Перевірка загальної стійкості балки і місцевої стійкості її елементів

Перевіряємо місцеву стійкість поясів балки

(26)

і , (27)

де ширина звісу полиці,

:

: .

Перевіряємо місцеву стійкість стінки балки

 

Попередньо визначаємо необхідність постановки вертикальних ребер жорсткості.

Приведена гнучкість стінки:

, (28)

де розрахунковий опір сталі (табл.51 [1]), .

,

де граничне значення гнучкості стінки, при якому стінка буде

гнучкою.

Перевірка показала, що ребра жорсткості необхідні.

В зоні пружної роботи матеріалу ребра ставимо під кожною балкою настилу.

Визначаємо довжину зони пружної роботи матеріалу:

 

 

Рисунок 13. Схема конструювання ребер жорсткості головної балки

 

(29)

.

Визначаємо максимальний крок ребер жорсткості:

, (30)

оскільки .

.

Перевіряємо стінку на стійкість в першому від опори секторі під першою від

опори балкою настилу:

, (31)

де коефіцієнт умов роботи (табл.6 [1]);

дійсне нормальне напруження, ;

місцеве нормальне напруження, ;

дотичне напруження, ;

критичні напруження втрати стійкості, .

Знаходимо згинаючі моменти та поперечну силу в перерізі під першою від опори балкою настилу ():

.

Знаходимо дійсні напруження­­ – на рівні верхнього стиснутого краю стінки:

(32)

.

Знаходимо нормальні місцеві напруження:

, (33)

де зосереджена сила, що передається на головну балку від балки настилу:

(34)

відстань, на якій діють місцеві напруження:

, (35)

 

.

.

 

 

Рисунок 14. Розподіл місцевих напружень

 

Знаходимо середні дотичні напруження:

(36)

.

Знаходимо критичні напруження втрати стійкості стінки. Для цього попередньо визначаємо:

1. Коефіцієнт защемлення стінки:

, (37)

де коефіцієнт, який приймаємо за табл.22 [1], .

.

2. Співвідношення сектору, що перевіряємо:

, (38)

де ширина сектору (відстань до першого ребра жорсткості), .

3. Розрахункове співвідношення напружень

.

Знаходимо граничне значення при і за табл.24 [1] методом подвійної інтерполяції:

 

При

При

Отже .

, (39)

де коефіцієнт, який визначаємо за табл.25 [1] методом інтерполяції в

залежності від значення :

.

.

Знаходимо місцеві критичні напруження:

, (40)

де коефіцієнт, який визначаємо за табл.23 [1] методом подвійної

інтерполяції при і .

 

При

.

 

 

При

гнучкість сектору:

(41)

.

.

Знаходимо критичні дотичні напруження:

(42)

.

 

Перевіряємо стінку на стійкість:

 

 

Розрахунок вузлів головної балки

Розрахунок опорного ребра головної балки

Приймаємо наступну конструкцію опорного ребра головної балки:

З умови роботи на змяття торцевої поверхні ребра знаходимо необхідну площу опорного ребра:

, (43)

де значення опорної реакції, ;

розрахункова міцність на змяття опорної поверхні,

, (44)

де для сталі С255 (табл.51 [1]);

коефіцієнт умов роботи, .

.

.

Знаходимо необхідну товщину опорного ребра:

, (45)

де прийнята ширина ребра, .

 

Рисунок 15. Конструкція опорного

ребра головної балки

 

.

Приймаємо товщину ребра .

Перевіряємо ребро на стійкість.

Знаходимо довжину ділянки стінки , яка приймає участь в роботі опорного ребра:

, (46)

.

Визначаємо геометричні характеристики стійки (стійка складається з опорного ребра і ділянки стінки, що приймає участь у його роботі):

Площа стійки:

;

 

Момент інерції стійки:

;

Радіус інерції стійки:

.

Знаходимо гнучкість стійки:

, (47)

де прийнята довжина ребра, .

.

За табл.72 [1] знаходимо коефіцієнт поздовжнього згину:

 

.

 

Визначаємо необхідний катет шва, яким приварюємо ребро до стінки.

Шви приймаємо двосторонніми, зварювання – напівавтоматичне, за допомогою проволоки (табл.55 [1]).

Знаходимо розрахунковий опір по металу шва на зріз та по границі сплавлення (табл.56 [1]):

;

.

Знаходимо коефіцієнти, які залежать від типу зварювання (табл.34 [1]):

;

.

Отже, розрахунок проводимо по металу шва.

 

Знаходимо катет зварного шва за формулою:

(48)

.

За табл.38 [1] приймаємо катет .

Перевіряємо довжину робочої частини шва:

.

 

Розрахунок поясного шва головної балки

Шви виконуємо двосторонніми автоматичним зварюванням «в лодочку» зварною проволокою .

Визначаємо катет зварного шва під першою від опори балкою настилу:

 

(49)

 

 

Рисунок 15. Поясний зварний шов

.

За табл.38 [1] приймаємо мінімально допустимий катет шва .

 

Розрахунок монтажного стику зварної балки

Монтажний стик виконуємо в середині прольоту балки, де

, .

Стик виконуємо за допомогою високоміцних болтів типу Ø20мм, розрахунковий опір .

Очистку з’єднувальних поверхонь приймаємо вогневу.

 

Стик поясів

Кожний пояс перекриваємо 3 накладками:

однією зверху ­– і

двома знизу – .

Сумарна площа накладок повинна бути більшою за площу поясу:

.

 

Необхідна кількість болтів по одну сторону від стику:

, (50)

де поздовжнє зусилля в поясі, .

, (51)

 

де згинаючий момент в поясі, :

, (52)

де момент інерції поясів відносно нейтральної осі:

 

;

момент інерції всього перерізу головної балки, .

;

.

Несуча здатність високоміцного болта, що має дві площини тертя:

, (53)

де ;

так як різниця діаметром отвору і діаметром болта більша ;

коефіцієнти, що залежать від способу обробки поверхні,

;

кількість поверхонь тертя з’єднувальних поверхонь, .

.

приймаємо 16 болтів.

Визначаємо за формулою:

(54)

.

Отже, остаточно приймаємо 16 болтів.

 

Виконуємо розстановку болтів за табл.39 [1].

 

Відстань між центрами болтів в будь – якому напрямку:

мінімальна ;

максимальна .

Відстань від краю елементу до центра болта:

мінімальна ;

максимальна .

Рисунок 17. Конструкція монтажного стику головної балки

Стик стінки

Стінку перекриваємо двома накладками. Приймаємо два ряди болтів по одну сторону від стику.

Зусилля, що сприймається найбільш напруженими болтами, які знаходяться в крайньому ряду, від згинаючого моменту:

 

, (55)

де згинаючий момент, який припадає на стінку балки:

(56)

кількість вертикальних рядів на одній стороні від стику, ;

відстань між крайніми рядами болтів по висоті стінки, ;

відстань між рядами болтів відносно центра тяжіння.

.

.

Визначаємо зусилля, яке припадає на один болт:

, (57)

де кількість болтів, що знаходяться в крайньому ряду, .

.

 

 

Розрахунок колони

Колону проектуємо крізного перерізу з двох швелерів, з’єднання гілок – планками.

Рисунок 18. Збір навантажень на колону

 

Виконуємо збір навантажень на колону:

, (58)

де розрахункове навантаження на головну балку (включаючи і її власну вагу), ;

довжина головної балки, .

.