Файл: Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.12.2023
Просмотров: 810
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
; не применяют порошковую проволоку.
Расчетные сопротивления сварных соединений для различных видов соединений и напряженных состояний определяются по табл. 2.6.
Таблица 2.7
сварных соединений
* Только для швов с катетом k 8мм в конструкциях из стали с пределом текучести 440 МПа и более.
Прочностные характеристики металла швов сварных соединений с угловыми швами приведены в табл. 2.7.
Глава 3
БАЛКИ И БАЛОЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
3.1. Балочные клетки
При проектировании конструкции балочного покрытия рабочей площадки цеха выбирают систему несущих балок, называемую балочной клеткой.
Рис. 3.1. Типы балочных клеток:
а – упрощенный; б – нормальный; в – усложненный
В рабочих площадках производственных зданий применяют три типа балочных клеток: упрощенный, нормальный и усложненный (рис. 3.1). В упрощенной балочной клетке нагрузки передаются через настил на балки настила, опирающиеся на стены или другие несущие конструкции. Нормальный тип включает главные балки и опирающиеся на них балки настила, непосредственно поддерживающие настил. В усложненном типе добавляются вспомогательные балки, укладываемые на главные, на них опираются балки настила и настил. Для уменьшения трудоемкости изготовления балочной клетки, балки настила и вспомогательные балки обычно принимают прокатными. В качестве настила используются стальные листы или железобетонные плиты.
Тип балочной клетки устанавливается в зависимости от значения технологических нагрузок, расстояний между колоннами (пролета и шага) и обосновывается технико-экономическими расчетами.
Пространственная неизменяемость и жесткость рабочей площадки обеспечиваются связями между колоннами в продольном и поперечном направлениях, связями между балками, распорками.
3.2. Расчет изгибаемых элементов в упругой стадии и
с учетом развития пластических деформаций
Расчет конструкции обычно состоит из следующих этапов: установление расчетной схемы, сбор нагрузок, определение усилий в элементах конструкции, подбор сечений и проверка напряженно-деформированного состояния конструкции в целом, ее элементов и соединений с целью не допустить ни одного из предельных состояний.
Согласно Своду правил [8] элементы конструкций подразделяются на три класса в зависимости от напряженно-деформированного состояния расчетного сечения (табл. 3.1):
Таблица 3.1
Классы напряженных состояний сечений при изгибе
1-й класс – напряженно-деформированное состояние, при котором напряжения в сечении не превышают расчетное сопротивление стали σ ≤ Ry(упругая работа сечения);
2-й класс – напряженно-деформированное состояние, при котором в одной части сечения σ < Ry, а в другой σ = Ry (упруго-пластическая работа сечения);
3-й класс – напряженно-деформированное состояние, при котором по всей площади сечения σ = Ry (пластификация всего сечения, условный пластический шарнир).
Класс напряженного состояния сечения при проектировании следует назначать в зависимости от допустимых пластических деформаций, целесообразных размеров сечения элемента в целом, толщины стенок и поясных листов. Следует учитывать назначение конструкции, характер нагрузок и воздействий, опасность хрупкого разрушения, агрессивность среды, конструктивные ограничения, степень огнестойкости и другие факторы.
Расчет на прочность балок в упругой стадии работы сечения выполняют по формулам:
– при действии момента в одной из главных плоскостей
,
где Mmax– максимальныq изгибающий момент от расчетной нагрузки;
Wn,min – момент сопротивления ослабленного сечения;
– при действии в сечении поперечной силы
где Q – максимальная поперечная сила от расчетной нагрузки;
I – момент инерции сечения;
S – статический момент сдвигаемой части сечения относительно нейтральной оси;
tw – толщина стенки.
При изгибе в двух главных плоскостях проверку сечения проводят по формуле
где Mx и My –моменты относительно осей соотвественно x-x и y-y;
Ix,n и Iy,n – моменты инерции относительно главных осей ослабленного сечения;
xиy– координаты рассматриваемой точки сечения относительно главных осей.
Расчет на прочность разрезных балок в упругопластической стадии работы двутаврового сечения из стали с нормативным сопротивлением Ry ≤ 440 МПа, несущих статическую нагрузку, при передаче нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный (плоский металлический настил, железобетонные плиты и т.п.), и при ограничении касательных напряжений в месте максимального момента = Q/Aw 0,9Rs (кроме опорных сечений) при изгибе в плоскости наибольшей жесткости (Ix > Iy) относительно оси x
-xвыполняют с учетом развития пластических деформаций в узкой локализованной зоне по формуле
гдеMx– максимальный изгибающий момент, действующий в плоскости наибольшей жесткости;
c1– коэффициент, учитывающий резерв несущей способности изгибаемого элемента, обусловленный пластической работой материала. Он зависит от формы сечения, отношения площадей поперечного сечения пояса и стенки αf = Af/Aw, принимается: c1 = c при 0,5Rs(влияние касательных напряжений на переход в предельное состояние считается несущественным), где с определяется по табл. 3.2; c1= 1,05βс = 1,05с
при
0,5Rs< 0,9Rs, (зависит от значения средних касательных напряжений в сечении = Q/(twhw), здесь α – коэффициент, равный 0,7 для двутаврового сечения, изгибаемого в плоскости стенки; α = 0 для других типов сечений; tw и hw – толщина и высота стенки.
Таблица 3.2
Значения коэффициентов с, (cx), cy
При наличии ослаблений стенки отверстиями для болтов значения касательных напряжений определяются с учетом ослаблений (следует умножить на коэффициент ослабления α = а/(а – d), где а – шаг отверстий; d– диаметр отверстия).
Для элементов, изгибаемых в двух главных плоскостях, проверка прочности сечения ведется по формуле
при ограничении касательных напряжений условием
0,5Rs. Значения коэффициентов cxи cy, учитывающих развитие пластических деформаций, принимается из табл. 3.2.
При расчете сечения в зоне чистого изгиба, где зона пластических деформаций большой протяженности, вместо коэффициента c1 принимают
с1m= 0,5(1 + c1).
Для балок, рассчитываемых с учетом пластических деформаций, расчет на прочность в опорном сечении (при Mx = 0) выполняют по формуле
где Qx – максимальная поперечная сила на опоре;
h – высота сечения балки.
При ослаблении стенки отверстиями для болтов левую часть формулы умножают на коэффициент ослабления α.
Расчет на прочность балок переменного сечения с учетом развития пластических деформаций следует выполнять только для одного сечения с наиболее неблагоприятным сочетанием усилий M и Q; в остальных сечениях учитывать развитие пластических деформаций не допускается.
3.3. Расчет плоского стального настила
Конструкция несущего настила состоит из стального листа, уложенного на балки настила сверху и приваренного к ним. Для стационарного настила чаще всего применяют плоские листы толщиной 6 – 14 мм из стали класса C235. Исходя из несущей способности этих листов, пролет настила lн, определяемый расстоянием между балками настила а1, принимается в пределах 0,6 – 1,6 м.
Настил, имеющий достаточную толщинуtн и соотношение пролета настила к толщине lн/tн < 40, рассчитывается на поперечный изгиб как плита без распора, относительно тонкий настил при соотношении lн/tн > 300 работает как мембрана только на осевое растяжение. Для восприятия распора требуются неподвижные опоры. Листовой настил с соотношением пролета к толщине 40 ≤lн/tн ≤ 300 занимает промежуточное значение между плитой и мембраной, работает на изгиб с растяжением.
Для расчета стального настила, изгибаемого по цилиндрической поверхности, вырезается полоска единичной ширины, работающая на изгиб от момента Мmax и растяжение от усилия Н, вызванные поперечной равномерно распределенной нагрузкой
Расчетные сопротивления сварных соединений для различных видов соединений и напряженных состояний определяются по табл. 2.6.
Таблица 2.7
Нормативные и расчетные сопротивления металла швов
сварных соединений
| Сварочные материалы | Rwun, МПа | Rwf, МПа | |
| Тип электродов по ГОСТ 9467-75 | Марка проволоки | ||
| Э42, Э42А | Св-08, Св-08А | 410 | 180 |
| Э46, Э46А | Св-08ГА | 450 | 200 |
| Э50, Э50А | Св-10ГА, Св-08Г2С, Св-08Г2СЦ, ПП-АН8, ПП-АН3 | 490 | 215 |
| Э60 | Св-08Г2С*, Св-08Г2СЦ*, Св-10НМА, Св-10Г2 | 590 | 240 |
| Э70 | Св-10ХГ2СМА, Св-08ХН2ГМЮ | 685 | 280 |
| Э85 | – | 835 | 340 |
* Только для швов с катетом k 8мм в конструкциях из стали с пределом текучести 440 МПа и более.
Прочностные характеристики металла швов сварных соединений с угловыми швами приведены в табл. 2.7.
Глава 3
БАЛКИ И БАЛОЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
3.1. Балочные клетки
При проектировании конструкции балочного покрытия рабочей площадки цеха выбирают систему несущих балок, называемую балочной клеткой.
Рис. 3.1. Типы балочных клеток:
а – упрощенный; б – нормальный; в – усложненный
В рабочих площадках производственных зданий применяют три типа балочных клеток: упрощенный, нормальный и усложненный (рис. 3.1). В упрощенной балочной клетке нагрузки передаются через настил на балки настила, опирающиеся на стены или другие несущие конструкции. Нормальный тип включает главные балки и опирающиеся на них балки настила, непосредственно поддерживающие настил. В усложненном типе добавляются вспомогательные балки, укладываемые на главные, на них опираются балки настила и настил. Для уменьшения трудоемкости изготовления балочной клетки, балки настила и вспомогательные балки обычно принимают прокатными. В качестве настила используются стальные листы или железобетонные плиты.
Тип балочной клетки устанавливается в зависимости от значения технологических нагрузок, расстояний между колоннами (пролета и шага) и обосновывается технико-экономическими расчетами.
Пространственная неизменяемость и жесткость рабочей площадки обеспечиваются связями между колоннами в продольном и поперечном направлениях, связями между балками, распорками.
3.2. Расчет изгибаемых элементов в упругой стадии и
с учетом развития пластических деформаций
Расчет конструкции обычно состоит из следующих этапов: установление расчетной схемы, сбор нагрузок, определение усилий в элементах конструкции, подбор сечений и проверка напряженно-деформированного состояния конструкции в целом, ее элементов и соединений с целью не допустить ни одного из предельных состояний.
Согласно Своду правил [8] элементы конструкций подразделяются на три класса в зависимости от напряженно-деформированного состояния расчетного сечения (табл. 3.1):
Таблица 3.1
Классы напряженных состояний сечений при изгибе
| Распределение нормальных напряжений сечения классов | ||
| 1 | 2 | 3 |
 | | |
1-й класс – напряженно-деформированное состояние, при котором напряжения в сечении не превышают расчетное сопротивление стали σ ≤ Ry(упругая работа сечения);
2-й класс – напряженно-деформированное состояние, при котором в одной части сечения σ < Ry, а в другой σ = Ry (упруго-пластическая работа сечения);
3-й класс – напряженно-деформированное состояние, при котором по всей площади сечения σ = Ry (пластификация всего сечения, условный пластический шарнир).
Класс напряженного состояния сечения при проектировании следует назначать в зависимости от допустимых пластических деформаций, целесообразных размеров сечения элемента в целом, толщины стенок и поясных листов. Следует учитывать назначение конструкции, характер нагрузок и воздействий, опасность хрупкого разрушения, агрессивность среды, конструктивные ограничения, степень огнестойкости и другие факторы.
Расчет на прочность балок в упругой стадии работы сечения выполняют по формулам:
– при действии момента в одной из главных плоскостей
,где Mmax– максимальныq изгибающий момент от расчетной нагрузки;
Wn,min – момент сопротивления ослабленного сечения;
– при действии в сечении поперечной силы
где Q – максимальная поперечная сила от расчетной нагрузки;
I – момент инерции сечения;
S – статический момент сдвигаемой части сечения относительно нейтральной оси;
tw – толщина стенки.
При изгибе в двух главных плоскостях проверку сечения проводят по формуле
где Mx и My –моменты относительно осей соотвественно x-x и y-y;
Ix,n и Iy,n – моменты инерции относительно главных осей ослабленного сечения;
xиy– координаты рассматриваемой точки сечения относительно главных осей.
Расчет на прочность разрезных балок в упругопластической стадии работы двутаврового сечения из стали с нормативным сопротивлением Ry ≤ 440 МПа, несущих статическую нагрузку, при передаче нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный (плоский металлический настил, железобетонные плиты и т.п.), и при ограничении касательных напряжений в месте максимального момента = Q/Aw 0,9Rs (кроме опорных сечений) при изгибе в плоскости наибольшей жесткости (Ix > Iy) относительно оси x
-xвыполняют с учетом развития пластических деформаций в узкой локализованной зоне по формуле
гдеMx– максимальный изгибающий момент, действующий в плоскости наибольшей жесткости;
c1– коэффициент, учитывающий резерв несущей способности изгибаемого элемента, обусловленный пластической работой материала. Он зависит от формы сечения, отношения площадей поперечного сечения пояса и стенки αf = Af/Aw, принимается: c1 = c при 0,5Rs(влияние касательных напряжений на переход в предельное состояние считается несущественным), где с определяется по табл. 3.2; c1= 1,05βс = 1,05с
при 0,5Rs< 0,9Rs, (зависит от значения средних касательных напряжений в сечении = Q/(twhw), здесь α – коэффициент, равный 0,7 для двутаврового сечения, изгибаемого в плоскости стенки; α = 0 для других типов сечений; tw и hw – толщина и высота стенки.
Таблица 3.2
Значения коэффициентов с, (cx), cy
| Коэффициет | αf = Af/Aw | |||
| 0,25 | 0,5 | 1,0 | 2,0 | |
| с (сx) | 1,19 | 1,12 | 1,07 | 1,04 |
| сy | 1,47 | |||
При наличии ослаблений стенки отверстиями для болтов значения касательных напряжений определяются с учетом ослаблений (следует умножить на коэффициент ослабления α = а/(а – d), где а – шаг отверстий; d– диаметр отверстия).
Для элементов, изгибаемых в двух главных плоскостях, проверка прочности сечения ведется по формуле
при ограничении касательных напряжений условием
0,5Rs. Значения коэффициентов cxи cy, учитывающих развитие пластических деформаций, принимается из табл. 3.2.
При расчете сечения в зоне чистого изгиба, где зона пластических деформаций большой протяженности, вместо коэффициента c1 принимают
с1m= 0,5(1 + c1).
Для балок, рассчитываемых с учетом пластических деформаций, расчет на прочность в опорном сечении (при Mx = 0) выполняют по формуле
где Qx – максимальная поперечная сила на опоре;
h – высота сечения балки.
При ослаблении стенки отверстиями для болтов левую часть формулы умножают на коэффициент ослабления α.
Расчет на прочность балок переменного сечения с учетом развития пластических деформаций следует выполнять только для одного сечения с наиболее неблагоприятным сочетанием усилий M и Q; в остальных сечениях учитывать развитие пластических деформаций не допускается.
3.3. Расчет плоского стального настила
Конструкция несущего настила состоит из стального листа, уложенного на балки настила сверху и приваренного к ним. Для стационарного настила чаще всего применяют плоские листы толщиной 6 – 14 мм из стали класса C235. Исходя из несущей способности этих листов, пролет настила lн, определяемый расстоянием между балками настила а1, принимается в пределах 0,6 – 1,6 м.
Настил, имеющий достаточную толщинуtн и соотношение пролета настила к толщине lн/tн < 40, рассчитывается на поперечный изгиб как плита без распора, относительно тонкий настил при соотношении lн/tн > 300 работает как мембрана только на осевое растяжение. Для восприятия распора требуются неподвижные опоры. Листовой настил с соотношением пролета к толщине 40 ≤lн/tн ≤ 300 занимает промежуточное значение между плитой и мембраной, работает на изгиб с растяжением.
Для расчета стального настила, изгибаемого по цилиндрической поверхности, вырезается полоска единичной ширины, работающая на изгиб от момента Мmax и растяжение от усилия Н, вызванные поперечной равномерно распределенной нагрузкой