Балочная клетка

3) из условия обеспечения  общей устойчивости балки ширину  поясов назначают в пределах  от 1/6 до 1/3 высоты балки;

4) по конструктивным соображениям  ширину балки не следует принимать  меньше 180 мм или h/10.

Подобранное сечение необходимо проверить на прочность. Для этого находят фактический момент инерции балки:

см⁴

момент сопротивления

см³

Проверка прочности  в среднем сечении балки выполняется  по формуле:

кг/см² кг/см²

Условие выполняется. Принимаем пояс из универсальной стали размером 350х30мм - b=350мм; t_f=30мм

4.3 Изменение сечения главной  балки по длине

 

С целью уменьшения расхода  стали, в сварной балке, изменяется сечение за счет уменьшения ширины поясов у опоры.

мм; мм; мм

Назначаем ширину поясного листа  уменьшенного сечения; b₁=180мм.

Момент инерции измененного  сечения:

см⁴

момент сопротивления

см³

Находят изгибающий момент, который может воспринять сечение:

кг/см².

кН×м

Находим расстояние x от опоры, где изменяется сечение пояса:

кНм

x1 ≈ 17.86, x2 ≈ -1.86

Расстояние от опоры  до места изменения сечения – х = 1,85м

4.4 Проверка прочности, прогибов  и общей устойчивости балок

Проверка прочности главной балки выполняют в месте изменения сечения по формуле:

где кН/см² нормальные напряжения в крайнем волокне стенки балки;

 касательные напряжения там  же.

Находим перерезывающую силу в месте изменения сечения

кН

Статический момент пояса  балки 

см³

 кН/см² кН/см²

 кН/см² кН/см²

При поэтажном сопряжении балок в месте, не укрепленном поперечными ребрами жесткости, необходима дополнительная проверка стенки балки на местные сминающие напряжения по формуле:

где сосредоточенное давление балок настила на верхний пояс

q=120,2кН/м

кН

см – ширина полки балки  настила, двутавр №33

см –  расчетная длина

t_f=3см – толщина пояса главной балки.

 кН/см² < 22,05 кг/см²

Приведенные напряжения в этом случае проверяют под грузом около места изменения сечения:

где  

кН×м

 кН/см²

кН

см³

 кН/см²

 кН/см² кН/см²

Здесь расстояние от опоры до сечения под грузом F до места изменения сечения балки, где отсутствуют поперечные ребра жесткости (под балкой настила около места изменения сечения)

Поверку прочности главной  балки на касательные напряжения проверяют в опорном сечении  по формуле:

где см³

 кН/см² кН/см²

Так как фактическая  высота балки больше минимальной, то прогиб составных балок можно  не проверять.

4.5. Проверка местной устойчивости  элементов балки

 

Стенки балок следует  укреплять поперечными ребрами  жесткости, если значение условной гибкости стенки балки

Т.к. то расстояние между ребрами не должно превышать

Расстояние между ребрами  жесткости принимаем а = 160см

Ширина ребра мм,

Принимаем ширину ребра b_p = 84мм

Толщина ребра мм, t_р = 8мм

Выполним проверку местной  устойчивости в одном отсеке с  измененным сечением около места  изменения сечения.

Расчет ведется в  следующей последовательности:

1) Определяются расчетные  усилия M и Q:

кН×м

кН

Рис. 4 К расчету стенки на местную  устойчивость

 

2) Определяется краевое сжимающее  напряжение у стенки:

 кН/см²

3) Определяется среднее  касательное напряжение в стенке 

 кН/см²

4) Определим коэффициент d:

где коэффициент по таблице 22[2]

При наличии местных  напряжений нормальные критические  напряжения определяются в зависимости  от отношений: т.к. (редкое расположение ребер) и

 кН/см²

 больше значений, указанных  в таблице 24 [2]:

кН/см²

где коэффициент, принимаемый по таблице 25 [2].

кН/см²

где коэффициент, принимаемый по таблице 23 [2].

Критическое касательное  напряжение:

 кН/см²

где

см – меньшая из сторон отсека;

Местная устойчивость стенки балки проверяется по формуле

 

4.6. Расчет поясных сварных  швов

Сварные швы, соединяющие стенку балки  с поясами, воспринимают силу сдвига пояса относительно стенки. Расчет ведется в следующей последовательности:

1) Определим величину  сдвигающей силы Т приходящейся  на 1 погонный см длины балки:

кН

Величины  принимаются для сечения на опоре.

2) Вычислим требуемую высоту сварного шва (для автоматической сварки сварочной проволокой СВ-08А):

см

см

Согласно СНиП [2], п 12.8 принимаем толщину углового шва  мм

Принятая высота сварного шва должна удовлетворять конструктивным требованиям, изложенным в п.п. 12.6 – 12.13 [2] для автоматической сварки.

4.7. Расчет опорных ребер

 

Участок стенки балки  над опорой укрепляется поперечным ребром жесткости.

Рис.6. Опорное ребро балки

Последовательность расчета следующая: 1) Толщину опорного ребра назначаем tr =14мм 2) Определяем требуемую  ширину ребра по условию его  работы на смятие: см где кН – опорная реакция главной балки, расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности ребра (по таблице 52* [2]). Принимаем ребро 180х14мм. Принятый размер ширины ребра должен соответствовать следующим требованиям:

3) Проверим напряжение  смятия:

 кН/см² < 39,05 кН/см²

4) Момент инерции сечения условного  стержня относительно продольной  оси балки:

см⁴

Площадь поперечного  сечения стержня:

см²

Радиус инерции стержня:

см

Гибкость стержня: 

По найденному значению определяется величина коэффициента продольного изгиба (таблица 72 [2]), устойчивость стержня проверяется по формуле:

Устойчивость стержня проверяется по формуле:

 кН/см² < 26,95 кН/см²

5) Толщина сварных  швов, прикрепляющих опорное ребро  к стенке балки, вычисляется  по формуле:

см

см

Принятая толщина шва k_f должна соответствовать конструктивным требованиям (п.12.6 – 12.13 [2]) мм.

4.8. Расчет монтажного стыка балок

 

Монтажный стык балки рекомендуется осуществлять стыковыми швами. При невозможности  применить на монтаже физические методы контроля качества швов стык нижнего пояса выполняется косым и при наличии угла наклона менее 65° не рассчитывается [1].

 

5. Расчет колонны

Колонны рабочих площадок работают обычно на центральное сжатие. Высота колонны l принимается равной расстоянию от низа главной балки перекрытия до верха фундамента.

Расчетная длина колонны  определяется в зависимости от конструктивного  решения сопряжения ее с вышележащими балками настила м где м – геометрическая длина колонн между точками закрепления стержня; коэффициент расчетной длины, равный 1 при шарнирном сопряжении.

Нагрузкой, действующей  на колонну, являются опорные реакции  балок и собственный вес колонны, где  опорная реакция главной балки от расчетных нагрузок.

кН

Так как нагрузка меньше 3000 кН и высота свыше 6м проектируем  колонны сквозными. Предельная гибкость для колонн рабочих площадок равна 

5.1. Расчет стержня сквозной колонны  с планками

 

Рис. 7. Конструктивное решение колонны

Центрально  сжатые колонны рассчитываются на устойчивость в плоскости наибольшей гибкости. Предварительно  задается гибкость стержня  и определяется соответствующий ей коэффициент продольного изгиба по таблице 72 [2] или формулам п.5.3. Гибкость следует принимать ; условная приведенная гибкость . Предварительно задаемся гибкостью стержня l=80 и определяем соответст-вующий ей коэффициент продольного изгиба j согласно СНиП ; Определяем  требуемую площадь сечения стержня  колонны: см2 Находим площадь  одной ветви и требуемый радиус инерции относительно материальной оси х-х:

 

 

см²

По сортаменту выбираем швеллер №36, см² см

Площадь сечения  двух ветвей см². Действительная гибкость стержня колонны относительно материальной оси:

Определив по таблице 72 или по п.5.3 [2] соответствующее  значение коэффициента , проверяется сечение на устойчивость относительно оси   х–х по формуле

    кН/см² < 28,8 кН/см²

Задаемся гибкостью  одной ветви относительно оси 1-1

Находим гибкость относительно свободной оси y-y:

		Вычисляем требуемые  радиус инерции и момент инерции  относительно оси y-y: см см4 Определяем расстояние между осями ветвей: см Принимаем С=25см
	Принимаются размеры  планок. Ширина планки определяется по условию ее прикрепления к ветвям и назначается обычно в пределах (0,5–0,75)b, где b – ширина сечения колонны. Толщина планок назначается конструктивно 6–10 мм, с тем, чтобы выполнялось условие . Принимаем расстояние между планками в свету см 250мм, мм, мм, см

9) Условная поперечная сила, приходящаяся систему планок:

кН

10) Изгибающий  момент в планке:

кНсм

перерезывающая сила в планке:

кН

11) Рассчитываем сварные  швы, прикрепляющие планку к ветвям колонны.

Принимаем длину  сварного шва сварного шва  см, 8 мм.

Прочность шва проверяется  по формулам: по металлу шва:

 кН/см² кН/см²

по металлу границы  сплавления:

 кН/см² кН/см²

где:

 кН/см²

 кН/см²

 кН/см²

 кН/см²

5.2. Расчет базы колонны