Расчет узлов балочной клетки

1. Узел опирания балки настила на главную балку при этажном сопряжении. Исходные данные [2, с. 98-99].

Балка настила из двутавра с параллельными гранями полок 35 Б1, ТУ 14-2-24-72, из стали С 245 (ВСт3пс6), ГОСТ 27772-88 . Опорная реакция балки настила .

Главная балка имеет сечение верхней полки 400х25 мм, а в месте изменения сечения – 240х25 мм. Материал С 245 (ВСт3пс6), ГОСТ 27772-88 .

1.1.Проверяем опорное сечение балки настила (рис. 1 а, б) на срез по формуле:

Здесь характеристики сечения балки 35 Б1, взятые из сортамента.

1.2.Проверяем устойчивость стенки балки настила, как центрально-сжатой стойки, нагруженной опорной реакцией , по формуле (3.6.4.) [2].

.

Предварительно проверяем гибкость стойки:

[2, с. 325, табл. 2];

где высота двутавра 35 Б1.

В связи с тем, что гибкость опорной стойки превышает предельную, проверку устойчивости не производим. Для обеспечения устойчивости стенки балки вводим в сечение опорные ребра размером 75х6 мм (рис. 2 а, б).

Тогда площадь, заштрихованная на рис. 2,а, и радиус инерции опорной стойки , составят:

;

Напряжение на опорной стойке:

Болты диаметром 20 мм класса 5.6 для крепления балки настила к главной балке ставим конструктивно так, чтобы расстояние от центра болта до кромки полки балки настила было не менее (см. рис. 2, а).

1.3.Проверяем прочность стенки балки настила в сечении а-а (начало закругления стенки при переходе к полке) (см. рис. 1, а, б) по формуле:

где

Эту проверку производим в месте крепления балки настила к измененному сечению главной балки, так как в этом случае величина меньше и, следовательно, напряжение выше.

1.4.Проверяем прочность сварных швов прикрепления поперечного ребра жесткости к полке главной балки. Эти швы воспринимают опорную реакцию балки настила и работают условно на срез (см. рис. 1, а).

Назначаем (полуавтоматическая сварка [2, с. 42, табл. 2.3]). Касательные напряжения в шве по формуле (2.6) [2] составят:

Здесь катет шва, длина шва за вычетом 1 см (непровар в начале и конце шва); при электродах типа Э42.

Если касательные напряжения в шве превышают его расчетное сопротивление, то верхняя часть поперечного ребра должна быть пристрогана к верхнему поясу главной балки. В этом случае передача опорной реакции происходит по подогнанной торцевой поверхности ребра, которая работает на смятие, с расчетным сопротивлением в данном примере . Швы накладываются минимального катета без расчета.

1.5.Проверяем прочность поперечного ребра жесткости в месте крепления его к полке в сечении б-б (см. рис. 1, а) по формуле:

Так как напряжения превышают расчетное сопротивление, увеличиваем толщину ребра до 0,8 см. При этом напряжения в сечении б-б составят .

2.Прикрепление балки настила к поперечному ребру жесткости главной балки. Исходные данные по примеру 1.

2.1.Прикрепление балки настила на болтах нормальной точности М20 ( ) класса 5,6; [2, табл. 2.13 и 2.14]. Электроды типа Э42, , (см. рис. 2, а). Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом по срезу [2, формула (2.12)].

Аналогично по смятию [2, формула (2.13)].

Здесь площадь поперечного сечения болта;

число плоскостей среза;

суммарная минимальная толщина листов, сминаемых в одном направлении,

равная 6 мм (толщина ребер жесткости).

Требуемое количество болтов:

принимаем 3 болта.

Здесь коэффициент 1,2 учитывает увеличения усилия в крайних болтах за счет частичного защемления балки настила.

2.2.Проверка прочности накладки. Расчет ведем в зоне с шириной полки главной балки 400х25 мм. Принимаем толщину накладки . Сталь С 235, . Напряжения (см. рис. 2, а) в сечении в-в накладки составят:

- от поперечной силы:

- от момента:

где .

Приведенное напряжение [2, формула (3.15)]:

.

2.3. Проверяем прочность накладки на срез по сечению г-г (см. рис. 2, а) по формуле:

Здесь .

2.4.Прикрепление накладки к стенке балки настила (см. рис. 2, б). Назначаем (полуавтоматическая сварка). В вертикальных швах, крепящих накладку к балке настила, возникают касательные напряжения от поперечной силы , распределяющиеся равномерно между двумя швами.

Тогда:

В этих швах возникают касательные напряжения по осям х-х и у-у от крутящего момента:

Тогда напряжения в наиболее нагруженной точке А сварного шва от крутящего момента относительно оси х-х составят:

Здесь полярный момент инерции расчетного сечения швов относительно центра

сварного соединения.

Аналогично напряжения относительно оси у-у составят:

Результирующие равнодействующие напряжения в точке А и Б составят:

3.Опирание балки на главную балку при отсутствии поперечного ребра жесткости

(рис. 3).

Напряжение в сечении n-n при условном отгибе полки составит:

При этом расчете условно принимаем, что сила приложена на расстоянии 1/3 вылета полки главной балки, а зона распространения нормальных напряжений расходится под углом 45º от граней полок балки настила.

Приложение 5

Пример выполнения расчетной части курсовой работы на тему: «Балочная клетка рабочей площадки» и оформления пояснительной записки.

Номера рисунков указаны для пояснительной записки.

Министерство образования и науки Украины

Донбасская Национальная Академия Строительства и Архитектуры

Кафедра “Металлические конструкции”

Пояснительная записка

к курсовой работе на тему:

“Балочная клетка рабочей площадки”.

Выполнил ст. гр. ПГС-

Ф.И.О.

Проверил: Ф.И.О.

Макеевка 2007 г.

Студент группы Ф.И.О. Вариант

Исходные данные для проектирования конструкций балочной клетки:

1) Размер помещения в осях:

2) Пролет главной балки:

3) Пролет балки настила:

4) Высота от пола до верха настила рабочей площадки (отметка верха настила):

5) Вид соединения элементов: заводских – сварка, монтажных – болты нормальной точности, сварка.

6) Тип колонн: сквозные.

7) Вид сопряжения балок настила с главной балкой:

а – этажное; в – в один уровень; с – по выбору.

8) Вид сопряжения главных балок с колоннами:

1 – опирание сверху; 2 – примыкание сбоку; 3 – по выбору.

9) Полезная нагрузка на перекрытие: .

Задание выдано "____" _____________ 200 г.

Срок сдачи "____" _____________ 200 г.

Руководитель проекта ___________________________