Проверка устойчивости стенки главной балки

Устойчивость стенки балки при локальных воздействиях сосредоточенных сил обеспечиваем, приваривая к ней автоматической сваркой продольное одностороннее ребро в верхней четверти высоты стенки.

Проверку устойчивости проводим по СНиП [ ] в трёх сечениях по длине балки. Определяем действующие напряжения: около опоры; в середине пролёта; в месте изменения сечения:

	Действующие напряжения, МПа
	Нормальные	Нормальные	Сдвигающие
Около опоры		9,7
в середине пролёта	227,8	9,7
в месте изменения сечения	162,8	9,7	68,7

Устойчивость стенки зависит: от гибкости стенки (≈130); от схемы расположения рёбер жёсткости, от локальных напряжений. Общая устойчивость главной балки обеспечена раскреплением верхнего пояса главной балки из её плоскости второстепенными балками. В этих же сечениях находим критические напряжения

Локальные напряжения под опорами двух второстепенных балок Q_{вт б}= 1445,1гН; МПа

Условие, при котором обеспечивается устойчивость стенки [,с.28,ф.82]:

Критические нормальные напряжения [, с.29, ф.84]. В нашем случае см – длинная сторона пластинки , , поэтому, при вычислении и принимаем , тогда – отношение большей стороны пластинки к меньшей ; , где = =1,13, МПа.

5. К ритические сдвигающие напряжения вычисляем по действительным размерам пластинки: – длинная сторона пластинки, , меньшая сторона пластинки ;

6. Критические сдвигающие напряжения определяем по формуле (76) с подстановкой в неё фактических размеров проверяемой пластинки;

– отношение большей стороны пластинки к меньшей ; в этой формуле (76) R _s= 0,57· R _y=133,4 МПа, ; ,

Критические локальные .

Проверяем устойчивость стенки около опоры в сечении А-А,

– уст/ обеспечена.

9. Проверяем устойчивость стенки в сечении В-В, в середине пролёта

устойчивость обеспечена.

10. в сечении Б-Б, в месте изменения сечения – устойчивость обеспечена.

Вывод: Устойчивость стенки по всей длине балки обеспечена.

6. РАСЧЁТ СТЫКА ГЛАВНОЙ БАЛКИ

Необходимо рассчитать равнопрочный стык двутавров I 100 Б4 с соединениями легированными шпильками. Шпильки выполнены по ГОСТ 22356-77* [4]. Сталь 40Х или 30Х3МФ “Селект” ГОСТ 4543-71* с наименьшим временным сопротивлением R _bun = 1350 МПа [4,с.72,табл.61].

Расчётное сопротивление растяжению шпилек определяется по [4,с.6]

R _bh = 0,7 R _bun = 0,7·1350 = 945 МПа.

Примем болты или шпильки М20 А _ш = 2,45 см [4,с.72,табл.62].

Расчётное усилие Q _bh, которое воспринимается одной поверхностью трения

;

Характеристики двутавра I 100 Б4 следующие:

площадь сечения А = 397 см²,

главный момент инерции J _x = 662170 см⁴;

момент сопротивления W _x = 13060 см³.

Сталь спокойной плавки С255 (ВСт3сп5) ГОСТ 27772-88 с расчётным сопротивлением R_y = 230 МПа [4,с.64,табл.51*], толщина t = 20-40 мм.

Фактический изгибающий момент который способен передать двутавр I 100 Б4

М _ф = R _y· W _x = 230·13060 = 3003800 гНсм.

Площадь полки А _п = 32,3·3,3 = 106,6 см², стенки А _ст = 94,8·1,86 = 176,33 см².

Момент инерции стенки двутавра J _ст = = 132055,6 см⁴.

Часть изгибающего момента, передаваемая стенкой:

= = 599043,3 гНсм.

Несущая способность одного болта (2 поверхности трения) F _б = 2·781,4 = 1562,8 гН.

Требуемый момент сопротивления одного ряда болтов при числе рядов m = 2

.

Стык стенки перекрываем двумя симметричными накладками толщиной

t _нст = 1,2 см, 2 t _н = 2·1,2 = 2,4 > t _ст = 1,86 см.

Зададим габарит болтового поля (рис. 1П6)

С = h _ст - 2∆ - 3 d = 94,8 - 2·2 - 3·2 = 84,8 см,

где ∆ = 2 см, d = 2 см.

Определяем необходимое число болтов n в ряду из квадратного уравнения

где

n ² – 12,56· n + 13,56 = 0, n = 11,4 шт. Примем 12 шт. болтов.

Определяем шаг s болтов s = = = 7,71 см. Назначим шаг S = 7,7 см.

Рис. 1П6. Равнопрочный фрикционный стык двутавра I 100 Б4 легированными шпильками М20 ГОСТ 22356-77* из стали 40Х “Селект” ГОСТ 4543-71*, R _bun = 1100 МПа. Размеры в см. Число болтов в ряду n = 12. Число рядов m = 2

Уточняем габарит болтового поля С = s· (n – 1) = 7,7·11 = 84,7 см.

Определяем плечо внутренней пары сил одного ряда болтов

Фактическая несущая способность стыка стенки

= 1562,8·200,2·2 = 62574,12 > М _ст = 599043,3 гНсм.

Прочность стыка стенки достаточна.

Стык пояса.

Для стыка пояса примем три накладки толщиной по t _нп = 1,6 см (см. рис. 1П6)

= 321,8 + 2·15·1,8 = 111,6 > 106,6 см².

Пояс двутавра выдерживает силу F _пф = 230·106,6 = 24518 гН.

Для стыка пояса необходимо число болтов

n = = = 15,69 шт.

Примем 16 болтов М20 из стали 40Х “Селект” (болты с одной стороны от стыка).

Минимальный шаг болтов

s = 3 d = 3·2 = 6 см.

Подбор сечения центрально сжатой колонны из колонного двутавра.

Расчётная схема показана на рис.

СтальВСт3сп5 ГОСТ 2-777-2-88

R_y = 230 МПа

N = 30000 гН

Записываем условие устойчивости

Задавшисьj = 0,7, g = 1 находим требуемую

площадь сечения

186,3 см²

Принимаем колонный двутавр I40К2

А = 210,96 см², J_х = 17,44 см, J_y = 10,06 см.

Находим максимальную гибкость

Находим коэффициент продольного изгиба j_y = 0.686

Проверяем устойчивость колонны плоскости максимальной гибкости

Устойчивость колонны относительно оси Y обеспечена, а относительно оси X тем более, так как:

Ещё пример.

Данный расчёт сводится к тому, чтобы рассчитать количество болтов необходимое для надёжного соединения отправочных марок балки.

Максимальный момент в стенке равен:

М_max=109920,80гHсм

J _x=5388675см⁴ W _x=50127,2см³

J _ст=

М _ст=10992080·

Принимаем болты из стали 40X «Селект»

R _bуn=1100МПа [1,с72 табл.61]

см² Болты, М20

=0,7 R _bуn =0,7·1100=770МПа;

Несущая способность одной поверхности трения

Несущая способность одного болта

F_вh=2Q_вh=2·889,52=1779 гН

Несущая способность стыка

М_{факт.ст}=· m ·F_вn· w

m –число рядов

w –плечо внутренней пары сил одного ряда болтов

Габарит болтового поля равен

С=h_ст.-2t_н-2D-3d=215-2·1,6-2·1-3·2=204 см

n ²- · n +

n ²-21,4· n +22,4=0

Число болтов в ряду

=20,3=>21шт.

Шаг болтов s =10,2 s = см

Фактический габарит болтового поля

C = S (n -1) = 10,2·(21-1)=204 см

Фактическое плечо внутренней пары сил одного ряда болтов

см>760

М _{факт ст.}=m·F_вn· w _ф=2·1779,04·785,4=2794516> М _ст.=2703037гНсм

Вывод: Прочность стыка стенки обеспечена

Несущая способность пояса

F _пояса= R _y· A _пояса=230·171=39330гН

F _болта=1779 гН (М20)

n = (шт.)

Принимаем 24 болта (кратно четырём)

4. РАСЧЁТ центрально сжатой КОЛОННЫ

Определяем размеры поперечного сечения трубчатой колонны, обеспечивающие устойчивость её.

Суммарная опорная реакция двух главных балок:

N = 2R _y= 2·21257,6 = 42515,2 гH

Сталь BC 3 сп 5 (R_у=230МПа)

Задаём коэффициент продольного изгиба j = 0,8

.

Высоту колонны определяем с учётом:

отметки настила по заданию – 8,5 м,

высоты главной балки h _гл.б=2,21м,

высоты второстепенной балки h _вт. _б=0,45м

и глубины заделки плиты колонны ниже

нулевой отметки 0,2 м

8,5-2,21-0,45+0,2 = 6,04 м

Примем толщину стенки трубы t_o = 0,8 см

Площадь сечения трубы тонкостенной

, π

Принимаем трубу Ø 920·8 мм (92·0,8 см)

Фактическая площадь сечения трубы

,

радиус инерции i _x =i _у= = , по СНиП [1, С 9] коэффициент устойчивости

Проверка устойчивости.

1·0,967·230 =222,5 МПа

Вывод: устойчивость колонны обеспечена с запасом.

5. РАСЧЁТ БАЗЫ центрально сжатой КОЛОННЫ.

Расчёт плиты базы колонны с фрезерованным торцом

Диаметр плиты = 92 + 18 = 110 см

Проверяем прочность бетона при смятии под плитой

;

По контактным напряжениям на смятиепод плитой колонны назначаем бетон марки В15 МПа.

Прочность бетона В15 на см ятие обеспечена.

Сталь плиты B Ст 3 Кп2 ГОСТ 380-71

R_у=195 МПа

Определяем толщину плиты из условия прочности её при изгибе

Напряжения в плите от изгиба её

По табл. 8.8 [1,с.204] находим коэффициенты в радиальном и тангенциальном направлении в зависимости от отношения диаметров

Находим изгибающие моменты в плите в радиальном и тангенциальном направлениях

Требуемый момент сопротивления при изгибе стальной плиты

.

Толщина стальной плиты должна быть не менее

Фактический момент сопротивления

Проверяем прочность стальной плиты при изгибе в радиальном и тангенциальном направлении:

;

Прочность плиты достаточна.

Проверяем плиту на срез по контуру колонны.

Срезающая силазависит от контактных напряжений сжатия N _ср = ·А _св

Площадь среза плиты по контуру колонны

;

<195 МПа

прочность плиты при изгибе по приведённым напряжениям достаточна.

Чугунная плиты базы

Диаметр чугунной плиты примем как у стальной = 92 + 18 = 110 см

Проверяем прочность бетона при смятии под чугунной плитой

;

По контактным напряжениям на смятиепод чугунной плитой колонны назначаем бетон марки В15 МПа. Прочность бетона В15 на см ятие обеспечена.

Принимаем чугун марки СЧ 30. Расчётное сопротивление чугунапри растяжении R _t =100 МПа.

Требуемый момент сопротивления при изгибе чугунной плиты СЧ 30

.

Толщина плиты должна быть не менее

Проверяем прочность чугунной плиты при изгибе в радиальном и тангенциальном направлении:

;

Площадь среза чугунной плиты по контуру колонны ; прочность плиты при сдвиге достаточна с избытком.

=84,3<100 МПа

прочность плиты при изгибе по приведённым напряжениям достаточна.
СОДЕРЖАНИЕ.

Расчёт настила.

Расчёт второстепенной балки.

Расчёт главной балки.

Расчёт колонны.

Расчёт базы колонны.

Расчёт стыка главной балки.

Снижение материалоемкости.

6. Расчёт монтажного стыка двутавра I 100Б4 на шпильках. Стык двутавра выполняем равнопрочным с основным сечением. Необходимо рассчитать равнопрочный стык прокатных двутавровых профилей I 100 Б4 с соединениями шпильками. Шпильки выполнены по ГОСТ 22356-77* [4]. Сталь 40Х или 30Х3МФ “Селект” ГОСТ 4543-71* с наименьшим нормативным временным сопротивлением R _bun = 1350 МПа [4, с.72, табл. 61].

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 52; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!