КП Метал. и сварка Идрисов Р.Р.. 1 Выбор варианта компоновки площадки

Название	1 Выбор варианта компоновки площадки
Дата	07.12.2021
Размер	0.74 Mb.
Формат файла
Имя файла	КП Метал. и сварка Идрисов Р.Р..docx
Тип	Документы #295440
страница	4 из 5

1 2 3 4 5

7 Проектирование опорной части главной балки

При выборе конструктивного варианта оформления опорной части главной балки следует руководствоваться, прежде всего, способом сопряжения ее с колонной. При примыкании главной балки к колонне сбоку, опорная реакция от балки передается на колонну через опорные столики, имеющие небольшую площадь горизонтальной поверхности (обычно это – стальная пластина толщиной 30-40 мм, приваренная к колонне). Соответственно и элемент, передающий эту реакцию, должен иметь четко очерченную форму и небольшую площадь передающей поверхности. Все эти требования выполняются при опирании главной балки на колонну через торцевые диафрагмы в соответствии с рисунком 9а.

Для обеспечения равномерной передачи нагрузки от главной балки на колонну, поверхность торцов диафрагм строгается, а торцы опорных ребер «пригоняются» к поверхности полок.

При опирании главных балок на колонну сверху передача опорной реакции может осуществляться как через торцевые диафрагмы в соответствии с рисунком 9а, так и через опорные ребра в соответствии с рисунком 9б. Выбор варианта конструктивного решения опорного узла в этом случае во многом определяется конструкцией стержня колонны. Вариант опирания балки нижним поясом (передача реакции через опорные ребра) принимается обычно для случая сквозного сечения колонны с ветвями из прокатных двутавров или швеллеров с полками наружу (при этом, плоскости опорных ребер совмещают по вертикали с плоскостью стенок ветвей колонны). Для других вариантов конструктивного оформления стержня колонны передача опорной реакции через опорные ребра крайне нежелательна, так как может привести к существенной расцентровке стержня колонны из-за одностороннего смещения оси опорных ребер наружу (за габарит сечения колонны). То есть, для колонн с сечением из двух швеллеров с полками внутрь, из четырех уголков или одного составного двутавра наиболее приемлем вариант опирания главной балки через торцевую диафрагму в соответствии с рисунком 9а.

Предельным состоянием опорных ребер и диафрагм при их пристрожке к опорным поверхностям является смятие их торцов опорной реакцией.

Несущая способность этих элементов проверяется по формуле:

(91)

где A_о – площадь смятия, равная для опорной диафрагмы

V=Q_max=1700,4 кН

(92)

t_d принимаю 22 мм, согласно таблице Е – сортамент горячекатаного широкополосного универсального проката.

b_d=b_f₁= 25 см

для опорных ребер

(93)

R_p = 32,7 - расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности, определяемое по приложению М в зависимости от временного сопротивления (R_un) листового проката.

Ширина опорного ребра принимается равной:

мм. (94)

Рисунок 6 – Конструкция опорной части главной балки
Опорные ребра «ввариваются» по трем сторонам без пропуска околошовных зон поясных швов, как это предусмотрено в промежуточных поперечных ребрах жесткости, основное назначение которых состоит в подкреплении стенки.

Ширина опорной диафрагмы обычно принимается равной ширине пояса главной балки на опоре (b_d= b_f_,1), что исключает появление дополнительных концентраторов напряжений в наиболее ответственных элементах конструкции, к которым относятся пояса главной балки и ее опорная диафрагма.

Толщину опорных ребер и торцевой диафрагмы необходимо согласовать со стандартом на универсальную листовую сталь (Приложение Е).

Наряду со смятием торцевой поверхности элементов, передающих опорную реакцию, в этих элементах (как в любых сжатых конструкциях) может произойти потеря устойчивости, что также должно быть исключено. При передаче опорной реакции главной балки на колонну через опорные рёбра прежде всего выполняется проверка местной устойчивости опорного ребра, как сжатой удлиненной пластинки, опертой по трем сторонам, по формуле:

(95)

14,96
t_h принимаю 14 мм, согласно таблице Е – сортамент горячекатаного широкополосного универсального проката.

Если местная устойчивость ребра не обеспечена, то следует увеличить его толщину t_h и уменьшить ширину b_h ( в пределах требуемой площади A_o), не забывая при этом, что максимальная толщина ребра t_h не должна быть больше трех толщин стенки главной балки (3t_w), а окончательная ширина ребра b_h назначается кратной 5 мм.

Кроме проверки местной устойчивости ребер, необходимо выполнить проверку устойчивости опорной части главной балки, так называемой условной опорной стойки, в состав сечения которой входят оба ребра и два участка стенки главной балки протяженностью c c каждой стороны ребра:

(96)

Проверка устойчивости такой условной стойки производится как для центрально-сжатых элементов по формуле:

(97)

22,23

где

- условное напряжение в сечении стойки;

A_ef – площадь поперечного сечения условной стойки,

(98)

где φ =0,881 - коэффициент продольного изгиба, принимаемый по приложению П в зависимости от R_y и λ;

λ – гибкость условной стойки

(99)

гдеi_z – радиус инерции сечения условной стойки относительно оси z:

(100)

Если условие устойчивости (105) не выполняется, то следует увеличить толщину опорного ребра t_h(если это еще возможно), или изменить класс стали опорных ребер (принять сталь с большим значением расчетного сопротивления R_yи, соответственно, R_p).

Размеры торцевой диафрагмы также должны обеспечивать её местную устойчивость

(101)

и устойчивость опорной части балки (условной стойки), как центрально-сжатого элемента (формула 101).

В этом случае площадь поперечного сечения условной стойки принимается равной:

(102)

а радиус инерции сечения относительно оси z определяется по формуле:

(103)

8 Расчет швов крепления диафрагмы

Соединение опорных ребер и диафрагмы со стенкой осуществляется с помощью сварных угловых швов. Именно по их сечению и может произойти срез от действия опорной реакции, что также должно быть исключено. Катет этих сварных швов определяется из условия обеспечения их прочности на срез в предположении равномерной передачи опорной реакции участком шва протяженностью 85βk_f по формуле:

(104)

Назначаю катет шва 12 мм.

где n – количество рассчитываемых сварных швов (если швы прикрепляют к стенке главной балки опорные ребра, то n=4, а если швы нужны для крепления торцевой диафрагмы, то n=2). В отличие от расчета поясных швов здесь требуется изменить только способ выполнения сварных швов: сварка должна выполняться полуавтоматом в среде углекислого газа.

9 Проектирование центрально-сжатой колонны

9.1 Подбор сечения стержня центрально-сжатой колонны с проверкой общей и местной устойчивости

Центрально-сжатую колонну проектируем сплошного сечения, в виде сварного двутавра из 3-х листов широкополосной стали.

Материал колоны: сталь марки С235 (

).

Расчетная схема:

Геометрическую длину колоны

, определим по формуле:

; (105)

.
Расчетная длина колоны

(

- для шарнирного варианта закрепления):

. (106)

Рисунок 7 - Сечение центрально-сжатой колоны
Задаемся начальной гибкостью колоны:

.

Определим требуемую площадь сечение колоны

. (107)
Определим радиус инерции сечения:

. (108)
Требуемую ширину сечения определим как:

. (109)
Примем для стенки:

; тогда площадь стенки:

.
Примем для полок:

; тогда площадь полки:

.
Полная площадь сечения колоны:

.
Выполним проверку общей устойчивости полученного сечения:

. (110)

Вычислим момент инерции относительно оси у (I_y):

; (111)
Радиус инерции сечения определим по формуле:

. (112)
Гибкость сечения будет равна:

(113)
Окончательно получим:

;

.
Общая устойчивость колоны обеспечена.

Выполним проверку местной устойчивости стенки:

; (114)

где:

- условная гибкость стенки:

; (115)

. (116)
Тогда:

;

.
Местная устойчивость стенки обеспечена.

Выполним проверку местной устойчивости полки:

; (117)

;

.
Местная устойчивость полки обеспечена.

Рисунок 8 - Окончательно сечение центрально-сжатой колоны

9.2 Конструирование и расчет оголовка колоны

Конструкцию оголовка колоны разрабатываем для операния главной балки на колону, сверху на торцевую диафрагму.

Для восприятия опорной реакции главных балок и передачи её на элементы колоны, в оголовке предусматриваются дополнительные детали: накладки привариваемые к стенке двутавра.

Рисунок 9 - Накладки привариваемые к стенке двутавра
Толщину накладки t₁ определим из условия работы на смятие стенки колоны:

; (118)
где:

- расчетная длина накладки:

b_d^гл. = b_f₁

; (119)

- толщина плиты, назначим толщину плиты

.

Примем для накладки сталь марки С345 (

), тогда:

;

.
Принимаем толщину накладки

.

Прочность сечения оголовка колоны на смятие:

;

Прочность оголовка колоны на смятие обеспечена.

Рисунок 10 - Определение длины накладки.
Определим длину накладки l₁, из условия прочности сварных швов:

; (120)
где:

- катет сварного шва, примем

;

,

- коэффициенты проплавления сварного шва, по таблице 34 [1]:

;

- расчетное сопротивление условному срезу по металлу шва, по таблице 56 [1]:

(Св-08А);

- расчетное сопротивление условному срезу по металлу границы сплавления:

;

,

- коэффициенты условий работы шва:

;

- усилие приходящиеся на одну накладку:

; (121)

; (122)

; (123)

;

.
Для выбора расчетного сечения сварного шва, сравним произведения:

. (124)
Расчет выполняем по сечению металла шва:

; (125)

;

.
Длина накладки должна удовлетворять условиям:

; (126)
Принимаем длину накладки l₁=32 см=320 мм.

Выполним проверку сварных швов:

- по металлу шва:

; (127)

;

;
- по металлу границы сплавления:

; (128)

;

.
Прочность сварных швов обеспечена.

Проверка прочности горизонтальных сварных швов, прикрепляющих плиту колоны к торцу оголовка, выполняется по формуле: