Проектирование металлической балочной клетки

= 38 кН/см – нормативное временное сопротивление, определяемое по           [1, табл. 51]. 

      Минимально  допустимый катет шва определяем по [1, табл. 38] для таврового соединения с двухсторонними угловыми швами при толщине более толстого из свариваемых элементов = 32 мм.

Минимальный катет  шва равен  = 7 мм.

Окончательно  принимаем катет поясных сварных  швов = 8 мм. 

4.5. Расчет опорной части главной балки. 

Сопряжение главных  балок с колоннами  принимается  путем их опирания сверху. Конец балки в месте опирания её на колонну укрепляется опорным ребром. Ребро жесткости для передачи опорной реакции надежно прикрепляют к стенке балки сварными швами, а торец опорного ребра строгают для непосредственной передачи опорного давления на колонну. Выступающая вниз часть опорного ребра принимается мм. 

 

Рис. 4.5 Опорная часть главной балки. 
 
 
 
 
 

Размеры опорных  ребер определяются из расчёта на смятие торца ребра:

;    кН;  

 – расчетное сопротивление на смятие торцовой поверхности.

Ребро из стали  С245, кН/см по [1, табл. 51] при мм;

 по [1, табл. 2]  для ГОСТ 27772-88;   кН/см .

Принимаем ширину опорного ребра равным ширине полки  в измененном сечении: см;  см ;

см = 13,5 мм.  Принимаю мм.

мм > мм – проверка ребра на смятие  выполняется. Выполняем проверку ребра из условия смятия:

 кН/см < кН/см . 

      В расчетное сечение опорного участка  балки включаем сечение опорного ребра и часть стенки шириной  22,84 см. 

      Геометрические  характеристики опорного участка балки:

;

      ;

см.

Гибкость опорного участка  . По [1, табл. 72] для гибкости 28,74 и расчетного сопротивления кН/см² определяем интерполяцией коэффициент продольного изгиба = 0,935.               

Проверяем опорную  часть балки на устойчивость:

18,23 кН/см² < 24,5 кН/см².

Устойчивость  опорной части балки обеспечена. 
 
 

Сварные швы, прикрепляющие  опорное ребро к стенке балки, выполняются полуавтоматической сваркой  в среде углекислого газа. Сварочная  проволока Св-08Г2С по[1, табл. 55]. 

Определяем катет  шва:

а) по металлу  шва

0,49 см = 4,9 мм;

б) по металлу  границы сплавления

0,31 см =3,1 мм,

где n = 2 – при двусторонних швах;

; – коэффициенты глубины проплавления [1, табл. 34];

=22 кН/см – расчетное сопротивление углового шва по металлу шва, принимаемое по [1, табл. 56] для сварочной проволоки Св-08Г2С;

= 0,45 = 0,45 = 17,1 кН/см – расчетное сопротивление углового шва по металлу границы сплавления;

= 38 кН/см – нормативное временное сопротивление, определяемое по    [1, табл. 51]. 

      Минимально  допустимый катет шва определяем по [1, табл. 38] для таврового соединения с двухсторонними угловыми швами при толщине более толстого из свариваемых элементов = 32 мм.

Минимальный катет  шва равен  = 7 мм.

Окончательно  принимаем катет поясных сварных  швов = 8 мм. 

      Главные балки соединить с колонной и  друг с другом болтами нормальной точности Ø 16 мм. Болты устанавливаем конструктивно по [1, табл. 39]. Диаметр отверстий под болты 18 мм. 
 
 
 

4.6. Проверка местной устойчивости полки. 

< ; 

- проверяем в неизмененном  сечении.

;

– местной устойчивости пояса балки обеспечена. 

4.7. Проверка местной устойчивости стенки 

Находим условную устойчивость стенки:

      

=> местная устойчивость стенки не обеспечена и требуются поперечные ребра жесткости. 

Расставляем поперечные ребра жесткости:

;

;   

      Окончательно принимаю шаг ребер (в места опирания всех балок настила). 

      Проверка  местной устойчивости стенки балки  в отсеках.

Так как  проверку производим по формуле:

  
 

 

Рис. 4.7 Проверка местной устойчивости

стенки  главной балки. 
 

Проверка  местной устойчивости стенки первого отсека. 

;

;

;

- момент сопротивления в измененном  сечении, принимаемый при проверке  первого отсека, т.к.  .

- нормальное сжимающее напряжение  в отсеке у верхней границы  стенки;

- среднее касательное напряжение  в отсеке;

- критическое касательное напряжение;

;

;

- коэффициент принимаемый по [1, табл. 21] в зависимости от значения ;

;

- критическое нормальное напряжение;

- отношение нормального напряжения  к критическому нормальному напряжению;

- отношение касательного напряжения  к критическому касательному  напряжению;

Местная устойчивость стенки первого отсека балки обеспечена. 

Проверку местной  устойчивости стенки балки заносим  в таблицу. 
 

Таблица 4.2

Проверка  местной устойчивости стенки балки 

 

      Местная устойчивость стенки балки обеспечена. 

4.8. Расчет поперечных  ребер жесткости 

Размеры поперечных ребер жесткости принимаются  по [1, п. 7.10]:

мм;    ;

мм = 73,34мм;  принимаем =130 мм для основного сечения главной балки, =80 мм для измененного сечения главной балки; сталь поперечного ребра С245;   =5,81 мм;  принимаем

  мм.

На концах ребер  жесткости для пропуска поясных  швов и уменьшения концентрации напряжений устраивают скосы с размерами  по высоте 30мм, по ширине 30мм. Ребра  привариваются к стенке и полке  балки сплошными швами ручной сваркой.

Минимально допустимые катеты швов определяем по [1, табл. 38]. Для тавровых соединения с двухсторонними угловыми швами при толщине более толстого из свариваемых элементов = 32 мм – = 8мм; = 12мм – =6мм.

Рис. 4.6 Схема установки поперечных ребер жесткости

для основного  и измененного сечений главной  балки.

4.9. Монтажный стык главных балок 

Монтажный стык главных балок выполняется на высокопрочных болтах и накладках. Каждый пояс балки перекрывается  тремя накладками с двух сторон, а стенка – двумя вертикальными  накладками.

Необходимо соблюдать  слудующие условия:

- площадь поперечного  сечения накладок должна быть  больше или равна площади перекрываемого  элемента;

- толщину накладок  определять с помощью ослабления  отверстиями. 

Стык осуществляем высокопрочными болтами d=16мм из стали 40Х«селект».

  

Максимальный  изгибающий момент в главной балке  распределяется между поясами и  стенкой балки пропорционально  их жестокостям

   и   ;

=577284см ;    см ;

=477284 см ;

=1667,61кНм; =349,4кНм

4.9.1.  Стык поясов 

Расчетное усилие в поясе 

    кН.

Необходимое количество болтов на полу-накладке:

Расчетное усилие , которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом

кН для болтов d 16, сталь болтов – 40 Х “селект”;

- расчётное сопротивление высокопрочного  болта;

     кН/см - временное сопротивление по [1, табл. 61] при мм;

= 77 кН/см ;

см – площадь болта нетто по [1, табл. 62];

- коэффициент условия работы  при ;

 – коэффициент трения при  обработке поверхности газопламенным  способом двух поверхностей без  консервации (контроль - по углу  поворота гайки) по табл. 36;

- коэффициент надежности по  нагрузке [1, табл. 36];

- количество плоскостей трения  соединяемых элементов; 

16,23 шт. 

Принимаем 18 болтов, эти болты размещаем на полу-накладке.

 

Пояс балки  перекрываем  тремя накладками сечениями 280х12 и 2x120х12, общей площадью сечения

Определяем расстояния между болтами и до края элемента по [1, табл. 39]:

мм;

мм;

мм;

мм. 

4.9.2.  Стык стенки 

Стенку перекрываем  двумя вертикальными накладками толщиной 9 мм.

Момент, действующий  на стенку М_w= кН

Принимаем расстояние между  крайними по высоте рядами болтов

мм.

Коэффициент стыка

.

По [5, табл. 7.8] при  принимаем   к = 9 при   

к – количество болтов в вертикальном ряду стыка.

Принимаем шаг  болтов = 100 мм;  мм. 
 

Проверяем стык стенки

кН< 99,56 кН;

см².

Стенку перекрываем  двумя вертикальными накладками сечением 860х320х9 мм.

Усилие натяжения  болта   кН