Перевірка міцності стінки за приведеними напруженнями

У небезпечному перерізі, зміни ширини поясних листі, діють згинальний момент М₁=1418,8 кН·м і поперечна сила Q₁=620,6 кН.

Момент інерції зміненого перерізу балки:

І_х1 = t_w·h_w³·/12+ b_f1·t_f³/6 + b_f1·t_f·h_f²/2 = 1,1·104,4³/12 + 20·2,8³/6 + 20·2,8·107,2²/2 = 426152 см⁴.

Середнє дотичне напруження:

τ = Q₁/(t_w·h_w) = 620,6/(1,1·104,4) = =5,4кН/см² = 54 МПа.

Нормальне напруження на рівні поясних швів балки:

σ = М₁·h_w/(2·I_x1) = 141880· 104,4/(2·426152) = 17,4кН/см⁴ =

= 174 МПа.

Умова міцності перерізу балки за приведеними напруженням

197,5 МПа < 1,15·230·1 = = 264,5 МПа.

6.7. Загальна стійкість балки

За сполучення балок в одному рівні на всі балки зверху безперервно опирається жорсткий металевий настил, тому згідно з пунктом 5.16 [1] балка явно стійка і не потребує перевірки.

6.8. Місцева стійкість елементів балки

Стиснутий пояс є стійким, так як розміри його перерізу прийняті з урахуванням умови стійкості. Поперечні ребра розміщуємо під кожною балкою настилу (рис.6), оскільки це обумовлено вимогами п.7.10 [1].

Таким чином, крок поперечних ребер і балок настилу співпадає і становить а=1100 мм. У курсовому проекті h_ef=h_w=1044 мм.

Ширина виступаючої частини ребра b_h = h_ef/30+40 = 1044/30+40=74,8 мм. Враховуючи залежність між шириною ребра b_h і шириною зменшеного перерізу поясного листа b_f1=2 b_h+t_w (в даному прикладі b_f1=200 мм), приймаємо b_h=80 мм.

Товщина ребра:

5,35 мм;

приймаємо t_s=7 мм.

Умовна гнучкість стінки:

3,2.

У зв’язку з тим, що =3,2<3,2, то поперечні ребра відіграють тільки конструктивну функцію і крок між ними не нормується. З урахуванням розміщення балок настилу приймаємо а = 110 см (рис.6).

Якщо > 3,2, то поперечні ребра являються конструктивними елементами, що підвищують стійкість стінки. Відстань між поперечними ребрами в цьому випадку повинна погоджуватися з кроком балок настилу і не перевищувати максимального значення а_max= 2·h_ef (для зварних балок h_ef = h_w).

Перевірка стійкості стінки. Якщо > 3,5, то необхідно перевіряти стійкість стінки, укріпленої поперечними ребрами жорсткості.

В курсовому проекті ця перевірка здійснюється тільки в учбових цілях.

Перевірку стійкості виконуємо лише для одного відсіку, де розташоване місце зміни перерізу поясів. Розрахунковий відсік має 1100 мм і висоту мм, тобто , тому в розрахунок вводиться умовний відсік довжиною .

У нашому прикладі відстані від лівої опори відповідно до перерізів І та ІІ мм та мм.

Згинальні моменти та поперечні сили в перерізах І та ІІ:

кНм;

кНм;

середнє значення моментів:

кНм.

кН;

кН;

середнє значення поперечних сил:

кН.

Стискаюче нормальне напруження в стінці на рівні поясних швів

;

.

За сполучення балок в одному рівні, як варіант, коефіцієнт (табл..22[1]), а коефіцієнт обчислюється за формулою

.

Залежно від коефіцієнта () з табл. 21 [1] визначаємо коефіцієнт .

Із двох розмірів розрахункового відсіку меншу сторону позначаємо мм. Гнучкість стінки:

.

Відношення більшої сторони стінки до меншої

.

Критичні напруження:

нормальні

МПа;

дотичні

МПа.

Перевіряємо стійкість стінки

.

Рис.6. Розміщення поперечних ребер жорсткості

та перевірка місцевої стійкості стінки

6.9. Перевірка прогину балки

,

де =0,9 – коефіцієнт, що враховує зменшення перерізу балки.

6.10. Розрахунок з’єднання полиці зі стінкою

Поясні шви виконуються автоматичним зварюванням. Відповідно до марки сталі головної балки С255 з табл. 55* [1] приймаємо зварювальний дріт марки Св-08А, для якого розрахунковий опір R_wf = 180 МПа (табл. 56 [1]), а R_wz= 0,45·R_un= 0,45·370 = 166,5 МПа. За табл.34*[1] визначаємо коефіцієнт β_f = 0,9 i β_z = 1,05 (нижнє положення шва, k_f = 3…8 мм).

Так як β_f· R_wf = 0,9·180=162 МПа < β_z· R_wz=1,05·166,5=174,8 МПа, то шви розраховуємо за металом шва.

Статичний момент зменшеного перерізу поясного листа відносно горизонтальної центральної осі перерізу балки:

S_f1 = 0,5·b_f1·t_f·h_f = 0,5· 20·2,8·107,2 = 3001,6 см³.

Момент інерції зміненого перерізу балки І_х1 = 426152 см⁴.

Необхідний катет поясних швів:

k_f = Q· S_f1/(2·I_x1·β_f·R_wf) = 930,05·3001,6/(2·426152·18·0,9) = 0,20 см.

Згідно з табл. 38* [1] приймаємо k_f=7,0 мм.

6.11. Розрахунок опорного ребра

Головна балка опирається на колону зверху через торцеве опорне ребро (рис. 7.). Опорна реакція головної балки F = Q =............ кН. Розрахунковий опір сталі зім’яттю торцевої поверхні опорного ребра R_p =........ МПа.

Потрібна площа перерізу опорного ребра:

А_s = F/(R_p·γ_c) =........../(..........·1) =.......... см².

Ширину опорного ребра приймаємо b_s = b_f1 = 260 мм.

Товщина ребра t_s = A_s/b_s =........./....... =.......... см; приймаємо t_s =....... мм.

Перевіряємо стійкість опорної частини балки як умовного стояка таврового перерізу довжиною l = h_w =............. мм і завантаженого опорною реакцією F =................ кН (рис. 7).

Геометричні характеристики таврового перерізу стояка (рис7,а переріз 2-2):

площа перерізу:

A = b_s·t_s+s·t_w =.......·.....+..........·........ =.......... см²;

момент інерції:

I_x = t_s·b_s³/12+S·t_w³/12 =.............³/12+...........·.......³/12 =............ см⁴;

радіус інерції:

......... см,

де ......... см;

приймаємо S =.......... мм.

Рис.7. Опорна частина головної балки.

Гнучкість стояка λ_х = l_ef/i_x = h_w/i_x =......./....... =.........

За табл. 72 [1] залежно від λ_х =......... і R_y = 230 МПа приймаємо коефіцієнт φ =............ і перевіряємо стійкість стояка:

σ = F/(φ·A) =............/(..........·...........) =........... кН/см² =.......... МПа < R_y·γ_c=230 МПа.

6.12. Монтажний стик

Монтажний стик влаштовують з урахуванням розміщення поперечних ребер жорсткості. Якщо балка розділена поперечними ребрами на непарне число відсіків, то монтажний стик передбачається посередині прольоту головної балки. Якщо число відсіків парне, то монтажний стик проектують у першому від середини прольоту відсіці лівої чи правої частини балки.

У нашому прикладі з парним числом відсіків монтажний стик розміщуємо в лівому від середини прольоту відсіці балки (див. рис. 6).

Стики виконуємо зварним прямим швом з повною проварюванням з’єднувальних елементів із застосуванням фізичних методів контролю якості шва. Такий шов являється рівноміцним з основним металом і може не розраховуватися.

6.13. Розрахунок прикріплення балок настилу до головних балок

При поверховому сполученні балки настилу опирається на головні балки зверху і прикріплюється до них за допомогою двох болтів діаметром d=....... мм класів точності В і С без розрахунку (див. рис. 1,б).

Розглянемо як варіант сполучення балок в одному рівні за допомогою болтів класу міцності 4.8 з розрахунковими опорами R_bs=....... МПа і R_bр=....... МПа. Коефіцієнт роботи з’єднання g_b=0,9 (табл. 35* [1], кількість болтів з’єднання n 2).

Товщина стінки балки настилу із двотавра І...... t_w=....... мм, товщина поперечного ребра головної балки t_s=....... мм, тобто менша із двох товщин St =........ мм. Число зрізів одного болта n_s=.....

Приймаємо діаметр болтів d=...... мм з площею перерізу А=....... см² (табл. 62* [1]).

Несуча здатність болта при дії зсувного зусилля:

за зрізом стержня: N_bs = R_bs·A·n_s·g_b =.......·........·....·...... =......... кН;

за зминанням: N_bр = R_bs·d·St ·g_b =.......·....·........·....... =........... кН.

Таким чином менша із несучих здатностей болта становить N_b,min =........... кН.

Розрахункове зусилля, яке передається від балки настилу на болтове з’єднання, становить F = Q =............ кН.

Необхідна кількість болтів у з’єднані n F/ N_b,min =........./......... =........, приймаємо n =... болти.

Розміщуємо болти у з’єднанні у відповідності з вимогами табл. 39 [1].