять ее поперечными ребрами жесткости. Расстояние между основными поперечными ребрами жесткости при :

а≤2∙h_w=2∙180=360 см

Таким образом можно расположить поперечные ребра жесткости под каждой балкой настила, которые будут на них опираться.

Местную устойчивость стенки проверяем на расстоянии а1= 1м/2=0.5 м. Определяем усилия в данном сечении:

Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости, при отсутствии местного напряжения σloc=0 и условной гибкости стенки  следует выполнять по формуле:

Где σ и τ – фактические значения нормального и касательного напряжения;

σ_кр и τ_кр – критические значения нормального и касательного напряжения.

Где μ – отношение большей стороны пластинки к меньшей.

с_cr принимается по табл. 21 СНиП ∥-23-81* «Стальные конструкции» в зависимости от значения коэффициента δ, рассчитываемого по формуле:

Где β – коэффициент (по табл. 22 СНиП ∥-23-81* «Стальные конструкции»)

При δ=0.49, с_cr=30

Условие соблюдается.

Местную устойчивость стенки проверяем на расстоянии а2= 1м+h_w/2=1.9 м. Определяем усилия в данном сечении:

с_cr принимается по табл. 21 СНиП ∥-23-81* «Стальные конструкции» в зависимости от значения коэффициента δ, рассчитываемого по формуле:

При δ=0.49, с_cr=30

Условие соблюдается.

Размеры ребер жесткости.

Укрепляем стенку парными симметричными ребрами. Ширина выступающей части ребра:

Толщина ребра:

Принимаем t_h=8 мм.

Расчет поясных швов.

Соединение поясных листов главной балки со стенкой осуществляется поясными швами. При изгибе балки — это соединение предотвращает сдвиг поясов относительно стенки балки, который имел бы место при раздельной самостоятельной работе элементов балки на изгиб. Расчет соединений ведется на силу сдвига пояса относительно стенки. В сварных балках сдвигающая сила Т, приходящаяся на 1 см длины балки, определяется через касательные напряжения:

Где S_f1 – статический момент пояса относительно нейтральной оси.

Сварные швы, соединяющие стенки и пояса составных двутавров балок, следует рассчитывать согласно табл. 37 СНиП ∥-23-81* «Стальные конструкции». В случае неподвижной нагрузки двусторонние угловые швы рассчитываются по формулам:

Где γ_wf и γ_wz – коэффициенты условий работы шва равные 1;

b_f и b_z – коэффициенты глубины проплавления угловых швов, принимаемые при сварке элементов из стали: с пределом текучести до 530 МПа (5400 кгс/см²) – по табл. 34 СНиП ∥-23-81* «Стальные конструкции»;

R_wf и R_wz – расчетное сопротивление по условному срезу шва и по срезу металла на границе сплавления шва (табл. Г2 СП 53-102-2004»)

Отсюда получим:

- Высота катета шва из условия прочности металла шва:

Высота катета шва из условия прочности металла на границе сплавления:

В соответствии с конструктивными требованиями к сварным соединениям катеты угловых швов следует принимать по расчету, но не менее указанных в табл. 38 СНиП ∥-23-81* «Стальные конструкции», поэтому принимаем значение к_f=6 мм как минимально допустимое при толщине пояса t_f=17-22 мм, что больше получившегося по расчету к_f=1.8 мм.

Расчет опорного ребра.

При высоте выступающей части опорного ребра а≤1.5t напряжение в нижних торцах при действии опорной реакции не должно превышать расчетного сопротивления смятию.

Где R_un – нормативное сопротивление;

γ_m – коэффициент надежности по материалу.

Из условия смятия определяется необходимая площадь поперечного сечения опорного ребра. Принимаем, а≤1.5∙t=1.5∙1.6=2.4 см. Принимаем, а=2 см. Требуемая площадь поперечного сечения опорного ребра равна:

Принимаем ребро 250*16 мм. А=25∙1.6=40 см²˃А_тр=39.2 см².

Участок стенки балки составного сечения над опорой при укреплении его ребрами жесткости следует рассчитывать на продольный изгиб из плоскости как стойку, нагруженную опорной реакцией. В расчетное сечение этой стойки следует включать сечение опорного ребра и полосу стенки шириной  с каждой стороны ребра. Расчетную длину стойки следует принимать равной высоте стенки.

Расчет на устойчивость:

Где φ – коэффициент продольного изгиба, определяемый по табл. 72 СНиП ∥-23-81* «Стальные конструкции», в зависимости от гибкости λ.

Где l_ef – расчетная длина стойки;

I_x – радиус инерции сечения.

Геометрические характеристики сечения, рассчитываемого на продольный изгиб, определяются для полосы стенки шириной:

Определим геометрические характеристики сечения:

 

        Рис. 6

За расчетную длину l_ef=180см принимается высота стенки на опоре. Гибкость будет равна:

Для λ=31.91 и R_y=2750 кгс/см² коэффициент продольного изгиба φ=0.916.

Условие выполняется, т.е. устойчивость участка стенки главной балки над опорой обеспечена. Рассчитываем прикрепление опорного ребра к стенке балки двусторонними швами с помощью полуавтоматической сварки проволокой Св-08А по формуле. Предварительно находим параметры сварных швов и определяем минимальное значение β∙R_у:

R_wf=1800 кгс/см²;

R_wz=1650 кгс/см²;

β_f=0.9;

β_z=1.05;

Определяем катет сварных швов по формуле:

Принимаем значение катета сварного шва к_f=8 мм, что больше к_f,min=6 мм.

Проверяем длину расчетной части шва:

Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами.

Расчет монтажного стыка.

Монтажные стыки выполняются при монтаже на строительной площадке, они необходимы тогда, когда масса или размеры балки не позволяют перевести и смонтировать ее целиком. Расположение их должно предусматривать членение балки на отдельные отправочные элементы, по возможности одинаковые, удовлетворяющие требованиям транспортирования и монтажа наиболее распространенными средствами. Монтажный стык должен быть удален от места передачи сосредоточенных нагрузок. В соответствие с перечисленными выше требованиями выполним монтажный стык главной балки на расстоянии 8 м от опоры.

Определяем внутренние усилия на расстоянии 8 м от опоры:

 

Изгибающий момент, воспринимаемый стенкой главной балки:

Где I_w – момент инерции стенки главной балки;

I_x – момент инерции всего сечения главной балки.

Усилие, воспринимаемое поясом главной балки:

Сварной стык.

Поскольку при монтаже автоматическая сварка и сложные способы контроля затруднены, пояса свариваются косым швом, угол наклона оси шва к оси пояса φ=30⁰. Расчет сварных стыковых соединений на центральное растяжение или сжатие:

Где t – наименьшая толщина соединяемых элементов; l_w – расчетная длина шва, определяемая с учетом применения обычных способов контроля качества шва.

R_wy – расчетное сопротивление по пределу текучести стыкового сварного шва;

Условие не выполняется, прочность сварного монтажного стыка пояса главной балки не обеспечена. Необходимо либо увеличить длину шва, либо рассчитать болтовой стык.

Болтовой стык пояса.

Для расчета принимаем следующее соединение: стык поясов перекрывается тремя накладками – одной сверху сечением 45*2 см и двумя снизу сечением 18*2 см, в качестве болтов используются высокопрочные болты диаметром d=24 мм (А_bn=3.52 см²). Перед постановкой накладок поверхности соединяемых элементов обрабатываются дробеструйным аппаратом.

Рис. 7

Расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле:

Где R_bh=0.7R_bun=0.7∙11000=7700 кгс/см² – расчетное сопротивление высокопрочного болта растяжению;

γ_b – коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия γ_b=0.9 при 5≤n≤10;

А_bn – площадь сечения болта нетто, определяемая по табл. 62 СНиП ∥-23-81* «Стальные конструкции»;

Μ и γ_h – коэффициенты трения и надежности, принимаемые по табл. 36 СНиП ∥-23-81* «Стальные конструкции».

Количество высокопрочных болтов в соединении при действии продольной силы следует определять по формуле:

Где к - количество поверхностей трения соединяемых элементов.

Принимаем 10 болтов d=24 мм, устанавливаемых в отверстия d=26 мм. Указанное количество болтов устанавливается по каждую сторону от центра стыка. Проверим ослабление пояса по крайнему ряду болтов. Пояс ослаблен двумя отверстиями диаметром 26 мм по краю стыка. Площадь сечения нетто:

Ослабление пояса можно не учитывать.

В ослабленных отверстиями сечениях пояса для крайнего ряда болтов должно выполняться условие:

Где А_f – площадь пояса; n_i – число рабочих болтоконтактов в проверяемом сечении; n – число рабочих болтоконтактов в соединении, здесь число рабочих болтоконтактов равно числу болтов, умноженному на число поверхностей трения.

Условие выполнено.

Стенку перекрываем двумя вертикальными накладками сечением 42*170*1.2 см.

Принимаем расстояние между крайними рядами болтов а_max=160 см.

Изгибающий момент, приходящийся на стенку, уравновешивается суммой внутренних пар усилий, действующих на болты, расположенные на стыковой полунакладке симметрично относительно нейтральной оси балки:

Где m – число вертикальных рядов болтов в одной полунакладке; а_i – плечо пар усилий в равноудаленных от нейтральной оси болтах.

Все усилия N_i можно выразить через N₁ через подобие треугольников.

Поскольку N₁=N_max и а₁=а_max, расчет монтажного стыка главной балки можно свести к формуле:

Где n – количество болтов на полунакладке.

В случае соединения одним болтом 3-х листов каждый болт имеет две поверхности трения, поэтому усилие, которое может быть воспринято одним болтом, равно:

Условие выполняется, то есть несущая способность одного болта больше того усилия, которое необходимо воспринять болту крайнего ряда (максимальное усилие, возникающее в монтажном стыке стенки).

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: