Металеві конструкції балочна клітина - контрольна робота, сторінка 2
Розрахунок зміни перетину зварної балки по довжині
а) місце зміни перерізу; б) перевірка наведених напружень.
Місце зміни перерізу приймаємо на відстані 1/5 прольоту від опори. Перетин змінюємо зменшенням ширини поясів. Різні перетину поясів з'єднуємо зварним швом встик електродами Е42 без застосування фізичних методів контролю, тобто для розтягнутого пояса. Визначаємо розрахунковий момент і перерізують силу в перерізі:
Підбір зміненого перетину ведемо по пружною стадії роботи матеріалу. Визначаємо необхідний момент опору і момент інерції зміненого перетину виходячи з міцності зварного стикового шва, що працює на розтяг:
Визначаємо необхідний момент інерції поясів:
Необхідна площа перерізу поясів:
Приймаємо пояс 360х8 мм, см 2. Прийнятий пояс задовольняє рекомендаціям, і. Визначаємо момент інерції і момент опору зменшеного перерізу:
Максимальна напруга в зменшеному перетині:
Перевірка міцності, загальної стійкості і прогину зварної балки
Перевірка міцності балки
Перевіряємо максимальні нормальні напруження в поясах в середині балки:
Перевіряємо максимальне дотичне напруження в стінці на опорі балки:
де статичний момент полусеченія балки
Зважаючи на наявність місцевих напружень, що діють на стінку балки, треба перевіряти спільна дія нормальних, дотичних і місцевих напружень на рівні поясного шва (див. Рис.2) під балкою настилу, по зменшеному перетину поблизу місця зміни перетину пояса. Так як під найближчій балкою настилу буде стояти ребро жорсткості (див. Рис.4), яке сприйме тиск балок настилу, і передачі тиску на стінку в цьому місці не буде, тому перевіряємо наведені напруги в перерізі 1-1 - місці зміни перерізу балки ( де вони будуть максимальні):
Перевірки показали, що міцність балки забезпечена.
Перевірка загальної стійкості балки
Перевіряємо загальну стійкість балки в місці дії максимальних нормальних напружень, беручи за розрахунковий проліт l0 - відстань між балками настилу.
В середині прольоту балки, де враховані пластичні деформації,
де, так як і.
У місці зменшеного перерізу балки (балка працює пружно і)
Обидві перевірки показали, що загальна стійкість балки забезпечена.
Перевірка прогину (друге граничний стан) балки може не проводитися, так як прийнята висота балки більше мінімальної h = 11 0 см> hmin = 98,9 см.
З'єднання поясів балки зі стінкою
Розрахуємо поясні шви зварної балки. Так як балка працює з урахуванням пластичних деформацій, то шви виконуємо двосторонні, автоматичним зварюванням у човник, зварювальним дротом Св-0,8 А. Визначимо товщину шва в перерізі під першою від опори балкою настилу, де зсувна сила максимальна.
За дод. 2 визначаємо і по дод. 1 -, по табл. 34 * СНиП II -23-81 * визначаємо. Далі визначаємо більш небезпечне перетин шва.
Приймаємо по табл. 38 * СНиП II -23-81 * мінімально допустимий при товщині пояса мм шов мм, що більше отриманого за розрахунком.
стики балок
Монтажний стик робимо на високоміцних болтах в середині прольоту балки.
Мал. 5. Монтажний стик зварної балки.
Стик здійснюємо високоміцними болтами d = 20 мм зі сталі 30 X 3МФ, що має; обробка поверхні газополум'яна (). В даному з'єднанні враховується передача зусиль через тертя, що виникає по дотичних площинах елементів.
Розрахункові зусилля, які сприймаються болтом з урахуванням тертя:
де - межа міцності матеріалу болта на розрив;
- коефіцієнт умови роботи болтового з'єднання;
- коефіцієнт надійності з'єднання (залежить від способу обробки поверхні, способу регулювання натягу болта і т.д.);
- число площин зрізу;
- площа перерізу болта.
Кожен пояс балки перекриваємо трьома накладками загальною площею перетину:
Зусилля в поясі з умови равнопрочності з'єднання:
Кількість болтів для прикріплення накладок розраховується за формулою:
Приймаємо 12 болтів і розміщуємо їх згідно рис. 5.
Перевіряємо ослаблення нижнього розтягнутого поясу отворами під болти d0 = 22 мм (на 2 мм більше діаметру болта). Пояс ослаблений двома отворами по краю стику
Ослаблення пояси можна не враховувати.
Перевіряємо ослаблення накладок у середині стику шістьма отворами
Приймаємо товщину накладки 18 мм, тоді площа накладки:
Остаточно кожен пояс балки перекриваємо трьома накладками перерізами 420х18 мм і 2х180х18 мм, стінку - двома вертикальними накладками перетином 300х1470х8 мм
Момент, діючий на стінку, визначаємо за формулою:
Приймаємо відстань між крайніми по висоті рядами болтів = 500 мм
Знаходимо коефіцієнт стику:
- число вертикальних рядів на полукладке;
- зусилля на один болт.
З табл. 7.9 СНиП 2.01.07-85 * знаходимо клочество рядів болтів по вертикалі
Приймаємо 6 болтів в вертикальному ряду з кроком 180 мм.
стик стінки
Розрахунок опорного ребра
Ширина виступаючої частини ребра з умов його місцевої стійкості не повинна первишать
Виступаюча вниз частина опорного ребра не повинна перевищувати а. . Зазвичай.
Опорні ребра розраховують на зминання торця опорної реакції балки
- коефіцієнт умов роботи;
- опорна реакція балки.
Приймаємо ширину опорного ребра дорівнює ширині полиці головної балки, тобто .
Приймаємо ребро 360х10 мм,
Перевіряємо опорну стійку балки на стійкість. Визначаємо ширину ділянки стінки, яка включена в роботу стінки:
Прикріплюємо опорний ребро до стінки балки двосторонніми швами. Для цього визначаємо параметри зварних швів:
Визначаємо катет зварних швів по Фрмула:
Приймаємо шов мм. Перевіряємо довжину робочої частини шва
Ребро приварюють до стінки по всій висоті суцільними швами.
Розрахунок колони
Розрахунок колон проводиться тільки за розрахунковими навантажень і лише на центральний стиск. Поздовжню силу N. сжімаюшую колону, можна взяти рівної 2 R рекции головної балки.
При навантаженні на колону до 500 кН стрижні рекомендують компановать тільки наскрізними. При навантаженні більше 5000 кН - тільки суцільними. При навантаженні від 500 і до 5000 кН - будь-якими (тобто і тими, і цими).
Розрахункова довжина стержня колони
Визначаємо необхідну площу перерізу колони
- коефіцієнт поздовжнього вигину.
Визначаємо необхідний мінімальний радіус інерції
Наближено, в залежності від форми перетину
Приймаються перетин полиць 300х16 з А = 30 * 1,6 = 96 см 2; стінки - 300х14 з А = 30 * 1,4 = 42 см 2. Загальна площа А = 138 см 2.
Перевіряємо напруга для прийнятого перерізу:
Підібране перетин задовольняє вимогам загальної стійкості.
Перевіряємо місцеву стійкість стінки:
Перевіряємо місцеву стійкість полки:
Розрахунки показали, що стінка і полку задовольняють вимогам стійкості.
Розрахунок бази колони
М атеріал бази - сталь 235, товщина листів 4 ... 20 мм при, при товщині листів 21 ... 40 мм.
Бетон фундаменту класу В-15 = 11 МПа = 1,1 кН / см 2 (по табл.12 СНиП 2.03.01-84 *).
Навантаження на базу N = кН.
Необхідна площа плити бази
Знаючи площу плити, задаємося одним розміром і знаходимо інший.
Приймаємо плиту розміром 500х500 мм.
Напріяженіе під плитою
Конструюємо базу колони з траверсами товщиною 10 мм, приварюють їх до полиць колони і до плити кутовими швами (рис.9). Обчислюємо згинальні моменти на різних ділянках для визначення товщини плити.
Ділянка 1, опертий на 4 сторони.
Відношення сторін:, де мм.
Ділянка 2, консольний,:
Ділянка 3, консольний,:
Визначаємо товщину плити по максимальному моменту
Приймаємо плиту товщиною мм.
Таким чином, з запасом міцності зусилля в колоні повністю передається на траверси, не враховуючи прикріплення торця колони до плити.
Прикріплення траверси до колони виконується напівавтоматичного зварюванням у вуглекислому газі зварювальним дротом Св08Г2С, матеріал С235.
- розрахунковий опір металу шва.
Розрахунковим перерізом є перетин по металу кордону сплаву.
Розрахункова довжина шва:
Висота траверси см.
Приймаємо висоту траверси 200 мм.
Розрахунок оголовка колони
Товщину опорної плити приймаємо без розрахунку.
З умови зминання, товщина ребра
- розрахунковий опір торцевої поверхні на зминання.
Приймаємо товщину ребра мм.
Список літератури
СНиП 2.01.07-85 «Навантаження і впливи»
СНиП II-23-81 «Сталеві конструкції»
Металеві конструкції. Загальний курс: Підручник для вузів / О.І. Беленя та ін .; Стройиздат, 1986