- •Содержание
- •1.Компоновка балочной клетки
- •Исходные данные для проектирования
- •2. Расчет вспомогательной балки
- •3.Расчет и конструирование главных балок составного сечения.
- •Определение усилий в главной балке
- •3.2 Подбор сечения главной балки
- •3.3 Выбор сопряжения вспомогательных балок с главными
- •В одном уровне
- •3.5 Проверка местной устойчивости элементов главной балки
- •3.5.1.Местная устойчивость стенки
- •3.5.2. Местная устойчивость сжатого пояса
- •0,29 0,302
- •3.6 Расчет опорных частей главных балок
- •3.6.1 Узел опирания на колонну крайнего ряда
- •1. На смятие торцов
- •2. На общую потерю устойчивости
- •3.6.2 Узел опирания на колонну среднего ряда
- •1. На смятие торца
- •2. На общую потерю устойчивости
- •3.7 Расчет поясных сварных швов
- •1. По металлу шва:
- •3.8 Расчет и конструирование сопряжения вспомогательных балок с главными Сопряжение в один уровень
3.3 Выбор сопряжения вспомогательных балок с главными
При сопряжении в одном уровне вспомогательные балки крепят к ребрам жесткости главных балок. Болтовые соединения в этом случае являются расчетными.
Тип сопряжения зависит от строительной высоты перекрытия.
Строительная высота – это расстояние от низа главной балки до верха настила.
154,4+50+14=218,4≥=200
Так как условие не выполняется, применяем сопряжение в одном уровне:
15,4 + 14 =168,4≤ = 200
где, |
высота главной балки, см; | |
|
высота вспомогательной балки, см; | |
|
толщина железобетонного или стального настила, см; | |
|
строительная высота, см; |
Рис. 3.3. Сопряжение балок балочной клетки нормального типа:
В одном уровне
|
|
3.4 Проверка общей устойчивости элементов главной балки Потеря общей устойчивости (изгиб и кручение в горизонтальной плоскости) балки может наступить, когда сжатый пояс балки не достаточно раскреплен из плоскости и напряжения достигли критического значения. При сопряжении вспомогательных балок в одном уровне и сплошном жестком железобетонном настиле, сжатые пояса главных и вспомогательных балок раскреплены по всей длине, устойчивость главных балок обеспечена, и ее можно не проверять. При этажном сопряжении общую устойчивость проверяют в соответствии с требованиями. Значение условной гибкости сжатого пояса балки не должно превышать предельной условной гибкости сжатого пояса()
где с1х – коэффициент, определяемый по формуле:
Граничная условная гибкость сжатого пояса балки:
Значение условной гибкости сжатого пояса балки:
Проверка выполняется.
|
3.5 Проверка местной устойчивости элементов главной балки
3.5.1.Местная устойчивость стенки
Стенка балки представляет собой гибкую пластину, в которой возникают касательные и нормальные напряжения. Под действием этих напряжений может произойти выпучивание стеки, потеря ее местной устойчивости и как следствие потеря несущей способности всей балки. Устойчивость обеспечивается установкой ребер жесткости. Первоначальные ребра жесткости расставляются без расчета под каждой силой. При сопряжении в одном уровне применяются двухсторонние ребра жесткости.
Часть стенки, ограниченная поясами ребрами жесткости, называется «отсеком». Длина отсека (расстояние между ребрами жесткости) аr ограничивается в зависимости от величины условной гибкости стенки балки:
где, |
расчетная длина стенки, см hef = hw – 2∙kf,min = 150 см – 2∙0,5 см = 149см; | |
|
kf,min |
катет шва, минимальное значение которого определяется по табл.10, kf=0,5 см; |
Расстояние между поперечными ребрами жесткости аr не должно превышать:
при Т.к. , то расстояние между соседними ребрами жесткости не должно превышать , в данном примере предварительно расставлены ребра жесткости с шагом аr=255 см, следовательно, дополнительные ребра жесткости не ставим. В данном примере устанавливаем двухсторонние ребра жесткости. Ширина двухсторонних ребер жесткости br должна быть не менее:
Предварительно принимаем ширину ребер жесткости br = 100 мм т.к. к ребру жесткости вспомогательная балка крепится болтами ,необходимо предусмотреть возможность его расширения Толщина ребра жесткости tr должна быть не менее: Принимаем толщину ребер жесткости tr = 8 мм. Ширину ребер жесткости br = 100 мм.
Расчет на устойчивость двухсторонних промежуточных ребер жесткости, как центрально сжатый условный стержень:
В расчетное сечение стержня Аr необходимо включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной с каждой стороны ребра, а расчетную длину ребра принимать равной высоте стенкиhef Момент инерции, радиус инерции и гибкость такого стержня будут соответственно равны:
|
|
Для найденной гибкости коэффициент устойчивостиφ = 0,8492.
где |
опорная реакция вспомогательной балки, кН. |
Проверка местной устойчивости стенки
Местную устойчивость стенок балок 2-го и 3-го классов двутаврового и коробчатого сечений, симметричных относительно двух главных осей при отсутствии в расчетном сечении местных нормальных напряжений (σloc = 0) (установлены ребра под силами) следует считать обеспеченной, если значение условной гибкости стенки не превышает значения предельной условной гибкости стенки().
Относительную линейную деформацию сжатого пояса балки определяем по формуле:
где, |
коэффициент, определяемый по формуле; или | |
|
или | |
|
изгибающий момент в расчетном сечении, кН∙м; |
Местная устойчивость стенки проверяется в отдельных отсеках, ограниченных по четырем сторонам полками и ребрами жесткости. Проверяем отсеки для случаев, когда изгибающие моменты и поперечные силы имеют наибольшие значения. Нормальные и касательные напряжения определяются в крайних фибрах сжатой части стенки.
Для проверки местной устойчивости стенки в пределах каждого отсека определяются средние значения моментов и поперечных сил. При этом руководствуются следующим:
Если длина отсека аr превышает его расчетную высоту hef, тогда значения внутренних усилий M и Q необходимо вычислять как средние для более напряженного участка отсека длинной hef, если в границах отсека изгибающий момент или поперечная сила изменяет свой знак, то их средние значения следует вычислять для такого участка отсека, где действуют соответственно внутренние усилия одного знака.
В данном работе проверку местной устойчивости стенки проверяем в двух отсеках (1 и 5, в одном больше изгибающий момент и меньше поперечная сила, в другом наоборот), средние значения моментов и поперечных сил определяются на расстоянии , т.к.аr>hef.
Средние значения моментов и поперечных сил 1 - го отсека:
Средние значения моментов и поперечных сил 5 - го отсека:
кН
Проверка местной устойчивости стенки 1-го отсека.
Относительная линейная деформация сжатого пояса балки:
,
Значение средних касательных напряжений:
Значение условной гибкости стенки:
Предельная условная гибкость определяется в зависимости от и (интерполяцией).
Т.к. и , предельная условная гибкость соответственно равна
Местную устойчивость стенки 1-го отсека следует считать обеспеченной, если значение условной гибкости стенки не превышает значения предельной условной гибкости стенки :
( 3.46)
Т.к. проверка не выполняется, необходимо обеспечить местную устойчивость стенки по методике для балок 1-го класса, без учета упругопластической работы стали по формуле:
( 3.47)
При ( 3.48)
Проверку местной устойчивости стенок балок 1-го класса следует выполнять для расчетных сечений, где наибольшие сжимающие напряжения σ, средние касательные напряжения τ и местные нормальные напряжения σloc, обусловлены сосредоточенным нагружением, приложенным к поясу балки.
Проверка местной устойчивости стенки 1-го отсека:
Фактические расчетные сжимающие напряжения на уровне поясных швов при симметричном сечении балки, а также фактические расчетные касательные напряжения составят:
,-средние значения соответственно изгибающего момента и поперечной силы, которые действуют в границах отсека кН⋅см;
-условная гибкость стенки, см. формулу
Условная гибкость стенки в переделах 1-го отсека:
Критические нормальные напряжения, при достижении которых стенка теряет устойчивость определяются по формуле:
-коэффициент, определяемый в зависимости от вида поясных соединений и значения коэффициента δ (δ = 2,015 )
=
Критические касательные напряжения:
где, – отношение большей стороны рассматриваемого отсека к меньшей:
d – меньшая сторона рассматриваемого отсека (hef или а), см;
Т.к. под каждой силой стоит пара ребер жесткости σloc= 0. Тогда формула проверки местной устойчивости стенки примет следующий вид:
Условие выполняется, следовательно, устойчивость стенки в пределах 1-го отсека обеспечена.
Проверка местной устойчивости стенки 5-го отсека:
Фактические расчетные сжимающие напряжения на уровне поясных швов при симметричном сечении балки, а также фактические расчетные касательные напряжения составят:
Условная гибкость стенки в переделах 5-го отсека:
( 3.59)
Критические касательные напряжения:
где, – отношение большей стороны рассматриваемого отсека к меньшей:
d -меньшая сторона рассматриваемого отсека (hef или а), см;
Проверяем местную устойчивость стенки 3-го отсека:
Условие выполняется, следовательно, устойчивость стенки в пределах 5-го отсека обеспечена.
В рассмотренном примере обе проверки выполняются, местная устойчивость стенки главной балки обеспечена.