Проектирование конструкции стальной балочной клетки рабочей площадки промышленного здания (стр. 4 из 6)

Момент сопротивления

Найдем отношение площадей полки и стенки

Найдем коэффициент с = 1,118. Т.к. в балке имеется зона чистого изгиба, принимаем с₁ = с_1m = 0,5(1+с) = 1,059

2.2.2. Проверка прочности главной балки

1) Нормальные напряжения

<R_gg_с =379,5 МПа

Недонапряжение не должно превышать 5% : (379,5-357,6)100% /379,5 = 5,1%

2) Касательные напряжения (проверяются в месте крепления опорного ребра без учета работы на срез полок

R_Sg_с = 0,58×345×1=200,1 МПа - проверка удовлетворяется

2.2.3. Проверка прогиба главной балки.

- условие жесткости балки удовлетворяется.

2.2.4. Определение типа сопряжения вспомогательной и главной балок.

Суммарная высота элементов перекрытия: настила, балки настила, вспомогательной и главной балок

Sh= t_Н + h_бн + h_в + h_г = 6 + 100 + 392 + 1276 = 1774 мм

Ранее была найдена наибольшая строительная высота перекрытия h_c,max= =1,8 м. Принимаем пониженное сопряжение вспомогательной и главной балок.

2.2.5. Изменение сечения главной балки.

С целью экономии материала уменьшаем сечение приопорного участка балки за счет уменьшения ширины поясов на участке балки от опоры до сечения, расположенного на расстоянии равном 1/6 пролета балки: 17,5/6 = 2,92 м. Ширина пояса балки b`_f должна соответствовать ширине листа универсальной стали по сортаменту и быть не менее

b`<sub>f</sub>³ 180мм, b`_f³ 0,1h; b`_f³ 0,5 b_f ,

т.е., 0,1h=127,6 мм; 0,5 b_f = 0,5×360 = 180 мм.

По сортаменту принимаем b`_f= 200 мм.

Геометрические характеристики сечения балки на приопорных участках:

- площадь сечения

А¢ = 2А¢_f + А_W = 2×20×1,8+1,0×124 = 196 см²

- момент инерции

- момент сопротивления

- статический момент полки относительно оси Х-Х

S¢_Х = t_f b_f(0,5h_W + 0,5t_f) = 1,8 × 20 × 0,5(124+1,8) = 2264,4 см³

- статический момент полусечения относительно оси Х-Х

S_Х = S¢_f +0,125× t_W×h²_W = 2264,4+0.125×124²×1 = 4186,4 см³

Расчетные усилия в месте изменения сечения.

Изгибающий момент

М¢= R_а× 2,92 - (G+Р)(2,92-1,25)=3(G+Р) × 2,92-1,67(G+Р) = 7,09 (G+Р) = 7,09 × 271= 1923,0 кН

Перерезывающая сила

Q¢ = Q_max - (G+P)= 813,69 - 271,23 = 542,46 кН

Проверка напряжений

а) в месте изменения сечения

- максимальные нормальные напряжения

- касательные напряжения в стенке под полкой

< R_Sg_c = 0,58 × 315 × 1= 182,7 МПа

- приведенные напряжения под полкой

1,15 R_gg_c = 1,15× 345 = 396,75 МПа

s_red < 1,15 R_gg_c

2.2.6. Расчет поясных сварных швов.

Полки составных сварных балок соединяют со стенкой на заводе автоматической сваркой. Сдвигающая сила на единицу длины

,

Для стали С375 по табл. 55^* СНиП II-23-81^* принимаем сварочную проволоку Св-10НМА для выполнения сварки под флюсом АН-348-А.

Определим требуемую высоту катета К_f поясного шва "в лодочку".

1. Расчет по металлу шва.

Коэффициент глубины провара шва b_f =1,1 (СНиП II-23-81^*, табл.34)

Коэффициент условия работы g_wf = 1 (СНиП II-23-81^*, пп. 11.2)

Расчетное сопротивление металла R_wf =240 МПа

b_fg_wf R_wf = 1,1× 1×240 = 264 МПа

2. Расчет по металлу границы сплавления.

Коэффициент глубины провара шва b_z =1,15 (СНиП II-23-81^*, табл.34)

Коэффициент условия работы g_wz = 1 (СНиП II-23-81^*, пп. 11.2)

Расчетное сопротивление металла R_wz =0,45 R_un = 0,45 ×490 = 220,5 МПа

b_zg_wz R_wz = 1,1× 1×220,5 = 253,6 МПа

Сравнивания полученные величины, находим

(bg_w R_w)_min = 253,6 МПа

Высота катета поясного шва должна быть не менее

k_f ≥ 0,8 мм

По толщине наиболее толстого из свариваемых элементов (t_f= 18 мм) по табл. 38 СНиП II-23-81^*, принимаем k_f= 7 мм.

2.2.7. Проверка на устойчивость сжатой полки.

Устойчивость полки будет обеспечена, если отношение свеса полки b_efк ее толщине t_fне превышает предельного значения:

,где расчетная ширина свеса полки b_ef равна:

Т.к. 9,72 ‹ 12,8, устойчивость поясного листа обеспечена.

2.2.8. Проверка устойчивости стенки балки.

Для обеспечения устойчивости стенки вдоль пролета балки к стенке привариваются поперечные двусторонние ребра жесткости.

Расстояние между поперечными ребрами при условной гибкости стенки

, не должно превышать 2h_w. Условная гибкость стенки определяется по формуле

.

При l_w > 3,5 необходима проверка устойчивости стенки с установкой ребер жесткости с шагом не более 2h_w = 2×124 = 248 см.

Т.к. сопряжение балок выполняется в пониженном уровне, установку поперечных ребер предусматриваем с шагом 2,0 м.

Ширина ребер должна быть не менее

Принимаем b_h = 100 мм.

Толщина ребра

Принимаем t_S= 8 мм.

Проверка устойчивости стенки балки во втором отсеке в месте изменения сечения.

Критические нормальные напряжения

;

По табл. 21, 22 СНиП II-23-81^* определяем при d = ¥ и b = ¥, с_cr= 35,5

Критические касательные напряжения

Нормальные и касательные напряжения в верхней фибре стенки

а) нормальные s = s_х,а = 268,67 МПа;

б) касательные t = Q¢/(t_wh_w) = 542, 46 ×10^-3/(0,01×1,24) = 43,75 МПа.

Проверка устойчивости стенки

.

Проверка устойчивости стенки балки в первом отсеке (на расстоянии 125 см от опоры).