7. Расчет поясных швов сварной главной балки
Требуется рассчитать поясные швы сварной балки. Т.к. балка работает с учетом пластических деформаций, то швы выполняют двусторонние, автоматической сваркой в лодочку, сварной проволокой Св-0.8А. определяем толщину шва в сечении х=1,225м, под первой от опоры балкой настила, где сдвигающая сила максимальна.
По
СНиП принимаем Rушсв=16,5кн/см2 ; βш=1,1;
βс=1,15
Rушсв*βш=19,8кн/см2> Rушсв*βс=18,96кн/см2
Принимаем толщину шва Kш=7мм , что больше вычисленных 3.7 мм.
8.Расчет монтажного стыка сварной главной балки на высокопрочных болтах
Стык проектируется в середине пролета балки, где максимальный изгибающий момент и отсутствует поперечная сила.
Стык осуществляется высокопрочными болтами диаметром d=20мм из стали 40х «селект» Rвн=110кн/см2 (см. приложение 30 таблица 61 [11]).
Rвн =1100 Мпа ( см.приложение 16,табл 1. [11]).
Несущая способность болта:
Qвб=182,36кн
Стык поясов перекрываем тремя накладками: одной накладкой сечением 300х12 и двумя сечением 180х12
Общая площадь сечения:
AH=2*(45+2*22)=178см2>АН=45*2=90см2
Усилие в поясе:
NП=MП/h0=2066.58кн
где:
MП=M*IП/I=3277.14*537950/741380=2624.56кн*м
Количество болтов, необходимое для прикрепления накладок:
n=NП/QВБ=(2066.58/182.36)=11.33=12
Принимаем количество болтов равным 12.
Стенку перекрываем двумя вертикальными накладками сечением 320х1200х8мм.
Момент, действующий на стенку:
Mст=M*Iст/I=3277.14*147630.08741380=652.57кн*м
Расстояние между крайними по высоте рядами болтов:
amax=hст-2*80=1090≈1000мм
Коэффициент стыка:
∝=Mст/amax*m*Qвб=65257/2*100*182.36=1.78
Проверим стык стенки:
Nmax=Mст*amax/m*ai2=652.57*1/2*1.71=180.8Кн<Qвб=182.36кн
Проверим ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты.
Aп.нт=2*(45-2*2,2)=81,2cм2>0.85*Aп=0.85*90=76.5см2
Антнакл=104,4-4*2*2,2*1,2=83,28см2>76,5см2
Принятые размеры накладок соответствуют всем условиям, поэтому не меняем размеры накладок.
9. Подбор сечения шпренгельной балки
Для экономии материала рассчитываем шпренгельную главную балку, вместо балки составного сечения. Шпренгельная балка состоит из жестких элементов: верхней перекладины и стоек, гибких элементов и нижнего растянутого пояса. Так как длина пролета составляет 12м, монтируем 2 стойки.
Mp=(qn1+gn2)*l2/90=143.28*122/90=263.63кнм
Mср=(qn1+gn2)*l2/360=143.28*122/360=65.9кнм
FA=FB=Qmax=859.28кн
Высотой стоек задаемся:
l/h=8
h=12/10=1.5м
tg∝=3*h/l=0.375
sin∝=0.3518
cos∝=0.9361
Зададимся верхним поясом( т.е. выберем двутавр №40Ш1:А=124см2.,q= 97 кг/м.
Несущая способность двутавра: Q1=tcт*hcт*Rср=0.95*1.4*38.8=516 кН.
Следовательно для расчета раскосов и стоек вместо реакции будем использовать значени Q=Qmax-Q1=343.64кН.
Из треугольника сил находим:
Fp=Q1/sin∝=916.37 кН.
Fc=Q=343.64кн
Принимаем сталь марки Вст3пс6-1 :
R=24кн/см2
Rвр=36.5 Кн/см2
Подбор сечения растянутого элемента:
Aнетто≥Fp/γR=916.37/0.9*24=40.2 см2
Задаемся двумя неравнополочными уголками сечением 125*125*9. А=44 см2; g=17.3 кг/м; t=9мм; b=125мм;
Подбор сечения стоек шпренгеля:
Aнетто≥Fс/γR=343.64/0.95*24=15cм2. Зададимся профилем сварным холодногнутым квадратного сечения (по ТУ 36-2287-80) с размерами сечения 80*80*6 и площадью сечения А=16.2 см2.
σ= σи+σсж≤γR
M/W+Fn/Aп=741.47/31.2*1.1+516/124=25.76≤31.95
Недонапряжение составляет 20%.
Условия прочности по IV теории прочности:
σпр=√(σсж2+3*τ2)=√((916.37/124)2+3*(921.206*859.68/34850*1,1*2)2)=
=19.35<21.6
Проверка на устойчивость:
σ=Fn/φвнA≤γR
Определение φвн:
E=M/F=263.63/516=0.51
ρ=W/A=501/124=4.04
m= е/ρ=0.063
λ= λ*√(R/E)=17.89*√(23/20600)=0.5903
λ=μl/√(Yx/A)=1*300/√(34880/6124)=17.89
η=(1.45-0.05m)-0.01(5-m) λ=1.4177
mпр= ηm=0.089
φвн≈0.9586
σ=1031.616/0.9586*124=8.67< γR=21.6
Сравним расходы стали на составную и шпренгельную балки:
Шпренгельная балка |
||
Элемент |
Количество |
Объем |
Раст.эл-т |
2 |
34.6*8.54=295.484 |
Гибкий эл-т |
1 |
34.6*4=138.4 |
Стойки |
2 |
3*16.485=49.5 |
Сжатый эл-т |
1 |
12*97=1164 |
Суммарный масса 209859.9см3
Сварная балка |
||
Элемент |
Количество |
Объем |
Полка 1 |
4 |
22*1600*0.785=27632 |
Полка 2 |
2 |
45*3200*0.785=113040 |
Стенка |
1 |
125*1200*0.785=117750 |
Суммарный масса, с учетом сварных швов составляет 258422см3
Шпренгельная балка выгоднее на 19%.