Проектирование металлической балочной конструкции

σcr = Ccr·Ry/λw², (3.2.31)

Ccr = 35.5,

σcr = 35.5·240·106 / 4.557² = 410.281 МПа;

τcr = 10.3· (1 + (0.76/μ²))·Rs/λef², (3.2.32)

μ – отношение большей стороны отсека балки к меньшей, т.е.:

μ =

a/hef = 1.7/1.068 = 1.59,

λef = (d/tw) ·ÖRy/E, (3.2.33)

d – меньшая из сторон отсека балки, т.е. hef = 106.8 cм;

λef = (106.8/0.8) ·Ö240/2.06·105 = 4.557,

τcr = 10.3·(1 + (0.76/1.59²))·0.58·240·106/4.557² = 89.799 МПа;

σ = (Мср·γn /Iy)·y, (3.2.34)

τ = Q·γn /(tw·hef), (3.2.35)

y = hef/2=106.8/2=53.4 см.

На устойчивость проверим 2-ой отсек:

Мср = 891.314 кНм,

Q = 419.442 кН,

σ = (891.314·103·0.95/292700·10-8)·0.534 = 154.5 МПа;

τ = 419.442·103· 0.95/(0.008·1.068) = 46.64 МПа;

Ö(154.5/410.281)² + (46.64/89.799)² = 0.642 £ 1;

На устойчивость проверим 1-ой отсек:

Мср = 267.395 кНм,

Q = 629.163 кН,

σ = (267.395·103·0.95/292700·10-8)·0.534 = 46.34 МПа;

τ = 629.163·103· 0.95/(0.008·1.068) = 69.96 МПа;

Ö(46.34/410.281)² + (69.96/89.799)² = 0.787 £ 1;

На устойчивость проверим 3-ой отсек:

Мср = 1426.103 кНм,

Q = 209.721 кН,

σ = (1426.103·103·0.95/363200·10-8)·0.534 = 199.2 МПа;

τ = 209.721·103· 0.95/(0.008·1.068) = 23.32 МПа;

Ö(199.2/410.281)² + (23.32/89.799)² = 0.551 £ 1;

На устойчивость проверим 4-ой отсек:

Мср = 1604.366 кНм,

Q = 0 кН,

σ = (1604.366·103·0.95/363200·10-8)·0.534 = 224.1 МПа;

τ = 0·103· 0.95/(0.008·1.068) = 0 МПа;

Ö(224.1/410.281)² + (0/89.799)² = 0.546 £ 1;

3.2.6 Расчет поясных швов, опорных частей балок, узлов сопряжений балок

Расчет поясных швов сводится к определению требуемого катета углового сварного шва kf. В балках, проектируемых, из одной марки стали, при статической нагрузке требуемый катет шва равен:

kf³ (Qрасч·Sf)/(2·Iy·βf·Rwf·γwf·γc), (3.2.36)

где Sf – статический момент полки балки;

βf = 1.1 – коэффициент, для автоматической сварки стали с Ry до 580 МПа;

γwf = 1 – коэффициент условия работы шва;

Rwf = 180 МПа – расчетное сопротивление сварного углового шва условному срезу, γс = 1.

kf ³ (419.442·103·0.95·3092·10-6)/(2·292700·10-8·1.1·180·106·1·1) = 1.06 мм,

Принимаем kf = 6 мм.

Участок стенки составной балки над опорой должен укрепляться опорным ребром жесткости и рассчитываться на продольный изгиб из плоскости как стойка высотой ls = h, нагруженная опорной реакцией Vr. В расчетное сечение включается, кроме опорных ребер и часть стенки.

Площадь опорного ребра определим из условия смятия торца по формуле:

As = bh·ts = Vr·γn /Rp, (3.2.37)

Rp = Run / γmпо СНиПу II-23-81*: Run = 370 МПа, γm = 1.025,

Rp = 370/1.025 = 368.975 МПа,

As = 629.163·103·0.95/368.975·106 = 17.05 м2

Находим ts:

ts = As /bh=17.05/22 = 0.758 см ≈ 8 мм → ts = 12 мм.

Тогда

δ £ 1.5· ts = 1.5·12 = 18 мм.

Проверка устойчивости опорной стойки относительно оси x-x производится по формуле:

σ =Vr·γn /φ·A£Ry·γc, (3.2.38)

где А – расчетная площадь стойки, равная:

A = bh·ts + 0.65·tw² ·ÖE/Ry, (3.2.39)

A = 22·1.2+ 0.65·0.8²·Ö2.06·105/240 = 39.188 см²;

φ – коэффициент продольного изгиба, определяемый по СНиПу II-23-81*, в зависимости от гибкости:

λ = lef/ix, lef = h = 110 см

ix = ÖIx/A,

где Ix – для расчетного сечения:

Ix = (ts·bh³)/12 + (0.65·tw·ÖE/Ry·tw³)/12 =

= (1.2·22³)/12 + (0.65·0.8·Ö2.06·105/240·0.8³)/12 = 1140 см4,

тогда:

ix = Ö1140/39.188 = 5.394 см, λ = 110/5.394 = 20.393,

принимаем: φ = 0,96,

σ = 629.163·103·0.95/0.96·39.188·10-4 = 158.9 МПа < 240 МПа.

Сопряжение вспомогательных балок с главными, по условиям задания рассчитываем для случая примыкания вспомогательной балки к поперечному ребру жесткости главной балки. Сопряжение производим на сварке.

Расчет сопряжения заключается в назначении требуемого катета шва kf. Длина шва lω, определяется высотой стенки вспомогательной балки lω = hef –1см, где hef = 0.85·h – высота стенки прокатной балки до закругления. При проектировании ребер главных и вспомогательных балок из одной стали катет шва, равен:

kf³V·γn/(βf·lω·Ry·γωf·γc), (3.2.40)

где V – реакция вспомогательной балки;

hef = 0.85·30 = 25.5 см,

lω = 25.5 – 1 = 24.5 см,

kf ³ 99.867·103·0.95/(1.1·0.245·240·106·1·1) = 1.467 мм.

Принимаем kf = 6 мм.

4. Расчет и конструирование колонн

4.1 Выбор расчетной схемы

Определение расчетной сжимающей силы на колонну производим суммированием опорных реакций главных балок:

N = 2·k·V, (4.1.1)

где k = 1.03 – 1.05 – коэффициент, учитывающий собственный вес колонны;

N = 2·(1.03–1.05)·629.163 = 1309 кН.

Условия опирания колонн на фундаменты и схема связей по колоннам определяется следующими требованиями. Необходимо обеспечить геометрическую неизменяемость сооружения в плоскости и из плоскости главных балок. Из плоскости главных балок геометрическая неизменяемость, как правило, обеспечивается установкой вертикальных связей по колоннам. В плоскости главных балок путем прикрепления их к неподвижным точкам (каркасу здания).

При этом необходимо стремиться к обеспечению равно устойчивости колонн: ix/iy = lef,x/lef,y. Это достигается путем рационального выбора типа сечения и правильной ориентации его в плане сооружения.

4.2 Компоновка сечения колонны

Стержень колонны конструируем в виде прокатного швеллера.

Требуемую площадь сечения колонны, определяем по формуле:

Aтр = N·γn /2 ·φ·Ry·γc, (4.2.1)

где φ – коэффициент, на этапе компоновки определяем по предварительно заданной гибкости λз, значение которой принимаем по графику [1], рис.7. При N = 1309 кН, λз = 80, тогда φ = 0.686.

 Скачать реферат