Расчет балочной клетки

    Момент  сопротивления балки.

     

    По  табл. 66 СНиП II-23-81*:

     

    Проверяем прочность.

     

    Недонапряжение:

    Размеры подобранного сечения главной балки  приведены на рис. 6.

    

    Рис. 6.

    2.4. Изменение сечения главной балки по длине.

    Сечение главной по длине изменяется в целях экономии металла. Место изменения сечения принимаем на расстоянии пролета от опоры.

     

    Определяем  расчетный момент и перевязывающую силу в сечении 1-1.

     

     

    

    Рис. 7.

    Требуемый момент сопротивления измененного  сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение.

     

     - расчетное сопротивление  металла стыковых  сварных соединений.

    Требуемый момент инерции измененного сечения.

     

    Требуемый момент инерции измененного сечения  поясов.

     

    Требуемая площадь полки измененного сечения.

     

     

     

    Принимаем . Т.о. принимаем размеры измененного сечения 200х12 мм из широкополосной горячетканной стали по ГОСТ 82-70*. Для выполнения стыка поясов принята полуавтоматическая сварка без физического контроля качества шва.

    Проверяем выполнение условия 

     

    Проверяем местную устойчивость измененного  пояса.

     

     

     

     - местная устойчивость обеспечена.

    Определяем  геометрические характеристики измененного  сечения.

    Момент  инерции.

     

    Момент  сопротивления.

     

    Статический момент измененного пояса.

     

    Общая площадь измененного сечения.

     

    Статический момент полусечения стенки балки.

     

    Статический момент полусечения относительно нейтральной оси.

     

    Набольшее нормальное напряжение в уменьшенном  сечении балки.

     

    Измененное  сечение балки удовлетворяет  условиям прочности.

    1) Проверяем стенку балки на срез по касательный напряжениям.

     

     

     

     - условие выполняется.

    2) Проверяем приведенное напряжение  в месте изменения балки.

     

     

     

     

 

    2.5. Проверка общей устойчивости балки.

    Устойчивость  балки проверят не требуется если выполняется следующее условие:

     

     - расстояние между  балками настила.

     

    Делаем  ту же проверку в месте изменения  поперечного сечения балки.

     

    Общая устойчивость балки обеспечена. 

    2.6. Проверка местной устойчивости элементов главной балки.

    Т.к. в конструкции перекрытия требуется  сопряжение балок в одном уровне, то балки настила крепятся к главной  балке через поперечные ребра  жесткости.

    Ширина  ребра жесткости:

     

    Принимаем .

    Толщина ребра жесткости:

     

    Принимаем .

    Определяем  условную гибкость стенки балки:

     

    При данной конструкции перекрытия . Т.к. , то необходимо проводить проверку местной устойчивости стенки балки.

    Произведем  проверку устойчивости в месте изменения  ширины поясов главной балки.

     

     

    Нормальное  напряжение сжатия в стенке посередине расчетного участка.

     

    Касательное напряжение.

     

    Критическое нормальное напряжение.

     

     

     

    Критическое касательное напряжение.

     

     

     

     - меньшая сторона проверяемого отсека.

     

    Проверяем устойчивость стенки по формуле:

     

     

    Необходимости в установке дополнительных ребер  жесткости нет.

    Определим длину зоны пластических деформаций.

     

    Проверяем устойчивость стенки в отсеках, где  стенка работает с ограниченным развитием  пластических деформаций.

     

     

     

     

     

     

     

 

    Устойчивость  стенки обеспечена. 
 

    2.7. Расчет узлов сопряжения балок.

    При сопряжении балок в одном уровне стенки балок настила крепятся к  ребрам жесткости главной балки  на болтах нормальной точности (рис. 8).

    

Рис. 8.

    Принимаем болты нормальной точности диаметром , класса прочности 5.6. Отверстия под болты диаметром 19 мм.

    Несущая способность одного болта из условия  его работы на срез.

     

    Несущая способность одного болта из условия смятия материала сопрягаемых элементов.

     

     - наименьшая толщина сопрягаемых  элементов;

     - коэффициент условий  работы соединения (по  табл. 35* СНиП II-23-81*);

      и  - расчетные сопротивления болтовых соединений (по табл. 5*, 58*, 59* СНиП II-23-81*).

    Определяем  требуемое количество болтов.

     

     - опорная реакция  балки настила.

    Принимаем 3 болта, размещая их в соответствии с требованиям табл. 39 СНиП II-23-81*.

    2.8. Расчет поясных швов главной балки.

    Сварные швы, соединяющие стенку балки с  поясами, воспринимают силу сдвига пояса  относительно стенки. Поясные швы  принимаем двухсторонними.

    Сдвигающая  сила, приходящаяся на 1 погонный см длинны балки.

     

      - статический момент пояса относительно нейтральной оси на опоре.

    Минимальная толщина сварных швов определяется по формулам:

                 или             .

    Принимаем автоматическую сварку в положении  “влодочку” проволокой марки СВ-08ГА диаметром 3 мм. Для этих условий и для стали С345 имеем:

    Расчетное сопротивление металла шва (по табл. 56 СНиП II-23-81*)

    ;

    Расчетное сопротивление металла границы сплавления

    ;

     - коэффициент сварного соединения угловыми швами при расчете по металлу шва;

     - коэффициент сварного соединения угловыми швами при расчете по металлу границы сплавления;

     - коэффициент условий  работы сварного  соединения при  расчете по металлу  шва;

     - коэффициент условий  работы сварного  соединения при  расчете по металлу  границы сплавления  шва.

     

     

    Т.к. требуемая толщина швов мала, то принимаем конструктивно минимальную  толщину шва . 

    2.9. Конструирование и расчет опорного ребра главной балки.

    Принимаем следующую конструкцию опорного ребра главной балки:

    

Рис. 9.

    Ребро крепится к стенке полуавтоматической сваркой, проволокой марки СВ-08Г2 диаметром 2 мм.

    Требуемую площадь опорного ребра определяем из условия смятия торца ребра.

     

     - расчетное сопротивление  материала опорного  ребра смятию.

    Принимаем ширину опорного ребра равной ширине поясов балки.

     

     

    Принимаем толщину опорного ребра .

    Находим напряжение смятия в принятом сечении  ребра.

     

    Проверяем опорный участок балки на устойчивость из плоскости балки как условного опорного стержня.

     

    Площадь условного стержня.

     

    Момент  инерции условного стержня, относительно продольной оси балки.

     

    Радиус  инерции сечения.

     

    Гибкость:

     

    Условная  гибкость

    По  табл. 72 СНиП II-23-81* определяем .