Проектирование и расчет балочной клетки (стр. 5 из 7)

Проверим местные напряжения в стенке под балками настила:

,

Определяем критические напряжения:

,

Где

,

кН/см².

Размеры отсека

и

Предельное значение этого отношения находим по табл. 24 СНиПа II-23-81*, в зависимости от значения коэффициента d, учитывающего степень упругого защемления стенки в поясах:

,

где b = 0,8, коэффициент принимаемый по табл. 22 СНиПа II-23-81*;

Тогда

.

Расчет на местную устойчивость стенки будем проводить по п. 7.6. в СНиПа II-23-81*.

Критические нормальные напряжения:

кН/см²;

Определяем

, подставляя вместо а значение а/2:

кН/см²,

где

.

С учетом этого, по формуле (79) СНиПа II-23-81* получим:

.

Проверка показала, что устойчивость стенки обеспечена и постановка ребер жесткости на расстоянии

см возможна.

Помимо проверки устойчивости стенки в области больших нормальных напряжений необходимо также проверить ее устойчивость и в области больших касательных напряжений - вблизи от опоры балки. Проверим на устойчивость стенки в сечении 3-3, для этого определяем средние значения M₃ и Q₃ на расстоянии х₃ = 125 см от опоры (под балкой настила), что почти совпадает с рекомендацией расстояния в

от края отсека.

В этом сечении возникают следующие усилия:

кНм,

кН.

И соответствующие этим усилиям напряжения будут равны:

кН/см²,

кН/см².

Проверим местные напряжения в стенке под балками настила:

,

Определяем критические напряжения:

,

Где

,

кН/см².

Размеры отсека

и

Предельное значение этого отношения находим по табл. 24 СНиПа II-23-81.

,

Тогда

.

Расчет на местную устойчивость стенки будем проводить по п. 7.6. в СНиПа II-23-81*.

Критические нормальные напряжения:

кН/см²;

Определяем

, подставляя вместо а значение а/2:

кН/см²,

где

.

С учетом этого, по формуле (79) СНиПа II-23-81* получим:

.

Обе проверки показали, что запроектированная балка удовлетворяет требованиям прочности, прогиба, общей и местной устойчивости.

3.4 Расчет поясных швов главной балки

Так как балка работает с учетом пластических деформаций, то швы выполняем двухсторонние, автоматической сваркой в лодочку, сварной проволокой Св-08А.

Катет шва определим под первой от опоры балкой настила, где сдвигающая сила максимальна, то есть в сечении х = 25 см.

Рассчитывать катет будем по формуле:

,

где n = 1 при односторонних швах, n = 2 при двухсторонних швах;

(bR_w)_min – произведение глубины проплавления на расчетное сопротивление для расчетного сечения.

Из пункта 3.2.1 возьмем уже рассчитанные величины:

I_х = 1065071 см⁴; S_fх = 5944,32 cм³; F = 150,52 кН; l_loc = 18,3 см.

кН;

По табл. 4 СНиП II-23-81* определим значение нормативного сопротивления металла шва по временному сопротивлению R_wun = 41 кН/см². Тогда согласно табл. 4 СНиП II-23-81* расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу шва:

кН/см²,

где g_wm = 1,25, - коэффициент надежности по материалу шва.

По табл. 51 СНиП II-23-81* для стали С255 определим временное сопротивление стали разрыву R_un = 37 кН/см². Тогда согласно СНиП II-23-81* расчетное сопротивление углового шва условному срезу по металлу границы сплавления:

кН/см².

По табл. 34 СНиП II-23-81* для выбранного типа сварки примем соответствующие коэффициенты для расчета углового шва:

b_f = 1,1 – по металлу шва;

b_z = 1,15 – по металлу границы сплавления.

Определим, какое сечение в соединении является расчетным (более опасное):

кН/см², Þ расчетным является сечение по металлу границы сплавления.

см.

По табл. 38 СНиП II-23-81* для пояса толщиной 24 мм принимаем катет шва, равный минимальному k_f = 7 мм, что больше, получившегося по расчету – 2,9 мм.

3.5 Расчет опорного ребра главной балки

Размеры опорных ребер определим из расчета на смятие торца ребра:

,

где F - опорная реакция балки N (будет равна значению поперечной силы на торце балки, найденной в пункте 3):

кН;

R_p – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности, по табл. 1 СНиПа II-23-81* находим:

кН/см²,

где по табл. 51 СНиП II-23-81* для стали С255 определим временное сопротивление стали разрыву R_un = 37 кН/см²; по табл. 2* СНиП II-23-81* для стали по ГОСТу 27772-88, находим, что коэффициент надежности по материалу g_m = 1,025.

Найдем требуемую площадь опорного ребра:

см².

Уже принятая ширина пояса b_fx = 36 cм, следовательно толщину ребра определим, как

см,

принимая окончательно t_p = 12 мм.

Тогда

см² см²,

сечение подобранного торца балки проходит проверку на смятие.

Проверим опорный участок балки на устойчивость из плоскости балки, как условного опорного стержня, включающего в площадь своего сечения опорные ребра и часть стенки балки шириной b_w.

Расчетная схема на устойчивость опорного участка главной балки

см.

Площадь расчетного сечения опорной части балки:

см².

Момент инерции сечения относительно оси z-z:

см⁴.

Радиус инерции сечения:

см.

Гибкость:

.

Условная гибкость:

.

Условие устойчивости можно записать в виде: