Расчёт составной сварной главной балки. Расчёт нагрузок Нормативная от временной нагрузки, веса настила, веса балки настила, веса вспомогательной балки: – вес вспомогательной балки, Lб – пролёт вспомогательной балки.
Нормативная от веса главной балки: Lб2 – пролёт главной балки.
Расчётная от временной нагрузки, веса настила и веса балки настила, веса вспомогательной балки: Расчётная от веса главной балки: Подбор сечения главной балки Сечение составной сварной балки состоит из трех листов: вертикального – стенки (1) и двух горизонтальных – полок (2). Расчетный изгибающий момент: Для принятой толщины листов полок tf = 20 мм расчетное сопротивление стали С375 равно Ry =345 МПа. Коэффициент условия работы ус =1. В первом приближении c1 = 1,1. Требуемый момент сопротивления: Высоту сечения балки h предварительно определим по соотношению между honmW, honmf и hmin где honmW - оптимальная высота сечения из условия прочности; honmf - оптимальная высота сечения из условия жесткости; hmin -оптимальная высота сечения из условия минимальной жесткости, при обеспечении прочности. 1) оптимальная высота балки из условия прочности: где – отношение высоты балки к толщине стенки в пределах kw=125÷140. Принимаем kw=130 2) оптимальная высота балки из условия жёсткости: где , Предельный прогиб для балки пролётом Lб2=12м по СНиП 2.01.07-85* составляет: Средняя величина коэф. надёжности по нагрузке составляет: 3) Высота балки из условия минимальной жёсткости при обеспечении прочности: Выбор высоты балки Т.к. honmW < hmin < honmf, принимаем h= honmW = 75,55 cм Высота главной балки должна соответствовать наибольшей строительной высоте перекрытия согласно заданию: h=hc max – tн – bуголка – hшвел. где tн - толщина настила. Наибольшая строительная высота перекрытия определяется разностью отметок верха настила и габарита помещения под перекрытием: hc max =8,4 – 6,6 = 1,8 м h=1,8 – 0,006 – 0,09 – 0,11 = 1,594 м > hmin оставляем выбранную высоту h=878мм. Принимаем по ГОСТ 82-70 толстолистовую сталь шириной 800 мм. С учётом обрезки кромок с двух сторон по 5 мм hw= 800 – 10 = 790 мм По коэф. kw= 130 определяем толщину стенки: Принимаем tw = 7 мм. Толщину полок назначим равной tf = 11 мм Полная высота балки: h= hw +2 tf = 790 + 2∙11 = 812 мм Момент инерции стенки: Требуемый момент инерции полок: где Jтр max определим по двум значениям из условий: а) прочности Jтр max = 0,5Wтр h = 0,5∙2211,13∙10-6& ;#8729;0,812 = 89771,9 см4 б) жесткости Jтр max = 106790,5 см4 Jтр =89771,9 – 41123,2 = 48648,7 см4 Требуемая площадь сечения полки: Толщину полки определяем из условия обеспечения её местной устойчивости: В расчёте было принято 1,1 см, что больше tf = 0,8 см Ширину полки назначаем из условия, т.е. Принимаем среднее значение bf = 220 мм, что соответствует ширине листа универсальной стали по сортаменту ГОСТ 82-70. Уточняем вес главной балки Уточним собственный вес балки по принятым размерам: Площадь поперечного сечения: A = 2Af + Aw =2∙1,1∙22 + 0,7∙79 = 103,7 см2 Нормативный вес погонного метра балки: = γs A ψ = 77∙0,01037∙1,03 = 0,82 кН/м где γs = 77 кН/м3 – удельный вес стали; ψ = 1,03 – конструктивный коэффициент, учитывающий вес рёбер жёсткости и сварных швов. Расчётный вес погонного метра балки: = ∙γfm = 0,82∙1,05 = 0,861 кН/м Уточняем усилия.
Изгибающие усилия от нормативных и расчётных нагрузок: Перерезывающая сила на опоре: Геометрические характеристики сечения балки Момент инерции: Af – площадь сечения одной полки: Af = bf tf = 22∙1,1 =24,2 см2 Момент сопротивления: Находим отношение площадей полки и стенки: из таблицы 66 СНиП II-23-81* находим коэф. с1= 1,14 Проверка прочности главной балки: Проверка нормальных напряжений: Проверка касательных напряжений (проверяются в месте крепления опорного ребра без учёта работы на срез полок): Проверка прогиба главной балки – условие жёсткости балки удовлетворяется.
Расчёт поясных сварных швов Статический момент полки относительно оси Х–Х: Сдвигающая сила на единицу длины: Для стали С375 по табл. 55 СНиП II-23-81* принимаем сварочную проволоку Св-10НМА для выполнения сварки под флюсом АН-348-А. Определим требуемую высоту катета Кf поясного шва “в лодочку”. 1. Расчёт по металлу шва. Коэф. глубины провара шва βf =1,1 (СНиП II-23-81*, табл.34), Коэф. условий работы γwf =1 (СНиП II-23-81*, пп. 11.2), Расчётное сопротивление металла Rwf =240 МПа 2. Расчёт по металлу границы сплавления: Коэф. глубины провара шва βz =1,15 (СНиП II-23-81*, табл.34), Коэф. условий работы γwz =1 (СНиП II-23-81*, пп. 11.2), Расчётное сопротивление металла Rwz =0,45Run =0,45∙490= 220,5 МПа Сравнивая полученные величины, находим: Высота катета поясного шва должна быть не менее: По толщине наиболее толстого из свариваемых элементов (tf =11 мм) по табл. 38 СНиП II-23-81*, принимаем kf = 6 мм Проверка на устойчивость сжатой полки Устойчивость полки будет обеспечена, если отношение свеса полки bef к её толщине tf не превышает предельного значения: где расчётная ширина свеса полки bef равна: Т.к. 8,875<12,22, устойчивость поясного листа обеспечена.
Проверка устойчивости стенки балки Для обеспечения устойчивости стенки вдоль пролёта балки к стенке привариваются поперечные двусторонние рёбра жёсткости.
Расстояние между поперечными рёбрами при условной гибкости стенки, не должно превышать 2hw. Условная гибкость стенки определяется по формуле: Необходима установка рёбер жёсткости с шагом не более 2hw=2∙79=158 см Ширина рёбер должна быть не менее: Принимаем bh = 70 мм Толщина ребра: Принимаем ts = 6 мм Устойчивость стенок на скручивание можно не проверять, при отношении: