Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Нормальные и касательные напряжения в расчётной точке:

;

Приведённые напряжения (англ. reduced – приведённый):

,

• Проверки прочности балки по нормальным, касательным и приведённым напряжениям выполняются.

• Проверка жёсткости балки. Принятая высота балки h больше минимальной h_min, поэтому прогиб балки не будет превышать предельного значения, и выполнять проверку жёсткости нет необходимости.

• Расчёт и конструирование узлов соединения элементов главной балки

1. Опорный узел главной балки

• Нагрузка от главной балки передаётся на колонну через опорное ребро, приваренное к торцу балки и выступающее вниз на величину а_r = 10…15 мм (рис. 7). Для обеспечения равномерной передачи давления торец ребра необходимо строгать.

• Рис. 7. Опорное ребро главной балки

  торец строгать

  t_r

  V

  Ш₁

  t_w

  b_r = b'_f

  h_w

  a_r

  t_f

  Рис. 6. Изменение сечения балки по длине

  верхний пояс

  нижний пояс

  L/2

• t_f

• Определение размеров опорного ребра

• Ширину опорного ребра удобно принять равной ширине пояса балки: .

• Толщина ребра определяется из условия его работы на смятие:

,

• где V – опорная реакция главной балки; V = Q_max = 746бб928 кН; R_p – расчётное сопротивление стали смятию торцевой поверхности; равно расчётному сопротивлению стали по временному сопротивлению R_u (прил. 1); для листовой стали толщиной 10…20 мм R_p = R_u = 460 МПа = 46,0 кН/см².

• В соответствии с сортаментом принимаем t_r = 1,0 cм.

• Расчёт сварных швов крепления опорного ребра к стенке балки

• Через сварной шов Ш₁ опорная реакция V передаётся с ребра на стенку балки. Сварное соединение осуществляется полуавтоматической сваркой.

• Расчётное сопротивление металла шва R_wf = 240 МПа (прил. 2); коэффициент проплавления β_f = 0,9 (табл. 34* СНиП [2]); R_wf β_f = 240 0,9 = 216 МПа.

• Расчётное сопротивление металла границы сплавления шва R_wz = 0,45 R_un = 0,45 470 = 211 МПа, где R_un – нормативное сопротивление стали по временному сопротивлению, для листового проката толщиной 10…20 мм R_un = 470 МПа (прил. 1); коэффициент проплавления β_z = 1,05 (табл. 34* СНиП [2]); R_wz β_z = 211 1,05 = 221 МПа.

• R_wf β_f < R_wz β_z (216 МПа < 221 МПа), поэтому расчётной является проверка по металлу шва.

• Необходимая величина катета шва крепления опорного ребра с учётом ограничения по предельной длине шва (l_w < 85 _f k_f):

,

• где n = 2 (ребро приваривается двусторонними швами).

• Минимальный катет шва определяем по прил. 3 в зависимости от толщины более толстого из свариваемых элементов: k_f,min = 5 мм (соединение тавровое с двусторонними угловыми швами, стенка толщиной t_w = 10 мм соединяется с ребром толщиной t_r = 12 мм). Принимаем окончательно катет шва k_f = 6 мм > k_f,min .

• Расчётная длина шва не должна превышать высоту стенки балки (с учетом 2 см на дефекты по концам шва):

2. Сопряжение главной балки и балки настила

• Сопряжение балок происходит в одном уровне и выполняется на болтах. Стенка балки настила прикрепляется к поперечному ребру жесткости главной балки, для этой цели предусматривается обрезка полок и части стенки балки (рис. 8).

• Определение необходимого количества болтов

• Для соединения используем болты нормальной точности, класса точности С, класса прочности 5.6, диаметром 20 мм (d_b = 20 мм). Диаметр отверстия назначаем на 2 мм больше диаметра болта: d₀ = 22 мм.

• Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом при его работе на срез:

,

• где R_bs – расчетное сопротивление болтов срезу; для болтов класса прочности 5.6

• R_bs = 190 МПа = 19 кН/см² (табл. 58* СНиП [2]);

• γ_b – коэффициент условий работы болтового соединения; при установке нескольких болтов для учёта неравномерности их работы принимается γ_b = 0,9 (табл. 35* СНиП [2]);

• А_b – расчётная площадь сечения болта; для болтов диаметром 20 мм А_b = 3,14 см² (табл. 62* СНиП [2]);

• n_s – число расчётных срезов болта; n_s = 1 (односрезное соединение).

• Расчетное усилие, воспринимаемое одним болтом из условия работы на смятие поверхности отверстия:

• где t_min – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; болты соединяют стенку балки настила толщиной d = 0,65 см (двутавр I30, см. п. 2) с ребром жёсткости толщиной t_h = 0,8 см (см. п. 3), тогда t_min = d = 0,65 см;

• R_bp – расчётное сопротивление смятию элементов, соединяемых болтами; определяется по табл. 59* СНиП [2] (см. ниже) в зависимости от сопротивления R_un элемента, имеющего t_min: для балки настила R_un = 370 МПа (сталь С245), тогда R_bp = 450 МПа = 45 кН/см².

• Run, МПа	370	380	390	470	490	510
  Rbp, МПа	450	465	485	675	690	735

• Наименьшее значение расчетного усилия, воспринимаемого одним болтом:

• Необходимое число болтов в соединении:

• шт.,

• где 1,2 – коэффициент, учитывающий возможное увеличение опорной реакции вследствие частичного защемления балки в закреплении;

• D = Q_max = 62,24 кН – опорная реакция балки настила (из п. 2).

• Принимаем n = 2 (крепление на двух болтах).

• Размещение болтов

• Назначаем расстояния между центрами болтов и от центров болтов до края элемента (рис. 8).

скос ребра жёсткости 4060 мм для пропуска поясных швов и снижения усадочных напряжений

Рис. 8. Узел сопряжения главной балки и балки настила

скруглять углы для снижения концентрации напряжений

• Таблица 4.1.

  Расстояние	между центрами болтов	от центра болта до края элемента (вдоль усилия)
  Минимальное	s1 2,5 db = 2,520 = 50 мм	s2 2 db = 220 = 40 мм
  Максимальное	s1 8 db = 820 = 160 мм s1 12 tmin = 125,4 = 64б8 мм	s2 4 db = 420 = 80 мм s2 8 tmin = 85,4= 43,2 мм
  Принятое	s1 = 50 мм	s2 = 40 мм

• Высота стенки балки настила на участке размещения болтов (при двух болтах):

а_w = s₁ + 2s₂ = 50 + 240 = 130 мм < h = 300 мм.

• Проверка опорного сечения балки настила на срез

• Срез ослабленного (отверстиями и вырезом полок) сечения балки настила не произойдёт, если выполняется условие:

,

• где R_s – расчетное сопротивление стали балки настила на срез; R_s = 13,92 кН/см² (из п. 2); d – толщина стенки балки настила; γ_с – коэффициент условий работы; для учёта упругопластической работы материала соединяемых элементов принимается γ_с = 1,1 (табл. 6* СНиП [2], поз. 8); l_s – расчетная длина среза; при двух болтах (n = 2):

• ,

• тогда

• Если проверка не выполняется, устанавливают три болта, заново вычисляют а_w, l_s, :

• а_w = 2s₁ + 2s₂=180; l_s = a_w – 3d₀=180-3*22=1,14; =12,31

• При необходимости уменьшают диаметр болта.

3. Соединение поясов балки со стенкой

• Соединение поясов балки (толщина t_f = 20 мм) со стенкой (толщина t_w = 10 мм) осуществляется двусторонними (n = 2) поясными сварными швами; швы выполняются в заводских условиях автоматической сваркой.

• Расчётное сопротивление металла шва R_wf = 240 МПа (прил. 2); коэффициент проплавления β_f = 1,1 (табл. 34* СНиП [2]); R_wf β_f = 240 1,1 = 264 МПа.

• Расчётное сопротивление металла границы сплавления шва R_wz = 0,45 R_un = 0,45 470 = 211 МПа, где R_un – нормативное сопротивление стали по временному сопротивлению, для более толстого элемента – пояса балки (толщ. 10…20 мм) R_un = 470 МПа (прил. 1); коэффициент проплавления β_z = 1,15 (табл. 34* СНиП [2]); R_wz β_z = 211 1,15 = 242 МПа.

• R_wf β_f > R_wz β_z (264 МПа > 242 МПа), поэтому расчётной является проверка по металлу границы сплавления металла шва с основным металлом.

• Сдвигающая сила, приходящаяся на 1 см длины балки (Q_max принимается из п.3):

.

• Сдвигающая сила стремится срезать поясные швы, поэтому сопротивление швов срезу должно быть не меньше силы Т, тогда необходимый катет шва:

.

• Минимальная величина катета шва по табл. 38* СНиП [2] k_f,min = 6 мм (вид соединения: тавровое с двусторонними угловыми швами; вид сварки: автоматическая; толщина более толстого свариваемого элемента – пояса балки 20 мм).

Принимаем k_f = k_f,min = 6 мм.

• Предельная длина сварного шва в данном не ограничивается, так как усилие возникает на всём протяжении шва.

4. Стыки балок

• Устраивать монтажный стык нет необходимости, т.к. длина балки L = 12 м < 18 м.

• Заводские стыки располагаются в местах изменения ширины поясов балки. Листы верхнего (сжатого) пояса соединяются прямым стыковым швом, листы нижнего (растянутого) – наклонным с уклоном 1:2 (см. рис. 6).

• Подбор и проверка сечения колонны

1. Формирование конструктивной и расчётной схемы

• Колонна состоит из трёх основных частей: оголовка, стержня и базы (рис. 9,а). В расчётной схеме колонна представлена стержнем, шарнирно закреплённым по концам (рис. 9,б). Тип сечения колонны: сквозное из двух швеллеров (рис 9, в).

• Высота колонны определяется как расстояние от верха фундамента до точки опирания главной балки:

H_k = H – t – h – a_r + h_f = 8 500 – 10 – 1 940 – 15 + 800 = 8 335 мм,

Характеристики

Список файлов курсовой работы