Проектирование стальной балочной площадки

Определяем момент инерции  и момент сопротивления уменьшенного сечения:

Прочность уменьшенного сечения:

Уменьшенное сечение балки удовлетворяет  проверке прочности.

 

 

5.3 Проверка прочности, устойчивости и прогиба составной балки.

1.Проверка  прочности балки.

Проверяем максимальные нормальные напряжения в поясах, в середине балки:

Проверяем максимальное касательное напряжение в стенке на опоре балки:

Статический момент полусечения  балки:

Проверяем местные напряжения в стенке под балками настила:

Проверяем приведенные  напряжения в уменьшенном сечении:

Проверки показали, что прочность балки обеспечена.

 

2. Проверка общей устойчивости балки.

Проверяем в месте  действия максимальных нормальных напряжений, принимая за расчетный пролет - расстояние между балками настила:

В месте уменьшенного сечения балки (балка работает упруго и )

Обе проверки показали, что  общая устойчивость балки обеспечена.

3.Проверка  прогиба балки.

Проверка может не производиться, так как принятая высота балки больше минимальной.

5.4 Проверка и обеспечение местной устойчивости

элементов главной  балки.

Проверка устойчивости сжатого пояса производиться  в месте максимальных нормальных напряжений в нем – в середине пролета балки, где возможны пластические деформации. Проверяем условие:

Проверяем условие:

Рис. 7 К расчету устойчивости главной балки.

Проверка показала, что  местная устойчивость пояса обеспечена.

Проверим устойчивость стенки. Определяем условную гибкость стенки:

т.е. вертикальные ребра  жесткости необходимы.

Определяем длину зоны использования пластических деформаций в стенке:

Определяем значения M и Q в сечении 2–2 на расстоянии

Определим действующие  напряжения:

Определяем критическое  касательное напряжение (балка укреплена  поперечными ребрами):

Размеры отсека:

По таблице 7.6, при предельное значение равно Расчетное значение равно поэтому критическое напряжение определяем по формуле:

где получено по таблице 7.4 при

Устойчивость стенки:

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

 

5.5. Расчет и  конструирование соединений и  узлов 

главной балки

1. Расчет поясных  швов сварной балки

Так как балка работает с учетом пластических деформаций, то швы выполняем двусторонние, автоматической сваркой в лодочку, сварочной проволокой СВ – 0,8А.

Определяем толщину  шва:

По таблице 5.1 ,

По таблице 5.3 определяем

.

Определяем наиболее опасное сечение шва:

Принимаем по таблице 5.4 минимально допустимый при толщине  пояса  шов что больше получившегося по расчету

2. Расчет монтажного  стыка сварной балки

Стык делаем в середине пролета балки, где и

Стык осуществляем высокопрочными болтами  из стали «селект», имеющей по таблице 6.2 обработка поверхности пескоструйная.

Определяем несущую  способность болта:

где ; по таблице 6.3 определяем ; так как разница в номинальных диаметрах отверстия и болта больше 1мм,  и (таблица 6.4); принимая способ регулирования натяжения болта по углу закручивания, – две плоскости трения.

Рис. 8. Монтажный  стык сварной балки на высокопрочных  болтах.

Стык поясов. Каждый пояс балки перекрываем тремя накладками сечениями 450×16 мм и 2×200×16  мм общей площадью сечения:

Определяем усилие в  поясе:

Количество болтов для прикрепления накладок:

Из конструктивных соображений  принимаем  14  болтов.

Стык стенки. Стенку перекрываем  двумя вертикальными накладками сечением 320×1500×8

Определяем момент, действующий  на стенку:

Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов:

Находим коэффициент  стыка:

По табл. 7.8 находим  количество рядов болтов по вертикали  при ,   и . Принимаем рядов с шагом 139

Проверяем стык стенки:

где

Проверяем ослабление нижнего  растянутого пояса под болты  Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка.

Ослабление пояса можно  не учитывать.

Проверяем ослабление накладок в середине стыка четырьмя отверстиями:

Принимаем накладки толщиной

3. Расчёт опорного  ребра сварной балки.

Рис. 9 Опорное  ребро сварной балки

Опорная реакция балки:

Определяем площадь сжатия торца ребра:

 

где  – расчётное сопротивление сжатию торцевой поверхности.

Принимаем ребро 

Проверяем опорную стойку балки на устойчивость относительно оси Z.

Ширина участка стенки, включенной в работу опорной стойки:

По приложению 7 

Рассчитываем прикрепление опорного ребра к стенке балки  двусторонними швами полуавтоматической сваркой проволокой . Предварительно находим параметры сварных швов и определяем минимальное значение . По табл. 5.1 принимаем по табл. 5.3

Определяем катет сварных  швов:

Принимаем шов  , что больше , приведённого в табл. 5.4.

Проверяем длину рабочей  части шва:

6. Конструирование  и расчет центрально-сжатой колонны

6.1 Подбор сечения  стержня колонны

Рис. 10 Расчетная схема колонны

Принимаем двутавровое  сечение стержня колонны, сваренное  из трех листов.

Определим длину колонны:

Расчетная длина стержня:

Задаемся гибкостью  и находим соответствующее значение

Требуемая площадь поперечного  сечения колонны:

Требуемый радиус инерции:

Ширина сечения:

Принимаем сечение полки - и сечение стенки

Площадь поперечного  сечения колонны:

Проверяем общую устойчивость колонны относительно оси  :

По  и по табл. 4 приложения 1 определяем коэффициент

Напряжение

Недонапряжение составляет:

Определяем условную гибкость стенки:

Местная устойчивость стенки при  проверяется по формуле:

Условие выполняется.

Проверяем местную устойчивость полки:

Условие выполняется.

Расчеты показали, что  стенка и полка удовлетворяют  требованиям устойчивости.

 

6.2 Конструирование  и расчет базы колонны

Рис. 11 База центрально сжатой колонны

Бетон фундамента класса ; призменное сопротивление бетона осевому сжатию .

Нагрузка на базу колонны:

где – максимальная продольная сила на опоре; – вес колонны.

Требуемая площадь плиты  базы:

Принимаем плиту размерами 

Напряжение под плитой базы:

Конструируем базу с  траверсами толщиной Привариваем их к полкам колонны и к плите угловыми швами.

Для определения толщины  плиты вычисляем изгибающие моменты  на разных участках, принимая

Участок 1 опирается на 4 канта. Отношение сторон . Значение коэффициента

Участок 2 опирается на 3 канта. При отношении сторон рассчитывается как консольный.

Участок 3 консольный. Изгибающий момент не находим, так как он имеет  меньший консольный свес, чем участок 2.

Определим толщину плиты  по максимальному моменту:

Принимаем толщину плиты

В запас прочности  принимаем, что усилие в колонне  полностью передается через траверсы на плиту: при этом прикрепление торца  колонны к плите (сварными швами) не учитывается.

Крепление траверсы к  колонне выполняется полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа сварочной проволокой .

Расчетное сопротивление  металла шва  . Расчетное сопротивление металла границы сплавления . Принимаем по табл. 5.3. Коэффициенты:

Расчетное сопротивление сварного соединения по границе сплавления: , по металлу шва: .

Второе произведение меньше, поэтому расчетным является сечение по металлу сварного шва.

Определяем высоту траверсы:

Принимаем высоту траверсы

Проверяем допустимую длину сварного шва:

Требование к максимальной длине шва выполняется.

Крепление траверсы к  плите принимаем угловыми швами 

Проверим прочность  швов:

 

Швы удовлетворяют условиям прочности. Приварку торца колонны  к плите выполняем конструктивными швами так как эти швы в расчете не учитывались.

 

6.3 Конструирование  и расчет оголовка колонны

Рис. 12 Конструирование оголовка колонны

Ширина опорных ребер  балок  На колонну действует продольная сила Торец колонны фрезерован. Толщину плиты оголовка принимаем равным

Плита поддерживается ребрами, приваренными к стенке колонны. Толщину  ребер определяем из условия смятия:

Усилие N передается на колонну по длине:

Толщина ребра:

Высота ребра оголовка определяется требуемой длиной сварных  швов. Сварка выполняется полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа сварочной проволокой . Расчетное сопротивление металла шва Расчетное сопротивление металла границы сплавления По таблице 5.3 принимаем коэффициенты:

Определяем расчетное  сечение соединения:

Расчетным является сечение  по металлу шва.

Принимаем высоту ребра 

Проверим подобранную  толщину ребра из условия среза:

Следовательно условие  выполняется.