Курсовой проект по дисциплине Металлические конструкции Тема Балочная клетка. Альжапарова Балочная+клетка 24х6. Курсовой проект по дисциплине " Металлические конструкции" Тема "Балочная клетка"
![]()
|
4 РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ БАЛКИ4.1. Определение нагрузок и расчетных усилийНормативная погонная нагрузка на балку: ![]() ![]() ![]() Расчетная погонная нагрузка на балку: ![]() ![]() Расчетный изгибающий момент в середине балки определяется по формуле: ![]() Расчетная поперечная сила на опоре: ![]() 4.2. Подбор сечения составной сварной балки
![]() где, ![]() ![]() ![]() где, ![]() Задаемся толщиной стенки 15 мм. Из условия обеспечения жесткости определяется минимальная высота балки по формуле: ![]() Высоту балки рекомендуется назначать близкой к ![]() ![]() Затем окончательно установим толщину стенки из условий: 1) из условия определения рациональной толщины стенки по формуле: ![]() 2) из условия работы стенки на срез: ![]() ![]() 3) из условия местной устойчивости без постановки продольных ребер жесткости: ![]() 4) минимальная толщина стенки 8 мм (очень редко 6 мм). Толщина стенки должна быть также согласована c имеющимися толщинами прокатной листовой стали по сортаменту. Толщину стенки балки рекомендуется назначать близкой к рациональной, учитывая все требования. Принимаем толщину стенки tw = 12мм. Размеры горизонтальных поясных листов находят из условия необходимой несущей способности балки. Определяют требуемый момент инерции балки: ![]() Момент инерции стенки: ![]() hw=h-2tf=150-23=144см (35) Момент инерции приходящийся на поясные листы: ![]() Находим требуемую площадь поперечного сечения поясного листа по формуле: ![]() где, hz=120-3=117см. (38) По требуемой площади поперечного сечения поясов балки назначаем их размеры в соответствии с сортаментом на прокатную листовую сталь ГОСТ 103-76*, учитывая следующие требования: 1) местной устойчивости отношение ширины свеса сжатого пояса ![]() ![]() ![]() 2) для снижения остаточных сварочных напряжений толщину поясов балки рекомендуется назначать не более 2-3 толщины стенки; 3) из условия обеспечения общей устойчивости балки ширину поясов назначают в пределах от 1/6 до 1/3 высоты балки; 4) по конструктивным соображениям ширину балки не следует принимать меньше 180 мм или h/10. Подобранное сечение необходимо проверить на прочность. Для этого находят фактический момент инерции балки: ![]() ![]() Момент сопротивления: ![]() Проверка прочности в среднем сечении балки выполняется по формуле: ![]() ![]() Условие выполняется. Принимаем пояс из универсальной стали размером 600х30мм - b=600мм; tf=30мм. 4.3 Изменение сечения главной балки по длинеС целью уменьшения расхода стали, в сварной балке, изменяется сечение за счет уменьшения ширины поясов у опоры. ![]() ![]() ![]() Назначаем ширину поясного листа ![]() Момент инерции измененного сечения: ![]() ![]() Момент сопротивления ![]() Находят изгибающий момент, который может воспринять сечение: ![]() ![]() 2 ![]() Находим расстояние x от опоры, где изменяется сечение пояса: ![]() ![]() x1 ≈ 3.8, x2 ≈ 20,2 Расстояние от опоры до места изменения сечения – х = 3,8м 4.4 Проверка прочности, прогибов и общей устойчивости балокПроверка прочности главной балки выполняют в месте изменения сечения по формуле: ![]() где, ![]() ![]() Находим перерезывающую силу в месте изменения сечения ![]() Статический момент пояса балки ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() При поэтажном сопряжении балок в месте, не укрепленном поперечными ребрами жесткости, необходима дополнительная проверка стенки балки на местные сминающие напряжения по формуле: ![]() где, ![]() q=75,2кН/м ![]() ![]() ![]() tf=3см – толщина пояса главной балки. ![]() Условие не выполняется. Принимаем толщину стенки tw = 13мм ![]() Приведенные напряжения в этом случае проверяют под грузом около места изменения сечения: ![]() где, ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Здесь ![]() Поверку прочности главной балки на касательные напряжения проверяют в опорном сечении по формуле: ![]() где, ![]() ![]() ![]() Так как фактическая высота балки больше минимальной, то прогиб составных балок можно не проверять. 4.5. Проверка местной устойчивости элементов балкиСтенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости, если значение условной гибкости стенки балки ![]() Т.к. ![]() ![]() Расстояние между ребрами жесткости принимаем а = 160см Ширина ребра ![]() Принимаем ширину ребра bp = 88мм Толщина ребра ![]() Выполним проверку местной устойчивости в одном отсеке с измененным сечением около места изменения сечения. Расчет ведется в следующей последовательности: 1) Определяются расчетные усилия M и Q: ![]() ![]() ![]() Рис. 4 К расчету стенки на местную устойчивость 2) Определяется краевое сжимающее напряжение у стенки: ![]() 3) Определяется среднее касательное напряжение в стенке ![]() 4) Определим коэффициент : ![]() где, ![]() При наличии местных напряжений нормальные критические напряжения определяются в зависимости от отношений: т.к. ![]() ![]() ![]() ![]() где, ![]() ![]() где, ![]() ![]() Критическое касательное напряжение: ![]() где, ![]() ![]() ![]() Местная устойчивость стенки балки проверяется по формуле ![]() ![]() 4.6. Расчет поясных сварных швовСварные швы, соединяющие стенку балки с поясами, воспринимают силу сдвига пояса относительно стенки. Расчет ведется в следующей последовательности: 1) Определим величину сдвигающей силы Т приходящейся на 1 погонный см длины балки: ![]() Величины ![]() 2) Вычислим требуемую высоту сварного шва (для автоматической сварки сварочной проволокой СВ-08А): ![]() ![]() Согласно СНиП [2], п 12.8 принимаем толщину углового шва ![]() Принятая высота сварного шва должна удовлетворять конструктивным требованиям, изложенным в п.п. 12.6 – 12.13 [2] для автоматической сварки. 4.7. Расчет опорных реберУчасток стенки балки над опорой укрепляется поперечным ребром жесткости.
![]() 3) Проверим напряжение смятия: ![]() ![]() 4) Момент инерции сечения условного стержня относительно продольной оси балки: ![]() Площадь поперечного сечения стержня: ![]() Радиус инерции стержня: ![]() Гибкость стержня: ![]() По найденному значению ![]() ![]() Устойчивость стержня проверяется по формуле: ![]() 5) Толщина сварных швов, прикрепляющих опорное ребро к стенке балки, вычисляется по формуле: ![]() ![]() Принятая толщина шва kf должна соответствовать конструктивным требованиям (п.12.6 – 12.13 [2]) ![]() 4.8. Расчет монтажного стыка балокМонтажный стык балки рекомендуется осуществлять стыковыми швами. При невозможности применить на монтаже физические методы контроля качества швов стык нижнего пояса выполняется косым и при наличии угла наклона менее 65° не рассчитывается [1]. ![]() |