Расчёт рабочей балочной площадки

   Принимаем  пояс из универсальной стали 

    Назначаем фактическую площадь:

    -пояса: 

    -стенки:

    Находим соотношение площади полки к  площади стенки:

    

    По  СНиП [1], путем интерполяции находим

    Принимаем, принятую ширину поясов, исходя из местной  устойчивости:

     ;

    

т.к. условие  выполняется, то устойчивость обеспечена.  

 

3.3. Проверка общей  или боковой устойчивости главной балки 

   Проверяем  несущую способность балки исходя  из устойчивости стенки в области пластических деформаций балки в месте действия максимального момента, где и

 

    

    

    Условие выполняется, следовательно, увеличивать  не требуется

       Подобранное сечение балки проверяем  по прочности с фактически  принятыми после проверок размерами сечения поясов и стенки балки. 

     ;

    

    

    Наибольшее  нормальное напряжение:

    

    

    Проверка  по касательным напряжениям:

      

    где - статический момент полусечения

     ;

    

    

    Условие выполнено.

    Принимаем окончательные размеры Г.Б.: 

     ; ; ;  

 Подобранное  сечение балки удовлетворяет  проверке прочности и не имеет  недонапряжения больше 5%. 

 

3.4. Изменение сечения  балки по длине 

   Место  изменения сечения балки принимаем  на расстоянии 1/6 пролета от опоры. Сечение изменяем уменьшением ширины поясов.

   Определяем  расчетный момент и поперечную  силу в сечении: 

 м;

где l – расстояние пролета от опоры ( l = 18 м );

      q – расчетную нагрузки на балку ( q = 92,83 кН/м ).

   Определяем  требуемый момент сопротивления  и момент инерции измененного  сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:

где М_1/6 – расчетный момент  ( М_1/6 = 278400 кН*см );

h – высота балки ( h = 180 см );

коэффициент условия работы ( );

- для  растянутого пояса.

  

   Определяем  требуемый момент инерции поясов ( момент инерции стенки балки ):

   Требуемая  площадь сечения поясов определяем  по формуле

   Требуемая  ширина пояса:

 

    Принимаем пояс  Принятый пояс удовлетворяет рекомендациям 

   Определяем  момент инерции и момент сопротивления  уменьшенного сечения: 

 
 

3.5. Проверка общей  устойчивости главной  балки 

   1. Проверка прочности  балки по приведенным напряжениям.

   Проверяем  максимальные нормальные напряжения  в поясах в середине балки по формуле 

 

где М_1/6 – расчетный момент  ( М_1/6 = 278400 кН*см );

 момент сопротивления уменьшенного  сечения 

      Проверяем максимальные касательные  напряжения в стенке на опоре  балки по формуле

    

    

     -условие выполнено. 

   Проверяем  местные напряжения в стенки  под балками настила по формуле

где опорные реакции балок настила;

длина передачи нагрузки на стенку балки.

   Проверяем  приведенные напряжения по формуле

    

  Проверка показала, что прочность балки обеспечена.

2. Проверяем общую  устойчивость балки  в месте действия максимальных нормальных напряжений, принимая за расчетный пролет а – расстояние между балками настила:

- для неизменяемого  сечения  :

 где 

- для измененного  сечения  :

где   

 
 

   Обе  проверки показали, что общая  устойчивость балки обеспечена.

   3. Проверка местной  устойчивости.

    Первоначально определяем необходимость  постановки ребер жесткости по  формуле

так как  , т.е. вертикальные ребра жесткости по стенки главной балки необходимы.

Размеры ребра 

Конструктивно принимаем t_p = 10 мм.

  Определяем  длину зоны использования пластических  деформаций в стенки по формуле

   Т.к.  , то проверяем местную устойчивость стенки на расстоянии Х от опорного ребра ГБ. 
 
 
 

 

3.6. Проверка местной устойчивости стенки балки 

   Определяем  среднее значение  в сечении на расстоянии

 от опоры (под балкой  настила):

Определяем  действующие напряжения:

где момент сопротивления уменьшенного сечения

 
 

   Определяем  критические напряжения.

   По  формуле находим 

где 

   Размеры  отсека  По формуле определяем

   По  табл. 7.6 при  и придельное значение

   Расчетное  значение, поэтому критическое напряжение определяем по формуле

где получен по табл. 7.4 при

   По  следующей формуле определяем 

 где 

   По  табл. 7.5 при  , Теперь подставим все значения в формулу 

   Проверка  показала, что устойчивость стенки  обеспечена и постановка ребер жесткости на расстоянии, а = 360 см  возможна.  
 

3.7. Расчет поясных  швов главной балки 

   Рассчитываем  прикрепление опорного ребра  к стенки балки двусторонними  швами полуавтоматической сваркой  проволокой Св – 0,8 А.

Предварительно  находим параметры сварных швов и определяем значение По табл. 5.1 принимаем по табл. 5.4

Определяем  катет сварных швов по формуле

       По толщине наиболее толстого из свариваемых элементов (t_f = 28 мм) по табл. 38 СНиП II-23-81^*, принимаем k_f =  8 мм. 
 

3.8. Расчет опорного  ребра 

    Принимаем сопряжение балки с колонной шарнирным, с опиранием на колонну сверху. Опорное ребро жесткости крепится сварными швами к стенке балки. Нижний торец опорного ребра балки остроган для непосредственной передачи давления на колонну. 

   Определяем  площадь смятия торца ребра  по формуле  

где расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности, прил. 4

    Ширина  опорного ребра принимается из условия:

    

    Принимаем толщину опорного ребра t = 14 мм,

   Принимаем  ребро  , с

   Проверяем опорную стойку балки на устойчивость относительно оси z. Ширина участка стенки, включенной  в работу опорной стенки:

Площадь стенки включенной в работу опорной стойки: 

Определим момент инерции: 

По прил. 7

 

    Расчет  катета сварных швов крепления ребра  к стенке балки: 

    Определим требуемую высоту катета.

    1. Расчет по металлу шва.

    Коэффициент глубины провара шва b_f =0.9 (СНиП II-23-81^*, табл.34)

    Коэффициент условия работы g _wf = 1 (СНиП II-23-81^*, пп. 11.2)

    Расчетное сопротивление металла R _wf =215МПа

    2. Расчет по металлу границы  сплавления.

    Коэффициент глубины провара шва b_z =1,05 (СНиП II-23-81^*, табл.34)

    Коэффициент условия работы g _wz = 1 (СНиП II-23-81^*, пп. 11.2)

    Расчетное сопротивление металла R _wz =166,5МПа

    

       

Для дальнейших расчетов принимаем 

    Принимаем длину рабочей части шва:

    

    По  толщине наиболее толстого из свариваемых  элементов (t_f = 14 мм) по табл. 38 СНиП II-23-81^*, принимаем k_f =  5 мм.