Компоновка поясов балки

I_x = I_2f + I_w, где

I_х – момент инерции сечения балки

I_2f - момент инерции поясов

I_w - момент инерции стенки

Принимаю t_f = 36мм =3,6см

h_w = h – 2t_f = 170- 2*3,6 = 162,8 см

h_f = h – t_f = 170 –3,6 = 166,4см

I_2f = – = 2002391 cm⁴

Конструктивные требования

1) b_f = (1/3 – 1/5)h - условие общей устойчивости

57см > 42см > 34см

2) - технологическое требование

3) b_f ³ 180 мм – монтажное требование

       b_f = 420 мм > 180 мм

Фактические геометрические характеристики

       4.3. Изменение сечения балки по длине

       x = 1/6 l = 1/6*18,0 = 3,0 м

Определение М₁ и Q₁ в местах изменения сечения

Определение W’х,тр – требуемого момента сопротивления уменьшенного сечения

 

Конструктивные требования

b’_f > b_f /2 b’_f = 420/2=210 мм.

b’_f = 200 мм < 210 мм.

Принимаем b’_f =220 мм.

Фактические геометрические характеристики

Условная гибкость стенки:

4,23 > 3,2 – необходима постановка поперечных ребер жесткости.

Принимаем шаг ребер жесткости равный шагу балок настила 3,0 м

Ширина ребер жесткости:

Принимаем b_p = 100 мм

Принимаем t_p = 7 мм
5. Проверка подобранных сечений главной балки

- по первой группе предельных состояний

Проверка прочности

Проверка максимальных нормальных напряжений (в середине балки по длине, в основном сечении)

5.1.2 Проверка максимальных касательных напряжений (на опорах в уменьшенном сечении)          

 

Проверка приведенных напряжений

s_loc = 0, следовательно s_ef определяется в месте изменения сечения балки

, где

s₁- нормальное напряжение в стенке на уровне поясного шва.

t₁ – касательное напряжение в стенке на уровне поясного шва.

 

Проверка общей устойчивости балки

Если соблюдается условие , то общая устойчивость балки обеспечена.

6,67<15,38– общая устойчивость главной балки обеспечена

 

Проверка местной устойчивости элементов главной балки

Проверка местной устойчивости полки

b_ef – ширина свеса полки

                                                    , но не более

5,66< 13,77 – местная устойчивость полки обеспечена

 

Проверка местной устойчивости стенки

Þ необходима проверка местной устойчивости стенки на совместное действие s и t напряжений.

- условие местной устойчивости стенки

Коэффициент С_cr принимается по табл. 21 [1] в зависимости от коэффициента .

с_сr = 34,6

 

Проверка показала, что устойчивость стенки обеспечена.

Проверка прогиба главной балки может не производиться, т. к. принятая высота главной балки больше минимальной высоты: h = 170 [см] > h_min = 140 [см].

                        Узлы главной балки.

 

Узел 1: опорный узел главной балки

Принимаем шарнирное опирание балки сбоку через опорный столик.

 

       

     

Расчет опорного ребра на смятие

b_оп.р.= b_f’=22,0 см – ширина опорного ребра

=N = кН

Условие прочности на смятие опорного ребра:

R_p = R_u = 327 МПа = 32,7 кН/см²

По сортаменту принимаю t_оп.р. = 22 мм

Расчет сварных швов

, где

R_wf – расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва

g_wf – коэффициент условий работы шва

g_с – коэффициент условий работы конструкции

S_lw – расчетная длина шва

b_f – коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали с пределом текучести до 580 МПа по табл. 34 СНиПа II-23-81*

 

Принимаю полуавтоматическую сварку, сварочный материал Св-08А, R_wf = 180 МПа.

Определяю менее прочное сечение шва

R_wf*b_f = 180*0,7 = 126 МПа

R_wz*b_z = 0,45*370*1 = 162 МПа

В дальнейшем расчет угловых швов веду по металлу шва.

 

Принимаю lw = 85k_fb_f

Принимаю k_f = 1,1см

Проверяем полученный катет шва по металлу границы сплавления по формуле :

 , где

b_z =1;   k_f =11 мм ; l_w =h_w - 10 мм = 1628 - 10 =1618 ;

g_wz = 1; R_wz =162 МПа= 16.2 кН/см² ;

имеем = 4,5 кН/см² < 16.2×1×1=16.2 кН/см² ;

Принимаю k_f = 11 мм

 

Узел 2 : Монтажный узел

Монтажный узел главной балки должен быть решен на высокопрочных болтах, одинаковых для полок и стенки.

 

Принимаем:

d_б = 24 мм – диаметр ВП болтов.

Марка стали: 40Х «селект»

Способ обработки поверхности – дробеструйный 2-х поверхностей без консервации

 

Определяем несущую способность соединения, стянутого одним ВП болтом:

 - коэффициент трения по табл. 36* [1];

 - коэффициент надежности по табл. 36* [1];

 - площадь сечения болта нетто по табл. 62* [1];

- коэффициент условий работы;

k - количество плоскостей трения;

- расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта.

 = 0,7*Rbun = 0,7*110 = 77 kH/cm2

= 1,0 , (при n ³ 10)

 

Определим количество болтов в полустыке:

Принимаю 14 болтов.

h_max = 162,8 – 2*10 = 142,8 мм

Принимаю k=9 – количество болтов в 1-ом вертикальном ряду при 2-х рядном расположении болтов в полустыке.

 

Определяем толщину накладок из условия  и принимаем толщину накладок полок 22 мм, толщину накладок стенки16 мм.

 

Узел 3: узел сопряжения главной балки и балки настила