жбк. 1 компоновка и выбор типа балочной клетки
 Скачать 1.91 Mb.
|
|
Изменение сечения балки по длине Место изменения сечения принимаем на расстоянии 1/6 пролета от опоры. Сечение изменяем уменьшением ширины поясов. Разные сечения поясов соединяем сварным швом встык, электродами Э 42 без применения физических методов контроля, то есть для растянутого пояса  Определяем расчетный изгибающий момент и перерезывающую силу в сечении     Рисунок 4.4 Изменение сечения а – место изменения сечения; б – проверка приведённых напряжений Подбор изменённого сечения ведем по упругой стадии работы стали. Определяем требуемый момент сопротивления и момент инерции измененного сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:   Определяем требуемый момент инерции поясов   Требуемая площадь сечения поясов  Принимаем пояс bf1 x tf = 200×20 мм Af1 = 40 см2. Принятое сечение пояса удовлетворяет рекомендациям bf1˃18 см и bf1˃h/10 = 110/10 =11 см. Определяем момент инерции и момент сопротивления уменьшенного сечения:  Проверка прочности, общей устойчивости и прогиба сварной балки Проверка прочности балки. Проверяем максимальные нормальные напряжения в поясах в середине пролёта балки  Проверяем максимальное касательное напряжение в стенке на опоре балки  ,где  Проверяем местные напряжения в стенке под балками настила:  где F = 2·26,91·5/2 =134,55 кН – опорные реакции балок настила; lloc= b +2tf = 12,5 +2·2 = 16,5 см – длина передачи нагрузки на стенку балки. Проверяем приведенные напряжения в месте изменения сечения балки  Прочность балки обеспечена. Проверяем общую устойчивость балки в месте действия максимальных нормальных напряжений, принимая за расчетный пролет 𝓁ef – расстояние между балками настила а1: а) в середине пролёта, где учтены пластические деформации при  и   где  б) в месте уменьшения сечения балки (балка работает упруго, поэтому δ =1)  Обе проверки показали, что общая устойчивость балки обеспечена. Проверку прогиба балки может не проводиться, так как принятая высота балки больше минимальной h =110 см ˃ hmin = 107,5 см. Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки сварной балки 1. Проверка устойчивости сжатого пояса производится в месте максимальных нормальных напряжений в нем - в середине пролета балки, где возможны пластические деформации. При  проверка проводится по формуле:    Проверка показала, что местная устойчивость пояса обеспечена. 2.Проверка устойчивости стенки балки. Первоначально определяем необходимость постановки ребер жесткости:  Следовательно вертикальные ребра жесткости необходимы. В зоне учета пластических деформаций необходима постановка ребер жесткости под каждой балкой настила, т.к. местные напряжения в стенке в этой зоне не допустимы. Определяем длину зоны учёта пластических деформаций в стенке балки  Расстановку вертикальных ребер принимаем по чертежу. Рёбра жёсткости располагаем с одной стороны балки шириной не менее  толщиной  мм.Устанавливаем необходимость проверки устойчивости стенки. Так как условная гибкость стенки  проверка устойчивости стенки необходима.Проверяем отсек «а». Определяем средние значения M и Q в сечении на расстоянии х = 300 см от опоры (под балкой настила)  Рисунок 4.5. Схема расположения рёбер жёсткости: 1 – место изменения сечения пояса; 2 – место проверки местной устойчивости стенки; 3 – место проверки поясного шва  Определим действующие напряжения:  Определяем критические напряжения  где    Определим значение коэффициента степени упругого защемления стенки в поясах  где β – коэффициент, принимаемый по табл. 22  ; hef – расчётная высота стенки составной балки, для сварных балок hef = hw.При δ = 1,81 и а / hef= 2,26 по табл. 24 предельное значение отношения напряжений  Расчетное значение  поэтому σcr определяем по формуле где сcr =32,9 получили по табл. 21 при δ = 1,81. Затем определяем σℓoc, cr, принимая при вычислении  а значение а/2  где с1 = 23,24 получили по табл.23 при δ = 1,81 и а/ (2hw)=240/212=1,13 Подставляем полученные значения напряжений в формулу:  Проверка показала, что устойчивость стенки обеспечена, хотя расстояния между рёбрами жёсткости а = 240 см >2hw=212 см. Расчет поясного шва сварной балки В работе балки учтены пластические деформации, а также имеется местная сосредоточенная нагрузка от балок настила, действующая на сжатый пояс балки. Поэтому швы выполняем двусторонними, автоматической сваркой в лодочку, сварочной проволокой Св – 08А диаметром 3 мм. Определяем толщину шва в сечении х = 120/2 = 60 см, под первой от опоры балкой настила, где сдвигающая сила максимальна  где n = 2 (при двусторонних швах); I1 = 332531см4, Sf1 = 2160 см3, F =134,55 кН, ℓℓос = =16,5 cм. Определяем поперечную силу Q = q·  По табл. 56 для сварочной проволоки Св-08А Rwf =180 МПа = 18 кН/см2. В соответствии с табл.3 и 51 для стали С255 Rwz= 0,45Run= 0,45·37 = =16,6 кН/см2. По табл. 35 находим коэффициенты глубины проплавления угловых швов βf = 1,1 и βz = 1,15. Затем определяем более опасное сечения шва βf Rwf= 1,1·18 =19,8 кН/см2˃βz Rwz= 1,15·16,6 = =19,09 кН/см2. Отсюда выбираем меньшее значение 19,09 кН/см2 и определяем требуемую тощину шва  Принимаем по табл.39 минимально допустимый при толщине пояса tf = 20 мм шов толщиной kf = 6 мм, что больше получившегося по расчету kf = 2,4мм.Расчет монтажного стыка сварной балки на высокопрочных болтах Монтажный стык делаем в середине пролета балки, где M = =2084,4 кН·м и Q = 0. Стык осуществляем высокопрочными болтами d = 20 мм из стали марки 40Х «селект», имеющей по табл. №61 наименьшее временное сопротивление Rbun =1100 МПа = 110 кН/см2. Способ обработкии соединяемых поверхностей - газопламенная. Несущая способность болта, имеющего две плоскости трения где   определяется из табл. 62  так как количество болтов n ˃10 коэффициент  назначаем способ регулирования натяжения болта по углу закручивания, разница в диаметрах отверстия и болта δ = 1…4 мм, поэтому по табл.37 коэффициенты μ =0,42 и  количество поверхностей трения k = 2.Стык поясов Стык каждого пояса балки перекрываем тремя накладками сечениями 300 × 12 мм и 2×130х12 мм. Общая площадь сечения накладок  Определяем усилие в поясе:   Количество болтов для прикрепления накладок   Принимаем 12 болтов. Стык стенки Стык стенки перекрываем двумя вертикальными накладками размером 320×1000×8 мм. Момент, действующий на стенку балки:  Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов  Находим коэффициент стыка  где m = 2 – число вертикальных рядов на полунакладке; из таб. 4.1 находим количество рядов болтов k по вертикали при α = 2,04, k =10 (α = 2,04 ˃ 1,94). Принимаем 10 рядов с шагом 100мм, так как 100 ·9 = 900 мм.) Таблица 4.1 Коэффициент стыка стенки балки  Поверяем несущую способность стыка стенки балки    Проверяем ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты диаметром dо=22 мм (на 2 мм больше диаметра болта). Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка  т.е. ослаблением пояса можно пренебречь.  Рисунок 4.6 Монтажный стык сварной балки Проверяем ослабление накладок в середине стыка четырьмя отверстиями  Толщину накладки с 12 мм увеличим до 14 мм, тогда  Расчет опорного ребра сварной балки Опорная реакция балки F = 694,8 кН. Опирание балки выполняем с помощью опорного ребра, приваренного к торцу балки. Определяем площадь сечения опорного ребра из условия смятия торца:  где Rp - расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности. Для стали С255 при толщине проката 10-20 мм по таблицам 1 и 51 Rp= Ru= 360 МПа = 36 кН/см2. Принимаем опорное ребро поперечным сечением 200×10 мм, тогда  Проверяем опорную стойку балки на устойчивость относительно оси z-z. Ширина участка стенки балки, включенной в работу опорной стойки:  Площадь сечения опорного участка:  см2.Момент инерции сечения опорного участка:  тогда   По табл. 72 φ = 0,944 Устойчивость опорного участка балки обеспечена. Рассчитываем прикрепления опорного ребра к стенке балки двусторонними швами полуавтоматической сваркой проволокой Св -08А диаметра 1,4 – 2,0 мм. Предварительно находим параметры сварных швов и определяем минимальное значение β Rw. Для этого по табл. 56 принимаем Rwf = 180 МПа = 18,0 кН/см2; по табл. 51 Rwz= 0,45Run= 0,45·37 = 16,65кН/см2; по табл. 35 βf = 0,9, βz = 1,05, тогда βf Rwf = 0,9·18 = 16,2 кН/см2 ˂ βz Rwz = 1,05·16,65 = 17,48 кН/см2.Определяем катет сварных швов, исходя из его прочности и максимально допустимой длины N/(2βfkfRwf) = 85βfkf:  Принимаем шов kf = 6 мм, что больше значения kf min приведенного в таб. 39  Проверяем длину расчётной части сварного шва Опорное ребро привариваем к стенке балки по всей высоте сплошными швами. |