Файл: Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.12.2023
Просмотров: 855
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
торцевой поверхности (при наличии пригонки)
Расчетные сопротивления срезу и растяжению болтов
Основные размеры элементов подкрановых балок
Расчетные сопротивления растяжению фундаментных болтовRba
Рис. 9.1 К определению расчетных усилий в разрезной подкрановой балке:
г – схема загружения балки одним краном для определения прогиба
, расположенного под площадкой) и зависит от сопряжения балок между собой по высоте.
Сопряжение балок может быть поэтажное, в одном уровне и пониженное (рис. 3.10).
При поэтажном сопряжении балки, непосредственно поддерживающие настил, укладывают на главные или вспомогательные балки сверху. Это наиболее простой и удобный в монтажном отношении способ сопряжения балок, но он требует большой строительной высоты. Чтобы увеличить высоту главной балки, необходимо применять сопряжение балок в одном уровне, при котором верхние полки балок настила и главных балок располагаются на одной отметке.
Рис. 3.10. Сопряжения балок:
а – поэтажное; б – в одном уровне; в – пониженное
Строительная высота балки
hстр = H– (tн + hбн + Δ) = (1300 – 1000) – (12 + 40 + 13) = 235 см,
где Δ = fu + (30…100 мм) = 7,4 + 5,6 = 13 см – размер, учитывающий пре- дельный прогиб балки fu = 7,4 см и выступающие части, расположенные ниже нижнего пояса балки (стыковые накладки, болты, элементы связей и т.п.);
1300 и 1000 – отметки верха настила и габарита под площадкой.
Таблица 3.7
Сортамент горячекатаных полос по ГОСТ 103-76*
Высота стенки hwприблизительно равна высоте балки h, ее размеры рекомендуется увязать со стандартными размерами листов, выпускаемых заводами (табл. 3.8 и 3.9). Сравнивая полученные данные, назначаем стенку высотой hw = 1500 мм и толщиной tw = 12 мм (минимальная толщина стенки принимается 8 мм, при отсутствии локальных напряжений ее можно принять 6 мм).
Таблица 3.8
Сталь листовая горячекатаная (выборка из ГОСТ 19903-74*)
Таблица 3.9
Сталь широкополосная универсальная по (по ГОСТ 82-70*)
В строительных конструкциях рекомендуется применять листовую сталь толщиной от 6 до 22 мм с градацией 2 мм, далее – по сортаменту.
Толщиной поясов задаются в пределах от 10 до 40 мм, увязывая ее с толщиной стенки: не менее толщины стенки twи не более 3tw = 36 мм (в поясных швах при приварке толстых поясных листов к тонкой стенке развиваются значительные усадочные растягивающие напряжения). Приняв предварительно толщину поясов tf = 25 мм, назначаем высоту балки h = 1550 мм. При высоте балки менее 1100 мм рекомендуется принимать стенку из широкополосной универсальной стали по ГОСТ 82-70*.
Определяем требуемую толщину стенки из условия прочности на срез в опорном сечении:
tw = kQmax/(hwRsγc) = 1,5 · 1042,3 / (150 · 13,92 · 1) = 0,75 см = 7,5 мм,
что меньше предварительно принятой толщины tw= 12 мм (здесь k= 1,5 – для разрезных балок, опирающихся на колонну с помощью опорного ребра, приваренного к торцу балки). Считается, что в опорном сечении балки на касательные напряжения от поперечной силы работает только стенка. При передаче давления на колонну через опорные ребра, торцы которых совмещаются с осью полок сплошной колонны или стенок ветвей сквозной колонны, включаются в работу и пояса балки, коэффициент принимается k = 1,2.
Если толщина стенки twбудет изменена и принята из условия прочности на срез, при этом будет отличаться на 2 мм и более от предварительно принятой толщины (при определении оптимальной высоты балки), следует произвести перерасчет hopt с вновь принятой толщиной стенки.
Проверяем необходимость постановки продольных ребер жесткости для исключения образования волн выпучивания в верхней сжатой части стенки от нормальных напряжений. Постановка продольных ребер жесткости усложняет конструкцию балки, поэтому они целесообразны только в высоких балках (более двух метров), имеющих тонкую стенку с гибкостью
Условная гибкость стенки
Оставляем без изменений принятую толщину стенкиtw = 12 мм, так как она удовлетворяет условиям прочности на действие касательных напряжений
и не требует укрепления ее продольным ребром жесткости.
Размеры горизонтальных поясных листов находим, исходя из необходимой несущей способности балки. Вычисляем требуемый момент инерции сечения балки:
Находим момент инерции стенки балки:
Момент инерции, приходящийся на поясные листы:
Момент инерции поясных листов балки относительно ее нейтральной оси х-х (пренебрегая моментом инерции поясов относительно собственной оси 1-1 ввиду его малости) можно расписать: If ≈ 2Af(hf/2)2,
где Af– площадь сечения одного пояса;
hf = h – tf = 155 – 2,5 = 152,5 см – расстояние между центрами тяжести поясов.
Находим требуемую площадь одного пояса:
Ширина пояса
Ширина пояса должна отвечать следующим требованиям:
– bf = (1/3 – 1/5)h = 51,7 – 31 см при h= 155 см;
– bf ≥ 180 мм.
По сортаменту принимаем пояса из горячекатаного широкополочного универсального проката по табл. 3.9 сечением 45025 мм, для которых ширина bf находится в рекомендуемых пределах.
Необходимо проверить местную устойчивость сжатого пояса, для чего отношение свеса пояса
= (450 – 12) / 2 = 219 мм к его толщине tf должно быть не более предельного, определяемого по табл. 3.10.
Проверяем:
Условие выполняется.
3.6.3. Проверка прочности балки
По назначенным размерам вычисляем фактические характеристики сечения балки:
– момент инерции
– момент сопротивления
– статический момент половины сечения относительно нейтральной оси
– площадь сечения
По найденной площади A и плотности стального проката ρ= 7850 кг/м3 определяем вес 1 м пог. балки:
где k= 1,1 – конструктивный коэффициент, учитывающий увеличение веса балки за счет ребер жесткости, накладок и т.п.
Таблица 3.10
Наибольшие значения отношения ширины свеса сжатого пояса bef
к толщине tf
1При
наибольшее значение отношения 
следует принимать:
для неокаймленного свеса
для окаймленного ребром свеса
Обозначения, принятые в табл. 3.10:
hef – расчетная высота стенки;
tw – толщина стенки балки.
Уточняем расчетные значения изгибающего момента M и поперечной силы Q с учетом собственного веса главной балки, для этого определяем:
– нормативную нагрузку
qn′ = qn + qn,гб = 94,44 + 3,5 = 97,94 кН/м;
– расчетную нагрузку
q′ = q + qn,гб γfg = 111,36 + 3,5 ∙ 1,05 = 115,03 кН/м;
– расчетный изгибающий момент
Mmax =q′l2/8 = 115,03 ∙ 182 / 8 = 4658,72 кН·м;
– нормативный изгибающий момент
– поперечную силу
Qmax = q′l/2 = 115,03 · 18/2 = 1033,59 кН.
Проверка прочности балки по нормальным напряжениям:
Недонапряжение в балке составляет
что допустимо в составном сечении согласно СНиП [6].
Проверка прочности балки на срез по касательным напряжениям производится по формуле
Сопряжение балок может быть поэтажное, в одном уровне и пониженное (рис. 3.10).
При поэтажном сопряжении балки, непосредственно поддерживающие настил, укладывают на главные или вспомогательные балки сверху. Это наиболее простой и удобный в монтажном отношении способ сопряжения балок, но он требует большой строительной высоты. Чтобы увеличить высоту главной балки, необходимо применять сопряжение балок в одном уровне, при котором верхние полки балок настила и главных балок располагаются на одной отметке.
Рис. 3.10. Сопряжения балок:
а – поэтажное; б – в одном уровне; в – пониженное
Строительная высота балки
hстр = H– (tн + hбн + Δ) = (1300 – 1000) – (12 + 40 + 13) = 235 см,
где Δ = fu + (30…100 мм) = 7,4 + 5,6 = 13 см – размер, учитывающий пре- дельный прогиб балки fu = 7,4 см и выступающие части, расположенные ниже нижнего пояса балки (стыковые накладки, болты, элементы связей и т.п.);
1300 и 1000 – отметки верха настила и габарита под площадкой.
Таблица 3.7
Сортамент горячекатаных полос по ГОСТ 103-76*
| Толщина полос, мм | 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 30; 32; 36; 40 |
| Ширина полос, мм | 40; 45; 50; 55; 60; 63; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 120; 125; 130; 140; 150; 160; 170; 180; 190; 200 |
Высота стенки hwприблизительно равна высоте балки h, ее размеры рекомендуется увязать со стандартными размерами листов, выпускаемых заводами (табл. 3.8 и 3.9). Сравнивая полученные данные, назначаем стенку высотой hw = 1500 мм и толщиной tw = 12 мм (минимальная толщина стенки принимается 8 мм, при отсутствии локальных напряжений ее можно принять 6 мм).
Таблица 3.8
Сталь листовая горячекатаная (выборка из ГОСТ 19903-74*)
| Ширина, мм | 500; 510; 600; 650; 670; 700; 710; 750; 800; 850; 900; 950; 1000; 1100; 1250; 1400; 1420; 1500 и далее до 3000 мм кратно 100 мм |
| Толщина, мм | 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 30; 32; 36; 40 |
Таблица 3.9
Сталь широкополосная универсальная по (по ГОСТ 82-70*)
| Ширина, мм | 180 (по заказу); 200; 210; 220; 240; 250; 260; 280; 300; 320; 340; 360; 380; 400; 420; 450; 460; 480; 500; 520; 530; 560; 600; 630; 650; 670; 700; 750; 800; 850; 900; 950; 1000; 1050 |
| Толщина, мм | 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 30; 32; 36; 40 |
В строительных конструкциях рекомендуется применять листовую сталь толщиной от 6 до 22 мм с градацией 2 мм, далее – по сортаменту.
Толщиной поясов задаются в пределах от 10 до 40 мм, увязывая ее с толщиной стенки: не менее толщины стенки twи не более 3tw = 36 мм (в поясных швах при приварке толстых поясных листов к тонкой стенке развиваются значительные усадочные растягивающие напряжения). Приняв предварительно толщину поясов tf = 25 мм, назначаем высоту балки h = 1550 мм. При высоте балки менее 1100 мм рекомендуется принимать стенку из широкополосной универсальной стали по ГОСТ 82-70*.
Определяем требуемую толщину стенки из условия прочности на срез в опорном сечении:
tw = kQmax/(hwRsγc) = 1,5 · 1042,3 / (150 · 13,92 · 1) = 0,75 см = 7,5 мм,
что меньше предварительно принятой толщины tw= 12 мм (здесь k= 1,5 – для разрезных балок, опирающихся на колонну с помощью опорного ребра, приваренного к торцу балки). Считается, что в опорном сечении балки на касательные напряжения от поперечной силы работает только стенка. При передаче давления на колонну через опорные ребра, торцы которых совмещаются с осью полок сплошной колонны или стенок ветвей сквозной колонны, включаются в работу и пояса балки, коэффициент принимается k = 1,2.
Если толщина стенки twбудет изменена и принята из условия прочности на срез, при этом будет отличаться на 2 мм и более от предварительно принятой толщины (при определении оптимальной высоты балки), следует произвести перерасчет hopt с вновь принятой толщиной стенки.
Проверяем необходимость постановки продольных ребер жесткости для исключения образования волн выпучивания в верхней сжатой части стенки от нормальных напряжений. Постановка продольных ребер жесткости усложняет конструкцию балки, поэтому они целесообразны только в высоких балках (более двух метров), имеющих тонкую стенку с гибкостью
Условная гибкость стенки
Оставляем без изменений принятую толщину стенкиtw = 12 мм, так как она удовлетворяет условиям прочности на действие касательных напряжений
и не требует укрепления ее продольным ребром жесткости.
Размеры горизонтальных поясных листов находим, исходя из необходимой несущей способности балки. Вычисляем требуемый момент инерции сечения балки:
Находим момент инерции стенки балки:
Момент инерции, приходящийся на поясные листы:
Момент инерции поясных листов балки относительно ее нейтральной оси х-х (пренебрегая моментом инерции поясов относительно собственной оси 1-1 ввиду его малости) можно расписать: If ≈ 2Af(hf/2)2,
где Af– площадь сечения одного пояса;
hf = h – tf = 155 – 2,5 = 152,5 см – расстояние между центрами тяжести поясов.
Находим требуемую площадь одного пояса:
Ширина пояса
Ширина пояса должна отвечать следующим требованиям:
– bf = (1/3 – 1/5)h = 51,7 – 31 см при h= 155 см;
– bf ≥ 180 мм.
По сортаменту принимаем пояса из горячекатаного широкополочного универсального проката по табл. 3.9 сечением 45025 мм, для которых ширина bf находится в рекомендуемых пределах.
Необходимо проверить местную устойчивость сжатого пояса, для чего отношение свеса пояса
= (450 – 12) / 2 = 219 мм к его толщине tf должно быть не более предельного, определяемого по табл. 3.10. Проверяем:
Условие выполняется.
3.6.3. Проверка прочности балки
По назначенным размерам вычисляем фактические характеристики сечения балки:
– момент инерции
– момент сопротивления
– статический момент половины сечения относительно нейтральной оси
– площадь сечения
По найденной площади A и плотности стального проката ρ= 7850 кг/м3 определяем вес 1 м пог. балки:
где k= 1,1 – конструктивный коэффициент, учитывающий увеличение веса балки за счет ребер жесткости, накладок и т.п.
Таблица 3.10
Наибольшие значения отношения ширины свеса сжатого пояса bef
к толщине tf
| Расчет изгибаемых элементов | Характеристика свеса | Наибольшие значения отношения  |
| В пределах упругих деформаций | Неокаймленный |  |
| Окаймленный ребром |  | |
| С учетом развития пластических деформаций1 | Неокаймленный |  но не более  |
| Окаймленный ребром |  но не более  |
1При
наибольшее значение отношения
следует принимать:
для неокаймленного свеса
для окаймленного ребром свеса
Обозначения, принятые в табл. 3.10:
hef – расчетная высота стенки;
tw – толщина стенки балки.
Уточняем расчетные значения изгибающего момента M и поперечной силы Q с учетом собственного веса главной балки, для этого определяем:
– нормативную нагрузку
qn′ = qn + qn,гб = 94,44 + 3,5 = 97,94 кН/м;– расчетную нагрузку
q′ = q + qn,гб γfg = 111,36 + 3,5 ∙ 1,05 = 115,03 кН/м;– расчетный изгибающий момент
Mmax =q′l2/8 = 115,03 ∙ 182 / 8 = 4658,72 кН·м;
– нормативный изгибающий момент
– поперечную силу
Qmax = q′l/2 = 115,03 · 18/2 = 1033,59 кН.
Проверка прочности балки по нормальным напряжениям:
Недонапряжение в балке составляет
что допустимо в составном сечении согласно СНиП [6].
Проверка прочности балки на срез по касательным напряжениям производится по формуле