7. Проверка местной устойчивости стенки балки

Проверка местной устойчивости стенки при наличии местных напряжений на расстоянии х = 2 м от опоры.

При принятом шаге поперечных ребер жесткости а = 2 м отношение

Расчетные усилия:

Первая проверка. Локальное напряжение от сосредоточенной нагрузки _loc = 5.94 кН/см².

Нормальное напряжение отсеке с изменением сечения:

Среднее касательное напряжение:

Значение критического нормального напряжения

где c_сr = 33.39 – коэффициент, учитывающего степень упругого защемления стенки в поясах.

Значение критического локального напряжения:

где при вычислении коэффициентов с₁ и с₂ при a/h_w = 1.43 > 1.33 вместо а принимаем а₁ = 0,67h_w = 0,67 ∙ 140 = 93.8 см, следовательно, a₁/h_w = 93.8 / 140 = 0,67;

ρ = 1,04l_ef /h_w = 1,04 ∙ 31 / 140 = 0,23 (здесь l_ef = b + 2t_f = 25 + 2∙3 = 31 см – условная длина распределения сосредоточенной нагрузки);

с₁ = 21.58 – коэффициент, определяемый в зависимости от a₁/h_w = 0.67 и ρ = =0.23;

с₂ = 1.64 – коэффициент, определяемый в зависимости от a₁/h_w = 0.67 и δ = =2.14.

Критическое касательное напряжение определяется по формуле:

где – отношение большей стороны отсека a или h_w к меньшей d;

здесь d = h_w = 1.4 м < a = 2 м.

Проверяем местную устойчивость стенки:

Стенка устойчива.

Вторая проверка. Значение критического нормального напряжения:

где c_cr = 54.18 – коэффициент, определяемый в зависимости от .

Значение критического локального напряжения:

где с₁ = 14.6 – коэффициент, определяемый в зависимости от a₁/h_w = 1.43 и ρ = 0,16;

с₂ = 1.64 – коэффициент, определяемый по в зависимости от a/h_w = 1.43 и δ = 2.14.

Значение критического касательного напряжения τ_cr = 16.02 кН/см².

Проверяем местную устойчивость стенки:

Стенка устойчива.

В балках большой высоты (h > 2 м) с тонкой стенкой при условной гибкости _w > 5,5 для обеспечения ее устойчивости рационально, помимо поперечных ребер жесткости, ставить продольные ребра, опирающиеся на поперечные и располагаемые на расстоянии (0,2…0,3)h_w от сжатой кромки отсека. Наличие продольного ребра разбивает стенку по высоте на верхнюю и нижнюю пластинки, устойчивость которых проверяется раздельно по СНиП.

8. Проверка жесткости главной балки

При равномерно распределенной нагрузке на балку проверка производиться по формуле:

где α = 1,03 – коэффициент, учитывающий увеличение прогиба балки за счет уменьшения ее жесткости у опор, вызванного изменением сечения балки по длине.

9. Расчет соединения поясов балки со стенкой

Соединение поясов составной балки со стенкой осуществляется в сварных балках поясными швами, обеспечивающими совместную работу поясов и стенки и предотвращающими при изгибе балки их взаимный сдвиг. Кроме работы на сдвиг при наличии местной нагрузки, действующей на пояс от балок настила в месте, не укрепленном поперечным ребром жесткости, поясные швы испытывают дополнительно срез от местного вертикального давления (рис. 14).

Соединение выполняется автоматической сваркой угловыми непрерывными швами одинаковой толщины по всей длине балки.

Расчет сварного шва производится на усилие, приходящееся на 1 см длины балки, и длина шва соответственно принимается в расчет равной 1 см.

Сравниваем:

Поясные швы при рассчитываются по металлу границы сплавления по формуле:

где – усилие на единицу длины шва от поперечной силы на опоре Q_max, сдвигающее пояс относительно стенки;

Рис. 14. К расчету поясных соединений

= 8151 см³, J₁ = 1485726 см⁴ – статический момент пояса и момент инерции относительно нейтральной оси сечения балки на опоре;

– давление от сосредоточенной силы F_b на единицу длины шва;

– при расчете по металлу шва;

β_z = 1,15 – при расчете по металлу границы сплавления;

γ_wf и _wz – коэффициенты условий работы шва, равные 1 во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах I₁, I₂, II₂ и II_3, для которых γ_wf = 0,85 для металла шва с нормативным сопротивлением и _wz = 0,85 – для всех сталей;

– расчетное сопротивление сварного соединения при расчете по металлу шва, принимаемое в зависимости от марки сварочной проволоки, которую выбирают для автоматической сварки стали принятого класса;

– расчетное сопротивление сварного соединения при расчете по границе сплавления;

– нормативное сопротивление основного металла.

Определяем требуемый катет сварного шва:

где n = 1 при одностороннем шве, n = 2 при двустороннем.

При толщине более толстого из свариваемых элементов t_f = 30 мм конструктивно принимаем минимальный катет шва для автоматической сварки k_f,min = 7 мм.