- •4.1.1. Расчет стержня колонны относительно ос X-X………………16
- •3. Расчет и конструирование главной балки
- •3.1. Определение нагрузок и расчетных усилий
- •3.2. Подбор и проверка сечения
- •3.3. Изменение сечения главной балки по ее длине
- •3.4. Расчет поясных швов
- •3.5. Проверка общей устойчивости балки и местной устойчивости стенки
- •3.6. Конструирование и расчет опорного ребра жесткости
- •3.8. Расчет узла сопряжения второстепенной балки с главной
- •4. Расчет и конструирование элементов
- •3.7. Расчет монтажного сварного стыка
- •4.3. Конструирование и расчет базы колонны
- •4.4. Конструирование и расчёт оголовка колонны
- •4.5Расчет количества планок
- •5. Расчёт расхода металла на 1 м3 балочной клетки
- •Список литературы
3.3. Изменение сечения главной балки по ее длине
Намечаем
место изменения сечения поясов балок
на расстоянии 2,2 м от опор, что равно
.
Расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы в намечаемом сечении:

Расчетное сопротивление стыкового шва на растяжение при обычных методах контроля:
.
Требуемый момент сопротивления в месте изменения сечения балки:
.
Требуемый момент инерции сечения балки:

Требуемая площадь измененного сечения:
.
Ширина пояса:
.
Принимаем
и проверяем конструктивные требования:

Принимаем
Все требования удовлетворяются.
Проверяем приведенные напряжения в стенке балки на уровне поясных швов на границе изменения сечения.
Момент сопротивления измененного сечения балки (здесь пренебрегаем собственным моментом инерции полок сечения ввиду их малой величины):
.
Нормальные напряжения:
.
Касательные напряжения:
.
Тогда получаем:
;
Условие прочности удовлетворяется.
Проверим сечение главной балки на опоре по максимальным касательным напряжениям по формуле.
Статический момент половины сечения относительно нейтральной оси:
.
Момент инерции измененного сечения балки:

Прочность опорного сечения балки по касательным напряжениям обеспечена.
3.4. Расчет поясных швов
Для
образования поясных швов применяем
автоматическую сварку сварочной
проволокой Св-08ГА, диаметром 2мм,
,
что соответствует стали С285.Принимая
положение шва «в лодочку» и катет шва
,
принимаем коэффициенты
.
Расчетное сопротивление углового шва по металлу границы сплавления будет:
.
Так как:
;
то расчет поясных швов следует вести по металлу границы сплавления.

Рисунок 4 – К расчёту поясных швов
Требуемый катет шва:
,

Максимальный катет шва:

Окончательно
принимаем


3.5. Проверка общей устойчивости балки и местной устойчивости стенки
Общая устойчивость балки будет обеспечена при соблюдении условия.
Отношение
<15.
Следовательно, в формуле следует
принять
.Расчетная
длина главной балки
.
Отношение
–
левая часть формулы. Правая часть
формулы:

Таким
образом получаем, что
–
условие соблюдается, т.е. общая устойчивость
главной балки обеспечена.
Условная гибкость стенки:
.
Требуется
укрепить стенку поперечными ребрами
жесткости, которые располагаем под
второстепенными балками, т.е. с шагом,
.
При
.
Условие соблюдается.
Ширина
ребра жесткости:
.
Примем

Толщина
ребра жесткости:
.
Конструируем поперечные ребра сечением 100х8 мм. Проверим местную устойчивость стенки, где расположено место изменения сечения пояса балки.
Изгибающий
момент и поперечная сила сечении, при
величине
,
имеем:

Нормальное напряжение в расчетном сечении на уровне поясных швов:
;
Здесь:
.
Средние касательные напряжения в расчетном сечении:

Нормальные
критические напряжения по формуле:
.
Для
определения
вычислим

Рисунок 5 – К определению расчетного сечения 2 - 2
При
.
Критические
касательные напряжения по формуле

Здесь:


,
где d
– меньшая из сторон отсека.
В
нашем случае
;
;
Получаем:
.
Проверку стенки на местную устойчивость выполним по формуле:

Устойчивость стенки на данном участке обеспечена.
3.6. Конструирование и расчет опорного ребра жесткости
Принимаем конструкцию опорного ребра жесткости по рис.6. Находим требуемую площадь сечения ребра по формуле:
;
Здесь:
–поперечная
сила на опоре главной балки;
;
–временное
сопротивление стали; для стали С285
,
при
листового проката;
–коэффициент
надежности по материалу;

;
Площадь сечения опорного ребра:
.
Принимая
ширину опорного ребра равной ширине
пояса на опоре, т.е.
,
толщина ребра:
;
Принимаем
.
Проверим условие местной устойчивости опорного ребра по формуле. Ширина выступающей части опорного ребра:

Ширину полосы стенки балки c, включаемую в расчетное сечение опорного ребра на устойчивость, определяем по формуле:
.
Расчетная площадь сечения опорного ребра на устойчивость:
.
Момент инерции сечения опорного ребра относительно оси y-y:
.

Рисунок 6 – К расчету опорного ребра
Радиус инерции сечения опорного ребра относительно оси y-y:
.
Гибкость опорного ребра:
.
Условная гибкость опорного ребра:

Условие выполняется:

Проверяем опорное ребро жесткости на устойчивость по формуле:
;
Здесь:
–поперечная
сила на опоре главной балки;
–коэффициент
условий работы конструкции;
;
;
при
и
;
Таким образом получаем:
.
Устойчивость опорного ребра обеспечена.
Принимаем
сварные швы, прикрепляющие опорные
ребра к торцу стенки балки, выполняемые
полуавтоматической сваркой в среде
углекислого газа сварочной проволокой,
марки Св-08ГА. Расчетное сопротивление
углового шва по металлу шва
,
по металлу границы сплавления
.
Для полуавтоматической сварки проволокой
диаметром 1,4 – 2,0 мм вертикальных швов
при
;
.
Так
как:
,
то расчет сварных швов необходимо вести
по металлу границы сплавления.
Требуемый катет шва по формуле:
;
Принимаем
.
Проверяем длину рабочей части шва:
.
Опорное ребро жесткости привариваем к стенке по всей высоте двумя сплошными угловыми швами.
