Изменение сечения главной балки

4.3 Изменение сечения главной балки

Выполним изменение сечения главной балки за счет ширины поясных листов. Рационально выполнить изменение сечения на расстоянии  При этом учитываем, что место примыкания ребра не должно совпадать с местом изменения сечения.  Принимаем х=1.5м

В измененном сечении находим:

Рис. 4.4 расчетная схема главной балки

Подбор сечения.

Рис 4.5 Изменение сечения главной балки: а – верхний пояс балки, б – эпюра материала

Проверка подобранного сечения.

Проверка прочности по нормальным напряжениям.

Прочность по нормальным напряжениям обеспечена.

Проверка прочности по касательным напряжениям.

Прочность по касательным напряжениям обеспечена.

Проверка приведенных напряжений на уровне поясных швов.

Найдем нормальные напряжения на уровне поясных швов.

Выполним стык верхнего пояса прямым швом, а нижнего – косым, равнопрочным основному металлу.

Проверка прочности по касательным напряжениям на опоре для измененного сечения.

Проверка общей устойчивости балки.

Проверка общей устойчивости не требуется, если:

Общая устойчивость обеспечена.

4.4 Расчет соединения поясов со стенкой

Расчет сварного шва, соединяющего пояс со стенкой, производим на действие сдвигающей силы Т.

Поясные швы выполняются непрерывными двухсторонними с помощью автоматической сварки под флюсом.

т.55®Флюс АН-348А, сварочная проволока СВ-08А (диаметр проволки d=3…5мм) по ГОСТ 2246-70*, тип электрода Э42, Э42А.

n=2,

т.34®b_f=1.1, b_z=1.15 при d=3…5мм

т.56®R_wf=18.5 кН/см²

R_wz=0.45R_un^w=0.45×38=17.1 кН/см²

т.51®R_un^w=38 кН/см² при t_w=2…20

Минимально допустимый катет шва определяем по [1, табл. 38] для таврового соединения с двусторонними угловыми швами при толщине более толстого из свариваемых элементов t_f=20мм. Минимальный катет шва равен k_f=6мм.

Окончательно принимаем катет поясных сварных швов k_f=6мм. (см. рис. 4.7 )

4.5 Проверки местной устойчивости элементов главной балки

 

Проверка местной устойчивости сжатого пояса балки

По расчетной схеме сжатый пояс балки представляет собой длинную пластинку, шарнирно опертую на стенку длинной стороной. Сжимающие напряжения направлены вдоль длинной стороны. Местная устойчивость полки обеспечена если:

где  - свес полки;

Местная устойчивость полки главной балки обеспечена.

Проверка местной устойчивости стенки

Стенка балки представляет собой длинную пластинку, упруго защемленную в поясах. В различных сечениях балки под действием внешней нагрузки возникают нормальные, касательные и местные напряжения (), которые могут быть причиной потери местной устойчивости стенки.

Исходные данные для расчета:

Так как , местная устойчивость стенки не обеспечена. Требуется постановка поперечных ребер жесткости. Поперечные ребра жесткости располагаются в узлах сопряжения балок настила с главными балками и делят стенку на отдельные отсеки. Ширину отсека №1 принимаем 500 мм, отсеки № 2,№ 3 и № 4, расположенные в зоне действия наибольших изгибающих моментов, назначают равными а = 1600. Расчетные сечения при этом совпадают с центром зоны действия  или с серединой наиболее напряженного участка, если = 0

Рис 4.6 Проверка местной устойчивости стенки главной балки Г2: а – расчётная схема балки, б – расположение расчетных отсеков, в – эпюра изгибающих моментов, г – эпюра поперечных сил

Проверка местной устойчивости стенки 1-ого отсека.

Момент и поперечную силу для 1-ого отсека определяем по его середине х₁= h_ef/0,5 = 1/0,5=0.25 м

Нормальное сжимающее напряжение в отсеке у верхней границы стенки

где Wx = 5604,59 – момент сопротивления в измененном сечении, принимаемый при проверке 1-ого отсека, т.к. x₁=0.25м<x=1.5м.

Среднее касательное напряжение в отсеке

Критическое нормальное напряжение при отсутствии местного напряжения в отсеке

Где c_cr=31,95 – коэффициент, определяемый интерполяцией по [табл.21/1] в зависимости от значения коэффициента δ

где β=0,8 – коэффициент, принимаемый по [табл.22/1], b^/_f=200 мм – ширина пояса в измененном сечении, принимаемая при проверке 1-ого отсека, т.к. x₁=0.25м<1,5м.

Критическое касательное напряжение

где μ=1/0,5=2 – отношение большей стороны отсека к меньшей

где d – меньшая из сторон отсека

Проверяем местную устойчивость стенки 1-го отсека

Местная устойчивость стенки 1-го отсека обеспечена.

Таким же образом проверяем местную устойчивость стенок 2,3,4-го отсека, результаты заносим в табл. 4.2

Табл. 4.2

№	Характеристика сечения
		1	2	3	4
1	Место проверки местной устойчивости хi ,м	0,25	1	3,2	4,5
2	Расчетный момент Мxi ,кНм	161,71	591,4	1372,05	1496,98
3	Расчетная поперечная сила Qxi , кН	628,36	517,48	192,20	0
4	Момент сопротивления Wxi ,см3	5604,59	5604,59	10406,82	10406,82
5		2,77	10,13	12,66	14,39
6		6,28	5,18	1,92	0
7	Меньшая сторона отсека dmin, м	0,5	1	1	1
8	Большая сторона отсека dmax, м	1	1,6	1,6	1,6
9		2	1,6	1,6	1,6
10		1,7	3,4	3,4	3,4
11		60,27	16,46	16,46	16,46
12		1,28	1,92	1,92	1,92
13	сcr ®т. 21®f(d)	31,95	33,12	33,12	33,12
14		71	70,19	70,19	70,19
15		3,4	3,4	3,4	3,4
16	s/scr	0,039	0,144	0,180	0,205
17	t/tcr	0,104	0,315	0,117	-
18		0,11	0,35	0,21	0,21
19	Примечания: местная устойчивость	Обеспеч.	Обеспеч.	Обеспеч.	Обеспеч.

Сталь поперечных ребер жесткости принимаем такую же, кК сталь стенки главной балки – С 245. Ширина поперечного ребра определяется по требованиям [1, п.7.10]

Принимаем ширину ребра b_h=80 мм (кратной 5мм)

Толщина поперечного ребра назначается из условия

По сортаменту листового проката принимаем t_s=10мм.

На концах ребер жесткости для пропуска поясных швов и уменьшения концентрации сварочных напряжений устраиваются скосы размером 40х60мм (рис 4.7) Поперечные рёбра привариваются ручной сваркой к стенке и полке балки сплошными швами минимальных катетов, назначаемых по [1, табл. 28] для тавровых соединений с двусторонними угловыми швами. Для швов крепления ребер жесткости к полкам при толщине более толстого из свариваемых элементов t_f=20мм минимальный катет шва равен k_f=7мм, для швов крепления ребер жесткости к стенке балки при толщине более толстого из свариваемых элементов t_s=t_w=10мм минимальный катет шва равен k_f=5 мм.

 

Рис 4.7 Поперечные ребра жесткости