МК задачи

Упражнение 8.1

Расчет стальной обшивки затвора

Пример выполнения упражнения

Руководствуясь разделами 2, 3, 5 СНиП II-23-81*, разделами 6, 7, 9

СП 53-102-2004, назначить толщину обшивки, опертой по четырем сторонам на рассматриваемом участке. Расчет ведется с учетом развития пластических деформаций в опорных сечениях при следующих исходных данных (шифр 760):

Решение

1. Расчетная схема рассматриваемого участка обшивки B – большая сторона участка; В = астр = 3,2 м;

b – меньшая сторона участка; b = адиаф = 2,5 м.

2.Расчетная нагрузка на 1 см полосы обшивки

=10 hi f 10-4 = 10 13 1 10-4 = 0,013 кН/см

49

3. Расчетный изгибающий момент в опорных сечениях рассматриваемой полосы обшивки пролетом b = 2,5 м = 250 см.

где по таблице 8.1 при отношении В/b = 3,2/2,5 = 1,28; n = 1,15 для III класса гидросооружений (п. 5.3.3 [3]).

4.Обшивка затвора относится к I группе конструкций. В качестве материала обшивки принимаем сталь С345-3 (таблица 50* [1]).

5.Расчетное сопротивление стали С345-3 (таблица 51* [1]):

Ry = 33,5 кН/см2 при t до 10 мм,

Ry = 31,5 кН/см2 при t = 10 20 мм,

Ry = 30,0 кН/см2 при t = 20 40 мм.

6.Требуемую толщину обшивки определяем из формулы прочности при изгибе, учитывая, что для прямоугольного сечения рассматриваемой полосы обшивки шириною 1 см и высотою tоб момент сопротивления W равен:

7.Принимаем толщину обшивки tоб = 32 см из стали по ГОСТ 19903-74*.

8.Толщину обшивки целесообразно уменьшить, введя на рассматриваемом участке дополнительный стрингер: В = 2,5 м; b = 1,6 м.

50

9.Расчетная нагрузка для вновь образованного (нижнего) участка:

=10 (hi+b/2) f 10-4 = 10 (13+0,8) 1 10-4 = 0,0138 кН/см

10.Расчетный изгибающий момент в опорных сечениях полосы обшивки пролетом b = 1,6 м = 160 см.

где по таблице 8.1 при отношении В/b = 2,5/1,6 = 1,56.

11.Требуемая толщина обшивки при уменьшенных размерах участка:

12.Принимаем tоб = 22 см из стали по ГОСТ 19903-74*.

13.Чтобы решить какой должна быть толщина обшивки, сравним ее массу на участке 2,5×3,2 м по первому и второму вариантам. Стрингер примем условно из прокатного двутавра с высотой сечения:

h (1/12 1/15) lстр = (1/12 1/15) 250 см = 21 17 см.

Принимаем I 18 (ГОСТ 8239-89) с массой 18,4 кг/м.

G1 = 2,5 3,2 0,032 7850 = 2010 кг;

G2 = 2,5 3,2 0,022 7850+18,4 2,5 = 1428 кг,

где 7850 кг/м3 – плотность стали в прокате (таблица 63 [1]).

14. Сравнение G1 и G2 показывает, что второй вариант конструкции обшивки экономичнее в массе расходуемого металла и должен быть принят в проекте затвора.

51

Упражнение 8.2

Расчет стальной обшивки металлической формы

Пример выполнения упражнения

Руководствуясь разделами 2, 3, 5 СНиП II-23-81*, разделами 6, 7, 9

СП 53-102-2004, назначить толщину стальной обшивки формы по условиям прочности и жесткости при следующих исходных данных (шифр 760):

1.Нормативная нагрузка 6,5 кН/м2;

2.Размеры рассматриваемого участка обшивки 260×340 см;

3.Материал – сталь С285;

4.Предельно допустимый прогиб обшивки fu = b/500 (b – меньшая сторона участка);

5. Коэффициент надежности по нагрузке f = 1,3; коэффициент надежности по назначению n = 0,95 (Приложение 7 [2]); коэффициент условий работы с = 1,0 (Примечание 4 таблицы 6* [1]).

На рассматриваемом участке обшивка жестко закреплена по четырем сторонам.

Решение

1. Расчетная схема рассматриваемого участка обшивки

2. Нормативная и расчетная нагрузки на 1 см длины полосы обшивки шириною 1 см:

n= 6,5/104 = 6,5 10-4 кН/см

=6,5 f/104 = 6,5 1,3 10-4 = 8,45 10-4 кН/см

52

3. Расчетный изгибающий момент в сечении на опоре по направлению короткой стороны участка

где по таблице 8.2 при отношении В/b = 340/260 = 1,31. 4. Расчетное сопротивление стали С285 (таблица 51* [1]):

Ry = 27 кН/см2 при t до 10 мм.

5. Требуемую толщину обшивки определяем из формулы прочности при изгибе М ≤ Ry W c, учитывая, что для прямоугольного сечения рассматриваемой полосы обшивки шириною 1 см и высотою tоб момент сопротивления равен:

6. Требуемую толщину обшивки по условиям заданной жесткости определим из формулы: f = kf n b4 n/D ≤ fu = b/500 = 260/500 = 0,52 см, учитывая, что цилиндрическая жесткость обшивки

где kf = 0,00190 по таблице 8.2 при отношении В/b = 340/260 = 1,31.

7. По требованиям жесткости должна быть принята обшивка толщиною tоб = 18 мм.

53

8. С целью уменьшения толщины обшивки введем ребро.

9. Расчетный изгибающий момент в опорном сечении полосы обшивки по направлению короткой стороны вновь образованного участка:

где по таблице 8.2 при отношении В/b = 260/170 = 1,53.

10.Требуемая толщина обшивки по условиям прочности при изгибе

11.Требуемая толщина обшивки по условиям жесткости

где kf = 0,00219 по таблице 8.2 при отношении В/b = 1,53.

12. Принимаем толщину обшивки tоб = 12 мм из стали по ГОСТ 19903-74*.

54

Контрольные вопросы к упражнениям 8.1 и 8.2

1.В каких конструкциях и сооружениях основными элементами являются стальные настилы и обшивки?

2.Почему следует стремиться к уменьшению толщины настилов и обшивок?

3.Какие расчетные схемы используют при расчетах настилов и обшивок?

4.По каким условиям определяется толщина настила или обшивки?

5.В чем состоит особенность работы и расчета обшивок форм железобетонных изделий?

6.Как можно уменьшить толщину настила или обшивки?

7.Как решается вопрос об окончательном выборе схемы и толщины настилов и обшивок?

55

9. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ БАЛОК И РЕБЕР НАСТИЛОВ И ОБШИВОК

УПРАЖНЕНИЯ 9.1; 9.2

Стальные настилы и обшивки опираются на системы балок,

называемые балочными клетками. В балочных клетках различают главные и второстепенные балки и балки или ребра настила. Последние вводят и размещают так, чтобы в качестве настила использовать стандартную горячекатаную толстолистовую сталь и чтобы суммарный вес настила и элементов балочной клетки был минимальным. В качестве балок и ребер настила используют горячекатаные и гнутые профили или стальные полосы.

В сечения балок и ребер можно включать часть настила или обшивки, если они приварены к балкам или ребрам. Элементы балочной клетки рассчитывают по прочности и жесткости как обычные прокатные балки. При этом в целях экономии стали желательно учитывать развитие пластических деформаций в расчетном сечении. Усилия М и Q от расчетной нагрузки определяют по схемам простых или неразрезных балок. При этом следует учитывать характер передачи нагрузки с настила на балки при балочной и контурной схемах опирания настила.

Задание к упражнению 9.1

56

Задание к упражнению 9.2

Упражнение 9.1

Расчет и конструирование стрингеров обшивки плоского затвора

сооружения. Основные положения», рассчитать и сконструировать стрингеры плоского затвора из прокатных швеллеров или двутавров при следующих данных (шифр 760):

1.Глубина на уровне оси стрингера h = 11 м;

2.Шаг стрингеров по высоте затвора b = 1,6 м;

3.Пролет стрингера l = 2,6 м;

4.Толщина обшивки tоб = 1,2 см;

5.Материал конструкции сталь С245;

6.Класс гидросооружения III.

Обшивка опирается по четырем сторонам на горизонтальные и вертикальные элементы каркаса затвора. Усилия Мmах и Qmax определять по схеме многопролетной неразрезной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой. Коэффициент надежности по нагрузке f = 1;

коэффициент условий работы с = 1. Предельный прогиб стрингера fu = l/200.

57

Решение

1. Расчетная схема для определения нагрузки на стрингер.

2.Максимальные нормативная и расчетная нагрузки на стрингер nmax = 10 h b = 10 11 1,6 = 176 кН/м;

max = 10 h b f = 10 11 1,6 1 = 176 кН/м.

3.Эквивалентные равномерно распределенные нагрузки на стрингер

nэкв = экв = max(1-2 2+ 3) = 147,4 кН/м, где = с/l1 = 0,8/2,6 = 0,31.

4. Расчетные усилия Мmах и Qmax как максимальные усилия в сечениях крайнего пролета пятипролетной неразрезной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой:

58