Расчет и конструирование конструкций балочной клетки (стр. 3 из 7)
В целях унификации конструкции высота балки должна быть кратной 100 мм. Высота стенки предварительно принимается на 4 или 6 см меньше высоты балки с учетом сортамента прокатной толстолистовой стали за вычетом 10 мм на фрезеровку кромок.
Принимаем h
=1250 мм, то есть h = t + 2*20 = 1270 мм.Определяем толщину стенки из двух условий:
1)прочности стенки на срез;
2)местной устойчивости стенки.
Требуемая толщина из условий прочности стенки на срез:
(2.6)где Rs=0,58*Ry – расчетное сопротивление материала стенки срезу.
Rs =0,58*24=13,92 кн/см2
смТак как толщина большая, изменяем сопряжение переходим к сопряжению в одном уровне.
 |
Рисунок 12 – Сопряжение в одном уровне
Определяем высоту главной балки определяется по формуле 2.4:
ммПринимаем h
=1500 мм, то есть h = h + 2tfh = 1500+2*20 = 1540 мм
Определяем толщину стенки из двух условий:
3)прочности стенки на срез;
4)местной устойчивости стенки.
Требуемая толщина из условий прочности стенки на срез определяется по формуле 2.6:
см (2.6)Для обеспечения местной устойчивости стенки без укрепления продольным ребром жесткости в балки высотой до 2 м и должно соблюдаться условие
(2.7) 
смПринимаем tw=10 мм.
Определяем размеры поясных листов.
Требуемая площадь сечения пояса определяется по формуле 2.8:
(2.8) 
см 
Минимальная ширина поясного листа задаем из условия общей устойчивости балки определяется по формуле
(1/3 ÷1/5) h(2.9) 
154 = 51,33 см. 
154 = 30,8 см. 
смПо технологическим соображениям (для удобства автоматической сварки) ширина поясного листа должна быть не менее 180 мм. Толщину поясного листа
обычно задают в пределах 8 … 40 мм (но не менее толщины стенки) с градацией по ГОСТ 82–70*. Применение листов из малоуглеродистой стали толщиной более 40 мм и из низколегированной стали толщиной не более 32 мм невыгодно из-за пониженного предела текучести, а в следовательно, и пониженных расчетных сопротивлений.Принимаем
=20 мм; 
=400 мм.Проверка прочности.
Подобранное сечение балки необходимо проверить на прочность. По назначенным размерам балки вычисляют фактические геометрические характеристики поперечного сечения. Момент инерции сечения:
(2.10) 
см 
Статический момент площади половины сечения:
(2.11)
см Момент сопротивления сечения:
(2.12) 
см 
Определяют наибольшие нормальные напряжения в балки:
(2.13) 
< 24 кн/см Определяем наибольшие касательные напряжения в балки:
(2.14) 
кн/см 8,58 < 13,92 кн/см
-условие выполняется.Проверку на местное давление не произвожу, так как сопряжение в одном уровне, к верхнему поясу балки сосредоточенная нагрузка не приложена
.Проверка жесткости.
Относительный прогиб балки:
(2.15) 
0,002 < 0,0025
В процессе окончательного расчета размеры поперечного сечения балки могут корректироваться. Сечение считается подобранным правильно, если оно удовлетворяет перечисленным условиям прочности и жесткости.
Изменения сечения балки.
Место изменения сечения поясов балки принимают на расстоянии x от опоры (рисунок 13):
X = (1/5 ÷ 1/6)*L(2.16)
1/5*L=1/5*14=2.8 м.
1/6*L=1/6*14=2,33 м.
Принимаем X=2,33 м.
Находим расчетный момент в сечении:
, (2.17) 
кНм 
Рисунок 13 – К месту изменения сечения
Требуемый момент сопротивления сечения балки при выполнении стыка полуавтоматической сваркой:
, (2.18)где
= 0,85*R 
– расчетное сопротивление сварного соединения на растяжения и изгиб = 0,85*24 = 20,4 кН/см 
см3 
Требуемый момент инерции измененного сечения:
(2.19) 
см Момент инерции, приходящейся на поясные листы:
, (2.20)Где
см 
см Требуемая площадь поясных листов:
, (2.21) 
см Ширину поясных листов назначают не менее 180 мм и не менее
=400/2=200 мм. Кроме того, должно соблюдаться соотношение 
, то есть 
> 154 мм.Принимаем
= 
см, ширину поясных листов принимаем по сортаменту равным 32 см.Момент инерции измененного состояния балки:
(2.22) 
см 