Конструирование и расчёт опорной части главной балки.

К онструирование опорной части балки состоит в выборе места расположения конструкции опорных рёбер, способа приварки этих рёбер к стенке балки.

; ;

Рис.12.6. Схемы устройства опорного ребра жёсткости.

Вариант 1. В торце с применением строжки.

Вариант 2. Удалённого от торца с плотной пригонкой или приваркой к нижнему поясу.

Целесообразно принимать один из вариантов, показанных на рис. 10.

Рёбра жёсткости для передачи опорной реакции надёжно прикрепляют к стенке сварными швами, а торец рёбер жёсткости либо строгают для непосредственной передачи опорного давления на стальную колонну (рис. 10. вариант 1), либо плотно пригоняют к нижнему поясу балки (рис. 10. вариант 2).

Расчёт опорной части выполняется в следующей последовательности:

1. Определяют размер поперечных рёбер жёсткости из расчёта на смятие торца ребра :

; ;

, откуда ,

где b_р-ширина ребра в варианте 1 или суммарная ширина опорной поверхности рёбер в варианте 2.

2. Проверяется по п. 7.12 [3] устойчивость опорной части балки из её плоскости как стойки, нагруженной опорной реакцией F_оп. В расчётное сечение стойки включается сечение ребра и примыкающие к нему участки стенки шириной =0,65t_w с каждой стороны ребра.

Расчётная длина стойки l_ef принимается равной высоте стенки h_w

I Вар. ; ; ;

 по т. 72[3]

II Вар. А_оп=(2+t_p)t_w+2(b_h-40)t_p J_x i_x   по т.72[3]

3. Рассчитывается прикрепление опорных рёбер к стенке балки сварными швами на полную опорную реакцию балки с учётом максимальной рабочей длины сварного шва

или

По второй формуле проверка не делается, если соблюдается условие _fR_wf<_zR_wz. При этом расчётное усилие F_оп=N в варианте 1 воспринимается двумя, а в варианте 2 - четырьмя швами.

I Вар. ; (по металлу шва) где l_w=85 _f k_f ; n=2

II Вар. A_w=4l_w_fk_f (по металлу шва)где l_w=85_fk_fh_ef-60

Вернуться на Error: Reference source not found

31. Компоновка составного сечения главной балки

1. Составление расчетной схемы. Расчётная схема главной балки устанавливается в соответствии с выбранным типом (вариантом) балочной клетки. В курсовой работе рассчитывают наиболее нагруженную главную балку, на которую балки настила или вспомогательные балки опираются с двух сторон.

При расположении сосредоточенных сил на балке более 5 (нормальный тип балочной клетки) их заменяют равномерно распределённой нагрузкой, эквивалентной по интенсивности сосредоточенным грузам.

2 . Построение эпюр M и Q. На рис.13.1 показана расчётная схема главной балки, эпюры изгибающих моментов и поперечных сил.

Рис.13.1. Расчётная схема и эпюры M и Q

Сечение составной балки (рис. 13.2) состоит из трёх листов: стенки и двух поясов. Компоновку составного сечения начинают с определения высоты балки.

Рис.13.2. Сечение составной главной балки

Рис. 13.3. Поэтажное сопряжение балок.

3. Определение и

,

где – расчетная нагрузка.

4. Определение требуемого момента сопротивления с учетом развития пластических деформаций в наиболее нагруженном сечении, т.е. в середине пролета.

,

где с₁ – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций; _с = 1 (СНиП табл.6).

5. Определение высоты главной балки (h).

и по возможности стремиться к

Максимальная высота (h_max) определяется из заданной строительной высоты h_стр

h_стр - принимаем по заданию,

h_бн – высота балки настила, принимается по выбранному варианту;

t_d – толщина настила, принимается по расчету;

 - допуск безопасности

Оптимальная высота , при которой расходуется минимальное количество металла.

где m_tot – полная масса, относительно нейтральной оси;

m_f – масса поясов;

m_ - масса стенки;

объемная масса металла -  = 7850кг/м³

t_ - единица длины;

h_ - высота стенки;

к – конструктивный коэффициент;

откуда находим h_ (h или h_opt).

h_ - является оптимальной высотой стенки или главной балки;

При проектировании возможно отступление от h_opt. Так, например, отступление действительной высоты от оптимальной до 20% приводит к увеличению массы всего до 4%.

Оптимальная высота балки при минимальных затратах металла определяется по различным формулам:

- по К.К. Муханову

,

удобнее использовать

где k – конструктивный коэффициент; k= 1,15–1,2 – для сварных балок; k=1,2–1,25 – для клепанных балок.

Требуемый момент сопротивления определяется из условия прочности: , где .

Минимальная высота стенки (балки) обеспечивает необходимую жесткость при полном использовании несущей способности материала.

Используя условие жесткости (2-й группы предельных состояний), определяется минимальная высота стенки:

qⁿ – расчетная нагрузка; q – нормативная нагрузка.

6. Определение толщины стенки t_. Толщина стенки определяется из следующих условий:

из условия опыта проектирования:

из условия среза стенки, в зависимости от способа опирания главной балки:

1-й способ опирания:

2-ой способ опирания:

Для определения наименьшей толщины стенки из условия ее работы на касательные напряжения можно воспользоваться формулой Н.Г. Журавского:

 = QS/It_ < R_s,

где Q – поперечная сила; S – статический момент полусечения балки, относительно нейтральной оси; I – момент инерции сечения балки; t_ - толщина стенки; R_s – расчетное сопротивление материала стенки на срез.

В балке оптимального сечения с площадью поясов, равной площади стенки, плечо внутренней пары составит I/S  0.85h;

Подставляя это соотношение I/S в формулу Журавского получаем:

где R_s – расчетное сопротивление стали срезу металла; R_s = 0,58 R_у (R_у - расчетное сопротивление стали, определяемое по пределу текучести).

При опирании разрезной стальной балки с помощью опорного ребра, приваренного к торцу балки, можно считать, что в опорном сечении балки на касательные напряжения работает только стенка, а пояса еще не включались в работу сечения балки. Тогда плечо внутренней пары:

Для этого случая толщина стенки:

Из условия обеспечения местной устойчивости стенки (без дополнительной установки ребра жесткости):

Используя вышеприведенные формулы, назначается толщина стенки t_, принимая во внимание толщину прокатываемых листов согласно сортаментного ряда.

7. Определение толщины пояса (t_f). t_f – назначается равным (2 ÷ 3) t_.

8. Определение ширины полки (пояса) b_f. Для этого необходимо определить требуемую площадь поясов А_f .

Обратить внимание, что в целях упрощения при вычислении А_f собственный момент инерции полки не учитывается.

Затем определяется ширина полки:

Ширину полки необходимо увязать с действующим сортаментом. Кроме того, ширина пояса принимается в пределах:

Ширина полки по конструктивным соображениям должна быть

b_f  180мм

Необходимо проверить соблюдение условия:

При очень широких поясах напряжение распределяется неравномерно по ширине пояса. Очень узкие пояса балки требуют частого закрепления связями и потому невыгодны. По условиям местной устойчивости ширина свеса b_ef сжатого пояса стальной балки не должна быть больше значений, определяемых по формуле:

На основании указанных соображений устанавливают окончательно толщину t_f и ширину b_f поясного листа в пределах сортамента. Установив сечение балки, проверяют ее прочность на изгиб и на срез.