Проектирование технологической площадки промышленного здания (стр. 3 из 4)
С учетом всех вышеперечисленных условий принимаем ширину полки равной 18 см.
Рис. 4.6. Габариты измененного сечения главной балки
4.7 Проверка прочности измененного сечения по IVтеории ГБ:
В месте изменения сечения действуют как нормальные, так и касательные напряжения, причем наиболее неблагоприятным будет их совместное действие. Проверка проводится по приведенным напряжениям для точки К (см. рис. 4.7):
Рис.4.7. Напряжения в точке изменения сечения
Условие прочности выполняется
4.8. Проверка общей устойчивости главной балки
Проверка общей устойчивости производится по формуле:
Условие общей устойчивости выполняется.
4.9. Размещение ребер жесткости для обеспечения местной устойчивости
λw = hст * (Ry / E)½ = 1113,64 * 0,033 = 3,75 – условная гибкость стенки;
λw = hст / δст = 125/1,1 = 113,64 – обычная гибкость стенки;
λw = 3,75 > 3,2, отсюда следует, что а < 2 λw
а < 2*125 = 250 (см)
Для нашего курсового проекта выбираем а = lН = 100 (см).
bртр = hст / 30 + 40 мм = 125 / 30 + 40 = 81,66 мм.
Принимаем bр = 90 мм < 94мм, т.е. ребро не выходит за пределы верхнего пояса.
δртр = 2 * bр * (Ry / E)½ = 0,033 * 2 * 90 = 5,9 мм;
Принимаем δр = 8 мм.
Рис. 4.7. Схема расположения ребер жесткости
4.10. Расчет поясных сварных швов, крепящих полку ГБ к стенке:
Поясные швы – непрерывные с постоянным по длине балки катетом шва kf:
βf – коэффициент, учитывающий вид сварки;
Rwf – расчетное сопротивление срезу, зависящее от электрода, марки стали (для стали С255 и электродов Э42А Rwf = 1850 кг/см2);
Принимаем катет шва по конструктивному минимуму: kf = 4 мм, но слишком тонкий шов не проварит металл толстого элемента. Руководствуясь таблицей 38 СНиПа 5301-96 «Стальные конструкции», окончательно принимаем по толщине наиболее толстого из свариваемых элементов 
Кf = 9 мм.
4.11. Расчет монтажного стыка на высокопрочных болтах
Необходимость монтажного стыка обусловлена большой длиной главной балки (превосходящей допустимую из условия транспортировки).
Стык принят на высокопрочных болтах, что допускает отсутствие на месте монтажа сложного и дорогостоящего сварочного оборудования и оборудования для проверки качества швов, высоко квалифицированного персонала, а также отличается большей скоростью монтажа по сравнению со сварочным стыком.
Стык расположен на расстоянии ⋲1/4 пролета L (см. рис. 4.9) по середине между ребрами жесткости, в зоне действия моментов 75% от Mmax.
Рис.4.9. Место расположения стыка
x = 3,5 м;
Условие: (0,8Mmax – 0,85 Mmax) не удовлетворяется, поэтому назначаем новое значение x = 4,5 м
Конструкция стыка на болтах представлена на рис. 4.9:
Используются высокопрочные болты марки 40х “Селект”. Болты работают только на растяжение. Принимаем диаметр болтов ∅22 мм (Ант = 3,03 см2). Диаметр отверстий под болты - ∅25 мм.
Стык рассчитывается в предположении, что полка воспринимает часть изгибающего момента и совсем не воспринимает поперечную силу. Стенка воспринимает оставшуюся часть изгибающего момента и всю поперечную силу:
Iст = δст * hст3 / 12 = 1,1 * 1253 / 12 = 179*103 см4;
Мст = Мх * Iст / Iх = 24743250,5 * 179*103 / 1768532,4= 2504870,496 кг*см
Мп = Мх - Мст = 24743250,5 – 2504870,496 = 22238380 кг*см
Определение размеров накладки по стенке:
δн.ст = δст – 2 мм = 11 – 2 = 9 мм.
Проверка прочности стыка. Определение внутренних усилий в накладках на стенку главной балки (см. рис. 4.10):
Рис. 4.10. Распределение внутренних усилий в накладках
по стенке под действием внешней нагрузки
где е – расстояние от болтов до центра болтового поля;
N – возникающие усилия.
NQ = Qx / nб = 32991 / 24 = 1374,625 кг;
Nmax = Мст * emax / Σei2 = 2504870,496 * 55,187 / 4(3045,6 + 2043,04 + 1260,25 + 655,36 + 246,49 + 39, 06) = 4740, 74 кг.
Рис.4.11. Определение NΣ
NΣ = (NQ2 + Nmax2)1/2 = (1889593,9 + 22474648,965)1/2 = 4936,02 (кг)
где nтр – количество плоскостей трения (nтр = 2);
Qbh – несущая способность фрикционного соединения, стянутого одним болтом по одной плоскости трения.
Qbh = Rbh * γb * Ан * μ / γh = 7700 * 1 * 3,03 * 0,58 / 1,12 = 10415,625 кг;
где Rbh – расчетное сопротивление болта растяжению (Rbh = 0,7 * Rbun = 0,7 * 11*107 = 7,7*107 кг/м2);
γb – коэффициент, зависящий от количества болтов в соединении (nб > 10; γb = 1);
Ан – площадь нетто одного болта;
μ – коэффициент трения поверхности, зависящий от шероховатости (при дробеметной или дробеструйной металлизационной обработке цинком или алюминием μ = 0,58);
γh – коэффициент, зависящий от метода контроля затяжки болта (γh = 1,12).
NΣ = 5073 = 17.346,7 кг ≤ 10415,625*2*1 = 20831,25 кг.
Прочность стыка по стенке обеспечена.
Проектирование стыков по полкам. Определение внутренних усилий в накладках на стенку главной балки (см. рис. 4.12):
Размещение болтов по полке производится с выполнением следующих рекомендаций:
1. По длине балки шаг болтов принимается минимальным и составляет: 2,5*d0;
2. Расстояние от краев до любого элемента составляет: 1,3*d0;
3. Общее количество болтов nб пн по поясной накладке ( по одну сторону от стыка) принимается по расчету;
4. Количество рядов болтов поперек полки принимается 2 или 4 в зависимости от ширины полки;
Рис.4.12. Распределение внутренних усилий в накладках
по полкам под действием внешней нагрузки
В первом приближении полагаем, что δн.п = δп, тогда усилие, воспринимаемое поясной накладкой можно найти из простой расчетной схемы, разложив Mн на пару сил Nн , где
hн = h+ δп = 131,4 + 3,2 = 134,6 (см), где
h– полная высота балки,
hн- плечо внутренней пары сил, тогда
Nн = Mп / hн = 22238380 / 134,6 = 165218,27 кг*см;
Определение размеров накладки по полке:
Ан = Nн / (Ry * γc) = 113.588,7 / (25*106 * 1) = 45,4*10-4 м2;
δ требн.п = Ан / bп * Rц= 165218,27 / 25*2421 = 27,3 мм.
Принимаем по сортаменту ближайшее большее значение δн.п = 28 мм.
Определение требуемого количества болтов:
пб.п = Nн / (птр * Qbh * γc) = 165218,27 / (1 * 10415,625 * 1) = 16;