![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Часть 1
- •Введение
- •1. Расчет и конструирование элементов ферм
- •1.1 Задача 1.1. Конструирование и расчет растянутого элемента нижнего пояса фермы
- •1.1.1. Задание
- •1.1.2. Решение
- •1.1.3. Экспертиза подбора сечения по программе «Кристалл»
- •1.2. Задача 1.2. Конструирование и расчет сжатого элемента верхнего пояса фермы
- •1.2.1. Задание
- •1.2.2. Решение
- •1.2.3. Экспертиза подбора сечения по программе «Кристалл»
- •2. Расчет и конструирование сварных соединений
- •2.1. Задача 2.1 Конструирование и расчет соединения угловыми швами
- •2.1.1 Задание
- •2.1.2. Решение
- •2.1.3. Экспертиза расчета сварного соединения
- •2.2. Задача 2.2. Расчет стыкового шва
- •2.2.1. Задание
- •2.2.2. Решение
- •3. Конструирование и расчет болтовых соединений
- •3.1. Задача 3.1. Конструирование и расчет болтового соединения на обычных болтах
- •3.1.1. Задание
- •3.1.2. Решение
- •3.1.3. Экспертиза расчета болтового соединения
- •3.2. Задача 3.2. Расчет сдвигоустойчивого соединения на высокопрочных болтах
- •3.2.1. Задание
- •3.2.2. Решение
- •4. Конструирование и расчет центрально сжатых колонн и стоек
- •4.1. Задание
- •4.2. Решение
- •4.3. Экспертиза подбора сечения колонны
- •5. Расчет и конструирование прокатных балок
- •5.1. Задание
- •5.2. Решение
- •5.3. Экспертиза подбора сечения балки
- •6. Статический расчет и подбор сечения составной сварной балки
- •6.1. Задание
- •6.2. Решение
- •6.3. Экспертиза подбора сечения составной сварной балки
- •7. Расчет и конструирование элементов плоского поверхностного затвора
- •7.1. Задача 7.1. Расчет и конструирование стальной обшивки
- •7.1.1. Задание
- •7.1.2. Решение
- •7.2. Задача 7.2. Расчет и конструирование стрингера
- •7.2.1. Задание
- •7.2.2. Решение
- •Библиографический список
- •Оглавление
6.2. Решение
1. Расчетные характеристики материала и коэффициенты
Сварные
балки перекрытия относятся к 1-й группе
конструкций (приложение В [1]). Принимаем
сталь С255 по ГОСТ 27772-88, соответствующую
этой группе. Расчетные сопротивления
стали для листов толщиной от 2 до 20 мм
(предполагаемая толщина поясов балки):
,
(табл. В.5 [1]),
(приложение Д [1]), модуль упругости
,
коэффициент Пуассона
.
Для сооружений нормального уровня
ответственности коэффициент надежности
по ответственности равен
.
Коэффициенты условий работы при расчете
на прочность
,
при расчете на устойчивость
(табл. 6 [1]).
Коэффициенты
надежности по нагрузке для постоянной
нагрузки
(п. 2.2 [2]), для временной нагрузки
(п. 3.7 [2]).
Предельный
прогиб главной балки
(п. 2, табл. 19 [2]).
2.Статический расчет
Расчетную
схему главной балки принимаем в виде
разрезной шарнирно-опертой однопролетной
балки. Поскольку число сосредоточенных
грузов от давления балок настила 9 >
5, то нагрузку принимаем в виде равномерно
распределенной
,
где
- временная нагрузка,
- постоянная нагрузка (рис. 6.1).
|
Рис. 6.1. Расчетная схема балки |
Максимальный расчетный изгибающий момент в середине пролета балки
.
Максимальная поперечная сила на опоре
.
Изгибающий момент в середине пролета балки от нормативной нагрузки для расчета на жесткость
.
3. Компоновка и предварительный подбор сечения составной балки [1]
Принимаем гибкость
стенки
(табл. 6.2 ).
Таблица 6.2. Рекомендуемые соотношения высоты балки и толщины стенки
Пролет, м |
6 |
12 |
18 |
24 |
|
6-8 |
8-12 |
12-16 |
14-18 |
|
80-100 |
100-130 |
120-150 |
140-170 |
Минимальная толщина
стенки равна
.
Определяем
минимальную высоту сечения сварной
балки при предельном относительном
прогибе
.
Находим минимальную толщину стенки из условия предельного прогиба
.
Находим
толщину стенки
,
соответствующую балке оптимальной
высоты. Требуемый момент сопротивления
сечения балки при упругой работе
материала:
.
Определяем оптимальную высоту стенки при гибкости стенки :
;
,
где
– толщина полки двутавра в первом
приближении,
.
Определяем толщину стенки балки из условия прочности на срез
.
Определяем толщину стенки из условия отсутствия продольных ребер жесткости на стенке балки
.
Сравниваем все полученные значения толщины стенки:
;
;
;
;
.
Наибольшее
значение из этого ряда
показывает,
что следует принимать высоту балки,
соответствующую
с округлением до значения по сортаменту.
Принимаем
толщину стенки
(по сортаменту), тогда высота стенки
будет равна
.
В
случае
оптимизация
сечения производится по условию жесткости
.
Принимаем размеры
стенки с учетом стандартных размеров
листов (ГОСТ 19903-74*)
.
Вычислим в первом
приближении высоту балки
.
Определяем размеры горизонтальных поясных листов, исходя из необходимой несущей способности балки.
Требуемый момент инерции сечения балки
;
момент инерции стенки балки
.
Момент инерции, приходящийся на поясные листы:
,
где
,
.
Требуемая площадь сечения одного пояса балки определяется по формуле:
.
Принимаем пояса
балки из универсальной стали:
с учетом следующих ограничений:
,
,
принимаем
;
,
принимаем
;
,
,
20 < 29,2.
Подобранное
сечение показано на рис. 6.2, где высота
балки во втором приближении
.
|
Рис. 6.2 – Сечение сварной балки |
Проверим,
не превышает ли высота перекрытия
при
принятой высоте главной балки
строительную высоту перекрытия
:
(здесь
,
–
высота балки настила для I
30Б2).
Требование
выполнено.
4.Проверка принятого сечения на прочность
Определяем геометрические характеристики принятого сечения балки:
площадь
стенки
;
площади
поясков
;
площадь сечения балки
;
(экономичное
сечение);
.
Момент инерции сечения относительно центральной оси x-x:
.
Статический момент полусечения:
.
Минимальный момент сопротивления сечения:
,
где y – расстояние от центра тяжести сечения до наиболее удаленного волокна, y = 125/2 +1,8 = 64,3 см.
Проверка прочности сечения:
а) по нормальным напряжениям от изгиба
;
коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
;
б) по касательным напряжениям
;
коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
.
В случае невыполнении проверок на прочность по нормальным или касательным напряжениям выполняется корректировка сечения и повторяется проверка.
Прочность балки обеспечена.
5. Подбор размеров ребер жесткости стенки [1]
Проверяем необходимость постановки ребер жесткости. Условная гибкость стенки при hef=hw= 125 см и tw =1,0 см равна:
.
Постановка
продольных ребер жесткости не требуется.
Поскольку
,
то постановка поперечных ребер жесткости
необходима (п. 9.5.9 [1]). Максимальное
расстояние между поперечными ребрами
жесткости не должно превышать
и должно быть кратно шагу балок настила
.
Принимаем расстояние между поперечными
ребрами жесткости 240 см < 253,6 см. Схема
расстановки поперечных ребер жесткости
приведена на рис. 6.3, монтажный стык
балки выполнен в середине пролета.
Принимаем парные ребра жесткости, ширина которых равна:
.
Принимаем
.
Толщина ребра определяется по п. 9.5.9 [1]
.
Принимаем
размеры двухсторонних ребер жесткости
.
|
Рис. 6.3. Стенка составной балки: 1 – поперечное ребро жесткости, 2 – опорное ребро |
6. Подбор размеров опорного ребра [1]
Требуемая площадь опорного ребра равна:
,
где
(табл. В.7 [1]) – расчетное сопротивление
смятию.
Ширину
опорного ребра принимаем равной ширине
пояса балки на опоре
.
Определяем
толщину опорного ребра
;
.
Принимаем
ребро с учетом унификации толщиной 14
мм. Нижний край ребра не должен выступать
за грань полки более чем на
.
Принимаем
.
Принимаем
опорное ребро размерами
.
Опорная
часть балки приведена на рис. 6.4.
|
Рис. 6.4. Опорная часть балки |