Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


Алгоритм расчета изгибаемых элементов 6 страница



2016-09-16 817 Обсуждений (0)
Алгоритм расчета изгибаемых элементов 6 страница 0.00 из 5.00 0 оценок




 

Размеры опорного ребра: ширина bр и толщина tр назначается из условий:

bрtр ≥Асм,

─ кратности 10 мм и сортаменту на листовую сталь.

Высота опорного ребра hр (высота оголовка) назначается из условия прочности сварного швов (прил.4):

, (ур.120, 121/1/) (123)

 

Высота опорного ребра hp принимается кратной 50 мм.

В стенке верхней части колонны (рис.51а), в ее средней части выполняется паз шириной равной толщине опорного ребра tp, длиной - высоте, lp. Опорное ребро вставляется в этот паз.

 

в) Проверка прочности стенки на срез

При малых толщинах стенок колонн их необходимо проверить на срез в месте прикрепления к ним ребер. Прочность стенки обеспечивается при условии:

 

, (ур.29/1/) (124)

где tст – толщина стенки колонны.

 

При невыполнении условия (124) рекомендуются дополнительные накладки на стенку увеличивающие ее толщину, или увеличить высоту ребра.

 

г) Окаймляющее ребро

Для обеспечения жесткости оголовка опорное ребро укрепляют нижним окаймляющим ребром. Размеры окаймляющего ребра принимаются по принципу поперечных ребер балок (44, 45, 46). Катет сварных швов принимается конструктивно.

 

д) Анкерные болты

Балка соединяется с колонной при помощи анкерных болтов, которые принимаются конструктивно. Болты могут быть закреплены на колонне в отверстиях нормальной или повышенной точности. Анкерные отверстия в полке главной балки должны быть в 2 – 3 раза больше диаметра анкерного болта, с установкой шайбы с отверстием нормальной точности под болт. Шайба перекрывает отверстие. После ее установки она обваривается по периметру (рис. 51, сеч 3-3). Анкерные болты желательно устанавливать со стороны пролета для избежания возникновения растягивающих усилий во время деформации опорной части балки.

 

12.6.2. Оголовок колонны сквозного сечения (рис. 51б).

Конструктивной особенностью оголовка сквозных колонн является наличие траверсы. Траверса воспринимает нагрузку от опорного давления балок через опорную плиту и передает ее на стенки ветвей колонны.

 

а) Траверса

Высота траверсы зависит от длины сварного углового шва:

 

где lw - длина сварных швов (прил.4).

 

, (ур.120,121/1/) (125)

 

Высота траверсы принимается кратной 50 мм.

Толщина траверсы назначается из условия прочности на срез:

 

, (ур.29/1/) (126)

Толщина траверсы принимается кратной сортаменту на листовую сталь.

 

б) Окаймляющее ребро

Нижнее окаймляющее ребро принимается конструктивно: ширина bок.р принимается с учетом размещения внутри колонны, толщина tок.р–не менее толщины траверсы (рис.52).

 

в) Проверка прочности траверсы.

Траверса представляет собой неравнополочный двутавр (рис.52). Верхняя полка – это опорная плита, нижняя – окаймляющее ребро. Траверса работает как однопролетная балка, опорами которой являются ветви колонны. Расчет траверсы выполняется по алгоритму (прил.3). Крепление осуществляется при помощи сварных угловых швов.

 

Рис. 52. Оголовок сквозной колонны.

 

─Прочность траверсы по нормальным напряжениям обеспечивается при условии:

 

, (ур.28/1/) (127)

где Mтр, Wтр - изгибающий момент и момент сопротивления сечения траверсы.

, (128)

где N – опорная реакция главных балок, с – расстояние между внутренними гранями стенок ветвей; (3/2) – учитывает неравномерность передачи силы.

 

─Прочность траверсы по касательным напряжениям обеспечивается при условии:

 

, (ур.29/1/) (129)

где Qтр=N/2, - поперечное усилие, возникающее в траверсе.

 

─Прочность траверсы от совместного действия нормальных и касательных напряжений:

 

. (ур.33/1/) (130)

 

Дальнейший расчет оголовка сквозной колонны (расчет опорного ребра и проверка его работы на срез) выполняется аналогично расчету оголовка сплошной колонны.

 

12.6.3. Опирание балок на полки колонны (рис.51в)

Опорная плита принимается по методике, приведенной выше. Для плотного примыкания поверхность плиты следует строгать.

Катет сварных швов kf принимается конструктивно при фрезерованном торце колонны. В противном случае опорное давление передается на колонну через сварные швы, расчет которого производится по алгоритму (прил.4). Рекомендуется проверить прочность сварных швов или определить катет шва:

 

, (ур.120, 121/1/) (131)

где N* - опорная реакция одной балки; lw=b-10 - расчетная длина шва, мм; b – ширина полки (ветви) колонны, мм.

 

12.6.4. Опирание балки на колонну сбоку (рис. 53)

При таком опирании необходимо произвести расчет опорного столика и сварных швов, прикрепляющие столик к колонне (см. расчет опирания балки на колонну). Торец опорного ребра балки и верхняя кромка столика фрезеруются. Размеры столика принимаются конструктивно:

bстл≥bр; tстл≥tр; hстл=lw+10 мм;

Верхний уровень отверстий под монтажные болты, для крепления балки не должен располагаться выше середины высоты балки.

Рис. 53 Опирание балки на колонну сбоку.

 

12.7. Пример

Расчет оголовка колонны

Оголовок колонны сквозного сечения (рис.54)

Размеры опорной плиты назначаются конструктивно:

tpl=10 мм; bpl=510 мм; hpl=300 мм,

Опорное ребро.

Высота опорного ребра назначается из условия прочности сварных швов:

Rw¦=180 МПа – табл. 56/1/; gw¦=1–п. 11.2/1/; gс=1,1–табл. 6/1/; b¦=0,7–табл. 34/1;

Rwz=0,45Run=0,45×365=164,3 МПа –табл. 3/1/; bz=1,0–табл. 34/1/; gwz=1–п.11.2/1/;

Разрушение по по металлу шва:

Разрушение по границе сплавления:

Необходимую длина сварного шва определяем при разрушении по металлу шва:

;

где – опорная реакция главной балки;

hp=lw +1=4,5 см. Конструктивно назначаем высоту реба hp=20 см, толщину tР=10мм.

Рис. 54. Оголовок сквозной колонны

 

Поперечное сечение опорного ребра определяется из условия прочности смятия торцевой поверхности

– площадь опорного ребра;

где , табл. 1/1/.

, принимаем tp=10 мм тогда bp=2.76/2*1=1.38 см принимаем bp=20 мм;

Нижнее окаймляющее ребро. Назначаем ширину ребра bок.р=150 мм < H = 200 мм (рис. 54), толщину tок.р–10 мм.

Назначаем толщину траверсы tтр=10 мм.

Определим геометрические характеристики сечения (рис. 55):

Рис. 55. Траверса оголовка колонны

Площадь сечения:

Статический момент сечения:

Положение центра тяжести:

y=S/A=1324/86=15,4 см

Момент инерции:

Момент сопротивления:

Wтр,min,x=Jтр,х/y=7464/15,4=485 см

Определяем усилия действующие в траверсе (рис. 56):

где с=bтр–2d =410–2*5,2=407,4 мм;

 

Проверка прочности траверсы:

─по нормальным сечениям:

Прочность по нормальным сечениям обеспечена.

─по наклонным сечениям:

Прочность по наклонным сечениям обеспечена.

─от совместного действия М и Q:

;

Прочность от совместного действия M и Q обеспечена.

Рис. 56 Расчетная схема траверсы.

 

12.8. Диафрагмы жесткости

Стержень колонны необходимо укрепить поперечными диафрагмами жесткости (рис.57), которые воспринимают скручивающие усилия.

Диафрагмы жесткости устанавливаются через 2-4 м по высоте колонны. В отправочном элементе должно быть не менее 2-х диафрагм. Толщина диафрагмы в виде листа принимается 8-14 мм.

 

13. Узлы сопряжения конструкций между собой

При конструировании узлов сопряжения необходимо проследить путь движения усилия с вышележащей конструкции на нижележащую. При этом необходимо обратить внимание на места, где может произойти разрушение.

В расчетах узлов сопряжений определяются размеры сварных швов, число болтов, размеры накладок. Расчетной силой является опорная реакция вспомогательной балки, увеличенная на 20 % вследствие возможной внецентренной передачи усилия на поперечное ребро главной балки.

Рис. 57 Диафрагм жесткости.

а - расположение диафрагм по длине колонны; б – листовая диафрагма; в – уголок с распоркой и ветвями образует жесткую фигуру (диафрагму)

 

13.1. Сопряжения балок настила с второстепенными балками

В большинстве случаев балки настила опираются на второстепенные балки этажно (рис. 58). При этом необходима проверка на устойчивость опорной части балки настила и проверка на местное смятие стенки второстепенной балки.

Рис. 58 Этажное сопряжение балок:

а – опирание без ребер; б – опирание с ребрами; 1 – балка неразрезная; 2 - балка разрезная.

 

13.1.1. Проверка устойчивости опорной части балки настила.

Устойчивость опорной части обеспечивается при условии:

 

, (ур.7/1/) (132)

где F – опорная реакция балки настила; φоп,ч- коэффициент устойчивости опорной части, определяется по табл.72/1/ в зависимости от λоп.ч; Аоп.ч – площадь сечения опорной части:

(133)

bп – ширина полки второстепенной балки; t – толщина стенки балки настила.

(134)

где h – высота стенки балки настила; - радиус инерции опорной части; Jоп.ч- момент инерции опорной части относительно продольной оси стенки (рис. 58).

 

При невыполнении условия (132) необходимо установить опорное ребро. Площадь опорной части ребра определяют из условия:

 

, (ур5/1/) (135)

 

при этом ребро плотно подгоняют к верхней грани нижней полки балки настила и ее стенке. Конструктивно размеры опорного ребра принимают с учетом формул (44) – (46). Расчет на устойчивость необходимо повторить по формуле (132), с учетом ребра. Необходима проверка прочности сварных швов, крепящих ребро, на усилие F.

Катет углового сварного шва ребра рассчитывается по алгоритму (прил.4) и определяется по одной из формул:

 

, (ур.120, 121/1/) (136)

где lw=h-20 - расчетная длина шва; h – высота стенки балки настила;

 

13.1.2. Проверка на местное смятие стенки второстепенной балки.

Проверка на местное смятие стенки второстепенной балки производится аналогично проверки стенки главной балки (43) по п.5.13/1/.

 

13.2. Сопряжение второстепенных балок с главными балками

 

13.2.1. Этажное опирание

Сопряжение второстепенных балок с главными может быть этажным. В этом случае расчет производится по методике этажного сопряжения балок настила. В курсовой работе этажное опирание необходимо применять при консольной второстепенной балке.

13.2.2. Сопряжения в уровне и в пониженном уровне

Узлы сопряжений могут представлять различные варианты (рис. 59).

Рис. 59 Сопряжение второстепенных балок с главными:

а– в уровне на болтах; б – в уровне на болтах через ребро (уголок); в – в уровне на опорный столик; г – в пониженном уровне на болтах; д – в пониженном уровне на болтах через ребро.

 

 

а) Сопряжение через болты (рис.59а)

В узле опорная реакция F передается через стенку, затем через болты на ребро главной балки.

 

Методика расчета:

- производится вырез части стенки и полки второстепенной балки со стороны контакта с ребром главной балки;

- поверяется прочность ослабленного сечения стенки второстепенной балки на срез, или определяются необходимые размеры стенки:

 

, (ур.29/1/) (137)

где hнт – оставшаяся часть стенки, t – толщина стеки второстепенной балки.

 

- назначается диаметр и прочность болта (диаметр отверстия), определяется его несущая способность на срез или на смятие. Болты принимаются нормальной точности или высокопрочные;

 

Расчетное усилие Nb, которое может быть воспринято одним болтом, следует определять по формулам:

при срезе болта:

 

, (ур.127/1/) (138)

 

при смятии соединяемых элементов:

 

, (ур.128/1/) (139)

где Rbs, Rbp – расчетные сопротивления болтовых соединений (табл.5, 58, 59/1/); d - диаметр болта. А - площадь сечения болта; ∑t – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении (толщина стенки второстепенной балки или ребра главной балки); ns – число расчетных срезов одного болта (один); γb – коэффициент условий работы соединения, который следует принимать по табл. 35/1/.

 

- определяется расчетное и конструктивное количество болтов в соединении:

 

, (п.11.11/1/) (140)

где n – расчетное количество болтов:

, (ур.130/1/) (141)

- минимальное усилие которое выдерживает один болт при срезе либо при смятии, γc – коэффициент условия работы болтового соединения (п.11.7/1/); 0,1 – количество болтов увеличивается на 10% при несимметричном соединении (п.11.11/1/).

 

б) Сопряжение через опорное ребро (рис.59 б, д)

В узле опорная реакция F передается через сварной угловой шов, затем через ребро на болты.

Методика расчета:

- производится расчет сварного углового шва по алгоритму (прил.4). Сварной шов крепит ребро со стенкой второстепенной балки:

, (ур.120, 121/1/) (142)

где lw = h– расчетная длина углового шва, h – высота стенки второстепенной балки,

 

- производится расчет прочности опорного ребра второстепенной балки на срез (146);

- производится расчет болтового соединения (147, 148, 149, 150).

 

в) Опирание на опорный столик (рис.59 в)

В узле опорная реакция F передается на опорный столик. Опорный столик работает как консольная балка, расчет производится по алгоритму (прил.3).

Методика расчета:

- производится расчет опорной части второстепенной балки на устойчивость (33);

- назначаются размеры опорного столика из условия:

высота столика определяется из условия прочности ребра столика на срез, при этом толщина ребра столика принимается соизмеримой с толщиной поперечного ребра главной балки:

 

, (ур.29/1/) (143)

где tстл ≈ tp – толщина ребра столика, tp – толщина ребра главной балки;

 

площадь полки столика должна быть больше площади опирания второстепенной балки:

bстл≥b - ширина полки столика, b - ширина полки второстепенной балки,

tстл≥tп - толщина полки столика; tп- толщина полки второстепенной балки.

- производится проверка прочности опорного столика по нормальным и касательным напряжениям:

 

, (ур.28/1/) (144)

, (ур.29/1/) (145)

где Wстл – момент сопротивления столика (сечение тавровое), Мстл=F·e - изгибающий момент в столике.

 

13.3. Пример

Сопряжение балок настила с главными балками

Балки настила опираются этажно на главные балки (рис.61)

 

Проверка устойчивости опорной части балки настила:

FОП =6,74 кН – опорная реакция балки настила.

Площадь опорной части:

где .

Положение центра тяжести:

Момент инерции:

– радиус инерции;

, по табл. 72/1/ определяем φ=0,118

Устойчивость обеспечивается, опорное ребро не требуется.

Рис. 61. Сопряжение балки настила с главной балкой

 

Монтаж балок настила осуществляется при помощи болтов диаметром d=20 мм, диаметр отверстия d=22 мм. Соединение выполняется через уголок 70×70×7 длиной 100 мм. Уголок крепится на главной балке при помощи фланговых швов kf =5 мм (рис. 61).

 

Проверка на местное смятие стенки главной балки:

Прочность обеспечивается ребра не требуются.

14. Расчет и конструирование связей

Связи обеспечивают устойчивость колонн из плоскости рамы, в направлении, перпендикулярном плоскости главной балки, а также воспринимают ветровые нагрузки, действующие на торцы зданий. Использование распорок (рис. 25, 33, 34) уменьшает расчетную длину колонны из плоскости рамы. Связи устанавливают расчетную схему колонны в плоскости, перпендикулярной плоскости главной балки (рис. 62, 64).

Связи проектируют из одиночного металлопроката (уголки, швеллеры), либо объединяют его в группы по два профиля в одном элементе (рис.62). Сечение связей принимается, как правило, конструктивно и проверяется по условию на предельную гибкость в плоскости связей и из их плоскости.

Связи монтируются болтами грубой точности, для этого к колоннам привариваются косынки. После закрепления связей болтами они привариваются монтажными фланговыми швами к косынке. Толщина косынок принимается конструктивно t=8-12 мм (рис. 63, 64).

При проектировании связей необходимо произвести центрацию осей связей и колонны для избежания дополнительных усилий в колонне, например, скручивание. Связи устанавливаются симметрично относительно сечения колонны.

При определении размеров косынок следует учитывать:

а) конструктивные требования по сварным угловым швам:

- длина шва должна быть не менее 40 мм, lw≥40 мм;

- длина шва должна быть не менее 4 катетов: lw≥4kf.

б) конструктивные требования по болтовым соединениям /1/:

- минимальное расстояние между центром отверстия и гранью косынки a должно быть больше 1,5d; a≥1,5d (рис. 63);

- минимальное расстояние между центром отверстия и торцом связи б должно быть больше 2d: б≥2d (рис. 63);

- минимальное расстояние между центрами отверстий монтажных болтов на косынке в должно быть больше 2,5d: в≥2,5d (рис. 63).

 

Связи между колоннами в основном работают на растяжение, следовательно, сечение их подбирают по предельной гибкости [λ] для растянутых элементов (табл.20/1/).

Из условия (п.6.16/1/)

 

, (146)

 

определяется требуемый радиус инерции сечения связи в плоскости y-y.

,

где ly – расчетная длина связи в плоскости y-y.

 

Рис. 62. Связи, расчетная схема.

h – высота сечения колонны, b – ширина сечения колонны, ly- расчетная длина связи в плоскости y-y, lx – расчетная длина связи в плоскости x-x, а – сечение связей в виде швеллера из парных уголков, б – сечение связей из швеллера, в - сечение связей в виде тавра из парных уголков.

 

Рис. 63 Определение размеров косынки.

Рис. 64 Узлы крепления связей на колонне

 

По сортаменту подбирается номер проката, компонуется сечение, определяются его геометрические характеристики и производится проверка в плоскости x-x:

 

.(147)

 

14.1. Пример

Расчет связей

Сечение связей подбираем по предельной гибкости для растянутых элементов.

[λ]=300 -табл.20/1/.

– требуемый радиус инерции;

где – расчетная длина в плоскости x-x (рис.65).



2016-09-16 817 Обсуждений (0)
Алгоритм расчета изгибаемых элементов 6 страница 0.00 из 5.00 0 оценок









Обсуждение в статье: Алгоритм расчета изгибаемых элементов 6 страница

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение...
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (817)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.011 сек.)