Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Мал.6 а) нормальна компановка; б) ускладнення компановка





 

2.2.1 Підбір перерізу прокатної балки виконується у такій послідовності:

2.2.1.1 Розраховуємо погонне навантаження на балку настилу

[кН/м]

де - особиста вага настилу

- довжина прольоту настилу

- особиста вага 1м балки настилу, яка приймається орієнтировочно – 300-500 Н/м

- коефіцієнт надійності по навантаженню для тимчасового навантаження

- коефіцієнт надійності по навантаженню для особистої ваги металоконструкцій

 

2.2.1.2 Визначаємо максимальні розрахункові значення згинального моменту та поперечної сили, які виникають в поперечному перерізі балки настилу.

Згинальний момент

[кНм]

Поперечна сила

[кН]

Потрібний момент опору перерізу балки настилу

[см3]

де: коефіцієнт, який враховує розвиток пластичних деформацій

- розрахунковий опор по межі текучості вибирається по таблиці 51 СНиП ІІ–23–81* залежно від вибраної марки сталі для балки настилу

 

2.2.1.3 По таблицям сортаменту прокатного профілю приймаємо відповідний номер двотавру чи швелеру та вибираємо для нього такі характеристики:

- момент опору перерізу вибраного профілю

- особиста маса 1м профілю;

- висота профілю;

- осьовий момент інерції;

- ширина полиці профілю;

- товщина стінки профілю;

- статичний момент половини перерізу вибраного профілю.

 

2.2.1.4 Перевіряємо мінімальну висоту балки з умови жорсткості по формулі

[см] (2.10)

де - граничний-відносний прогін

- - коефіцієнт надійності по навантаженню

Висновок:

 

2.2.1.5 Виконуємо перевірочні розрахунки:

а) Уточняємо навантаження на балку настилу

б) Находимо величину згинального моменту та поперечної сили від

в) Виконуємо перевірку на міцність

- по нормальним напруженням

 

 

- по дотичним напруженням

(2.11)

де: S-статичний момент половини перерізу балки настилу відносно центральної осі

- товщина стінки балки настилу,

- осьовий момент інерції перерізу балки настилу.

Висновки:

 

г) Виконуємо перевірку на жорсткість.

де:

Висновки:

 

 

2.3 Компоновка та підбір перерізу головної балки

Проектування складових балок (головних балок) виконують в два етапи: на першому компонують і підбирають переріз, на другому – перевіряють міцність та стійкість балки в цілому та її елементів, а також перевіряють на жорсткість.

Складові балки переважно виконуються зварними, та частіше всього, складаються з трьох листів; одного вертикального – стінки та двох горизонтальних – поясів, у вигляді двотавра.

Компановку та підбір перерізу головної балки виконують у такій послідовності:

 

2.3.1 Підраховуємо нормативні та розрахункові навантаження

Головна балка сприймає навантаження від корисного навантаження , особистої ваги настилу та балок настилу, які розташовані кроком – а[м]. При такому частому розташовані цих балок можна лічити, що головна балка навантажена рівномірно розподіленим навантаженням.

Нормативне погонне навантаження на головну балку буде

(2.12)

де - особиста вага головної балки, попередньо приймається по опиту проектування 1-2% навантаження, яке приходиться на балку.

Розрахункове погонне навантаження на головну балку буде

 

2.3.2 Виконуємо розрахункову схему балки та визначаємо розрахункові зусилля.

Мал.7

 

Максимальний згинальний момент

[кНм]

Максимальна поперечна сила

[кН]

 

2.3.3 Визначаємо потрібний момент опору перерізу головної балки

З метою економії металу проектуємо балку змінного по довжині перерізу, а тому розвиток пластичних деформацій можливо допустити тільки в одному перерізі – перерізі з максимальним згинальним моментом.

Wпотр. ,

де Ry-розрахунковий опор сталі, по межі текучості з якої буде виготовлена головна балка.

 

2.3.4 Компановку складового перерізу починають з установлення висоти балки, виходячи з трьох умов: найменшого розходу металу, потрібної жорсткості балки, обмеження будівельної висоти конструкції перекриття

2.3.4.1 Під будівельною висотою розуміють різницю відмітки верха настилу та верха габариту перекриваємого приміщення. Звичайно будівельна висота задається. Задоволення перших двох умов потребує деяких математичних обґрунтувань.

2.3.4.2 З умов забезпечення жорсткості визначаємо мінімальну висоту балки

hmin = (2.13)

де = граничний відносний прогін для головних балок.

 

2.3.4.3 З умов економічності, характерезуючої найменші витрати металу на виготовлення балки, визначаємо оптимальну її висоту.

(2.14)

де к = 1.2..1,15-для зварних балок.

t - товщина стінки балки, яка розраховується попередньо по емпіричній формулі та округляється до парного розміру.

=7+ , (2.15)

 

2.3.4.4 Назначаєма остаточно висота балки , повинна бути близької до hopt (звичайно на 5.10% менше полученого по формулі), не менше h та не вище заданої будівельної висоти перекриття, якщо вона задана

h hopt

h h

h h

Висновок:

 

2.3.5 Визначення товщини стінки балки -

2.3.5.1 Розраховуємо мінімальну товщину стінки балки з умов її роботи на зріз та зрівнюємо її з раніше призначеною

, (2.16)

де - розрахунковий опір сталі на зріз

 

2.3.5.2 Призначая остаточно товщину стінки, необхідно враховувати, що місцева стійкість стінки без додаткового укріплення її поздовжнім ребром забезпечується, якщо виконувати умову:

(2.17)

 

2.3.5.3 Прийнята товщина стінки повинна задовольняти міцності на діяння дотичних напружень , не вимагати постановки поздовжнього ребра для забезпечення місцевої стійкості , а також відповідати значенням товщини стандартного ряду прокатного листа

Рекомендовані товщини стінки балки: 8.12 мм кратно 1мм, при більшій товщині кратно – 2 мм. Стінки товщиною 14-24 мм проектують порівняно рідко – в балках висотою 2.5 м при значеннях .

Висновок:

 

2.3.6 Визначення розмірів поясних листів

2.3.6.1 Товщину поясного листа балки звичайно призначають в межах від 8 до 40 мм, но не менше однієї товщини та не більше трьох товщин стінки балки з метою уникнення усадочних напружень зварювання

Прийнята товщина поясу балки повинна відповідати стандартному ряду товщини прокатного листа

 

2.3.6.2 По відомим значенням потрібного моменту опору Wпотр всього перерізу та висоти балки визначаємо орієнтовну площу перерізу поясних листів.

Для цього:

а) розраховуємо потрібний момент інерції площі перерізу балки

(2.18)

б) розраховуємо моменти інерції, які приходять на стінку та поясі балки:

- на стінку

де - висота стінки балки, її розмір повинен відповідати стандартному раду ширини прокатного листа

- на пояси

в) розраховуємо орієнтовну площу перерізу поясного листа

де - відстань між центрами ваги обох поясів балки

 

2.3.6.3 Ширина поясу балки призначається з таких умов

а) розраховується потрібна ширина

б) визначаеться з загальної стійкості балки

в) враховуються технологічні міркування

г) прийнята ширина поясу балки повинна відповідати стандартному ряду ширини прокатного листа

 

Висновок:

 

2.3.6.4 Перевіряємо прийняту ширину поясу виходячи з забезпеченням місцевої стійкості

а) при пружній стадії роботи матеріалу

(2.19)

б) при пружно-пластичній роботі перерізу балки

(2.20)

де - величина звісу поясу

Висновок

Необхідно накреслити переріз балки та проставити усі розміри

Мал.8 Переріз головної балки

 

2.4 Перевірка на міцність та жорсткість підібраного перерізу зварної балки (див. Мал.9)

Мал.9

 

2.4.1 Призначив остаточні розміри перерізу балки, виконуємо перевірку його міцності, розраховуя нормальні напруження в місці діяння максимального згинаючого моменту та максимальні дотичні напруження на опорі у такій послідовності:

2.4.1.1 Розраховуємо фактичний момент інерції та момент опору перерізу балки

[см4] (2.21)

де

[см3]

2.4.1.2 Перевіряємо балку на міцність по нормальним напруженням

Висновок:

 

2.4.1.3 Визначаємо статичний момент площі половини перерізу балки

(2.22)

 

2.4.1.4 Перевіряємо балку на міцність по дотичним напруженням

(2.23)

Висновок:

 

2.4.2 Виконуємо перевірку балки на прогин по формулам другої групи граничних станів

2.4.2.1 Розраховуємо масу 1м балки.

– без ребер жорсткості

[кг/м] (2.24)

- з ребрами жорсткості

2.4.2.2 Відносний фактичний прогін балки не повинен перевищувати граничне нормативне значення

(2.25)

де [кН/м] - нормативне навантаження на 1 м балки

Висновки:

 

 

2.5 Розрахунок з’єднання поясів зі стінкою головної балки.

З’єднання поясів зі стінкою здійснюється в зварних балках за допомогою безперервних зварних швів. Якщо пояс зі стінкою не були би з’єднанні один з одним то при згинанні вони зсовувались би один відносно другого. З’єднання поясу зі стінкою не дозволяє утворюватися зсуву, внаслідок чого в з'єднаннях виникають дотичливі напруження уздовж вісі балки. (див. Мал.10)

Мал. 10 До розрахунку з’єднань поясів зі стінкою балки

 

Зсовуюче зусилля, яке приходиться на 1 см довжини балки, сприймається двома кутовими швами та визначається по формулі

[кН] (2.26)

де - статичний момент перерізу поясу балки відносно нейтральної вісі

зсовуючи сила Т сприймається двома швами, тоді мінімальна товщина цих швів при довжині см буде

мм (2.27)

де - найменший із добутків коефіцієнта глибини проплавлення ( чи ) на розрахунковій опор, який приймається по умовному зрізу метала шва () чи по зрізу металу на межі сплавлення шва ().

n – кількість швів

Висновок:

 

 

2.6 Перевірка загальної та місцевої стійкості елементів головної балки

2.6.1 Вузька довга балка, яка не розкріплена в боковому напряму та навантажена понад визначеної межі, може утратити свою первісну форму рівноваги тобто утратити стійкість получив великі відхилення в плані, що виявляється у боковому випинанні стиснутого поясу та закрученні балки в цілому. Це явище називається утратою загальної стійкості балки, а навантаження та напруження, при яких починається утрата загальної стійкості називаються критичними (див.Мал.11).

Мал.11 Утрата загальної стійкості консольної балки

Утрата загальної кількості починається з кручення поперечного перерізу балки, в результаті чого здійснюється відхилення поясів у плані та балки, окрім згинання у вертикальній плоскості, зазнають також згинання у горизонтальній плоскості та крученню. Очевидно, що чим ширше пояса та більше , тим вище критичне напруження і стійкість балки. Критичні напруження можуть бути значно підвищені закріпленням у прольоті верхнього поясу балки від можливого бокового відхилення.

Випинання здійснюється на ділянках між точками закріплення стиснутого поясу. Відповідні відстані характеризують вільну (розрахункову) довжину балки . Загальна стійкість тим вище, чим менше відношення вільної довжини до ширини стиснутого поясу та відношення моментів інерції . Таким чином, збільшення моменту інерції відносно нейтральної осі доцільне для підвищення міцності, жорсткості балки, невигідно з точки зору її загальної стійкості.

Підвищенню загальної стійкості сприяють розвиток поясів та зменшення вільної довжини великопрольотних балок за рахунок додаткових зв’язків.

В нашому випадку головна балка розкріплена балками настилу через відстань, що дорівнює - .

Якщо відношення не перевищує значень, розрахованих при

та

по формулі

(2.28)

де з врахуванням розвитку пластичних деформацій, для перерізів балок працюючих пружно, то загальну стійкість балки можна ураховувати забезпеченою

Висновки:

 

В решті випадках необхідна перевірка виконання умови

де - коефіцієнт, який зменшує несучу спроможність балки внаслідок можливої утрати загальної стійкості

Для балок з симетричним двотавровим перерізом коефіцієнт визначається по формулі

(2.29)

де - - коефіцієнт, визначається [Л-3, табл.77] для стальних балок залежно від параметру

(2.30)

Якщо , то критичне напруження виникає в упругопластичній стадії роботи сталі і в умові стійкості замість треба підставити коефіцієнт

- осьовий момент інерції відносно осі х,

- осьовий момент інерції відносно осі у. (2.31)

 

Висновки:

 

2.6.2 Місцеве вигинання окремих елементів конструкцій від діяння нормальних (стискуючих) або дотичних напружень називається утратою місцевої стійкості.

Як конструктивний елемент балки є система тонких пластин, які находяться в напруженому стані, якщо напруження в пластинках досягнуть критичних значень, то може здійснюватися їх випинання або місцева втрата стійкості.

В балках втрати та стійкості можуть стиснути й пояс від діяння нормальних напружень, та стійка напружень, а також і від їх сумісного діяння, якщо вони недостатньої товщини.

Утрата стійкості одним із елементів балки повністю або частково виводить його з роботи, робочий переріз балки зменшується, часто становиться несиметричним, центр згинання зміщується, і це може привести до дострокової утрати несучої спроможності всієї балки.

При конструюванні балок слід мати на увазі суттєву різницю між утратою місцевої стійкості стінки і поясного листа.

Стінка є проміжним елементом балки, який окантований поясами. Внаслідок цього вона не може вільно деформуватися у своїй плоскості та її криволінійна форма не відразу приводить до утрати несучої спроможності балки. Щодо поясного листа то він має вільні звіси, і тому його випинання швидко робить балку непрацездатною.

 

2.6.2.1 Стійкість стиснутого поясу. Стиснутий пояс зварної балки є довга пластина, яка шарнірно прикріплюється своєю довгою стороною до стінки балки та навантажені рівномірно розподіленим по перерізу пластини нормальним напруженням, діючим уздовж довгої сторони пластини. Утрата стійкості такої пластини здійснюється шляхом хвильообразного випинання її країв. Шарнірне закріплення поясу стінкою приймається як запас міцності тому, що гнучка стінка не може оказати сильне протидіяння повороту поясу при утраті стійкості його вільних країв.

 

Мал. 12 Утрата місцевої стійкості поясом балки

 

Стійкість поясу буде забезпечена, якщо виконуються умови.

- при пружній стадії роботи матеріалу

- при пружньо-пластичній роботі матеріалу

Конструктивні заходи щодо забезпечення стійкості листів з співвідношенням більшим вказаного недоцільні. В широких листах спостерігається нерівномірне розподілення нормальних напружень, що несприятливо діє на роботу балки.

 

2.6.2.2 Стійкість стінки балки. Стінка уявляє собою довгу тонку пластину, яка зазнає діяння дотичних та нормальних напружень, які можуть виклики утрату її стійкості. Стійкість стінки звичайно добиваються не збільшенням її товщини, що привело би до великих витрат матеріалу, а укріпленням її спеціальними ребрами жорсткості, розташованих вертикально до поверхні випинання, та які збільшує жорсткість стінки.

Ребра жорсткості розділяють стінку на відсіки, які можуть утратити стійкість незалежно один від другого (див.мал.13)

Мал.13

 

Поблизу від опори балки стінка піддається діянню значних дотичних напружень, під впливом яких вона перекошується (див.мал.14.а) та за напрямом траєкторій головних стискуючих напружень стискується (див. Мал.14.б). Під впливом стискання стінка може випинатися утворюя хвилі, які нахилені до вісі балки під кутом близьким до .

Мал.14 Утрата місцевої стійкості стінки від дотичних напружень

 

 

Ближче до середини балки вплив дотичних напружень на стінку незначний, тут стінка піддається головним чином діянню нормальних напружених від згинання балки, які також можуть викликати утрату її стійкості. Випинаясь стінка здійснює в стиснутій зоні балки хвилі, перпендикулярні вісі балки. Поперечні ребра жорсткості не можуть оказати суттєвого впливу на випинання стінки, тому що довжина хвилі випинання невелика, а їх напрям паралельний поперечним ребрам жорсткості, то стінка всі одно буде вигинатися між ними. Тому для боротьби з утратою стійкості стінки від діяння нормальних напружень рекомендується ставити поздовжні ребра жорсткості, які пересікають хвилі вигинання і збільшують критичні напруження (див.мал.15-17)

Мал.15 Утрата місцевої стійкості стінки від нормальних напружень

 

В балках нормальні та дотичні напруження звичайно діють одночасно і тому утрата стійкості може здійснювати від їх сумісного діяння. Зрозуміло критичні напруження при сумісному діянні нормальних та дотичних напружень буде меншим чим від діяння одного з них.

Найбільш економічно - установка ребер жорсткості, якщо вони потрібні. Вони розбивають балку на окремі, працюючі незалежно один від одного відсіки.

Ребра жорсткості конструюють парними та установлюють симетрично по обидві сторони стінки чи односторонніми (див. Мал.16).

 

Date: 2016-02-19; view: 692; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию