Определение катета сварного шва, соединяющего настил с балками настила
РАБОЧАЯ ПЛОЩАДКА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ
Задание на проектирование
Необходимо запроектировать балочную клетку рабочей площадки производственного здания по схеме, приведенной на рис. 1.1, со следующими исходными данными: пролет главной балки LБ1 = 11,5 м; пролет вспомогательной балки LБ2 = 6 м; пролет балки настила LБ3 = 3м; шаг балок настила Lн= 1,25м.
Нормативная временная длительная равномерно распределенная нагрузка на площадке Pln = 21,5 кПа. Колонны сквозные, с соединением на планках.
Опирание главной балки на колонну в уровне. Сопряжение вспомогательных балок с главными – сбоку. Класс бетона для фундаментов В15 . Коэффициент надежности по ответственности следует принимать по [8], коэффициенты надежности по нагрузке и сочетаний нагрузок – по [7], сталь для конструкций, тип электрода и сварочной проволоки – по [6].
Рис. 1.1
Расчет настила
По балкам площадки укладываем стальной настил с рифленой верхней поверхностью по ГОСТ 8568-77*. Расчетная схема настила приведена на рис. 1.2. Материал настила – сталь С235 (табл. В.1 [6]).
Рис. 1.2
Для выполнения расчета задаемся толщиной настила, которая зависит от величины нормативной временной длительной нагрузки на площадку Pln (табл.1.1).
| Таблица 1.1 | ||||||||||||
|
| ||||||||||||
| P l n ,кПа | £ 20
| 20 – 30 | 30 – 40 | ³ 40 | ||||||||
| t0,мм | 6 - 8 | 8 -10 | 10 -12 | 12 -14 | ||||||||
| Назначаем толщину настила t0 = 8мм. Постоянная нагрузка от собственного | ||||||||||||
| веса 1м2 настила толщиной t0 | ||||||||||||
| P n | = r × t | 0 | = 78,5 × 0,008 = 0,63 (кН/м2), | |||||||||
| d1 | ||||||||||||
где r = 7850кг/м3 – плотность прокатной стали (табл. Г.10 [6]). В настоящем пособии величины, приведенные в [6], принимаются без изменений, а для их перевода в другие единицы измерения используется часто применяемый на практике способ, при котором вместо фактической величины ускорения свободного падения используется его приближенное значение, равное 10м/сек2. Таким образом, r = 78,5 кН/м3.
Нормативная нагрузка, действующая на настил
q n = P l n + P d n1=21,5+0,63=22,13(кН/м2).
При приварке настила к балкам его требуемую толщину вычисляем по формуле (4.7) [1]:
| t наст ³ | 3,75 L н | , | ||||||||||||||||
| n + | 72 E | n3 q n | ||||||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||
| где L н
| = 125см – пролет настила (шаг балок настила); | |||||||||||||||||
| 1 | = | 1 | – |
| предельно допустимый относительный прогиб настила (табл. Е.1 | |||||||||||||
| n0 | 120 | |||||||||||||||||
| [7]); | ||||||||||||||||||
| E = | E | = |
| 20600 | = 22637,36 (кН/см2) | – | приведенный модуль упругости | |||||||||||
| 1 | 1 | -n 2 | 1 - 0,32 | |||||||||||||||
стали;
Е = 20600 кН/см2 – модуль упругости прокатной стали (табл. Г.10 [6]);
n = 0,3 – коэффициент поперечной деформации (Пуассона) (табл. Г.10 [6]).
| t наст ³ | 3,75 ×125 | = 1,21 | (см); | |||||||
| (123,753 × 22,13 ×10-4 ) | ||||||||||
| 123,75+ 72 × 22637,36 | ||||||||||
| Принимаем толщину настила t наст | = 14 мм. | |||||||||
| P n = r × t | 0 | = 78,5 × 0,008 =0,63(кН/м2). | ||||||||
| d1 | ||||||||||
| q1n = P n | + P n =0,63+21,5=22,1
| (кН/м2). | ||||||||
| l | d1 | |||||||||
Заключительный этап расчета настила – это определение катета сварного шва, крепящего настил к нижележащим конструкциям, однако этот расчет возможно выполнить после подбора сечения балки настила.
Подбор сечения балки настила
Расчетная схема балки настила приведена на рис. 1.3. Здесь и далее пролеты балок, указанные на рисунке 1.1, для сокращения письма будут обозначаться как L.Материал балки настила–сталь С245 (табл.В.1[6],в связи с тем,что нарабочую площадку действует только статическая нагрузка).
Погонные нагрузки, действующие на балку настила:
- нормативная
q n =(P d n +y l1 P l1n ) L н =(0,63+ 21,5)1,25=27,7(кН/м);
- расчетная
q = (P d n1g f 2 +y l1P l n g f1 ) L н g n =
= (0,63х1,05 +1х21,5х1,2)х1,25х1 = 33,075 (кН/м),
Рис. 1.3
где g f1 =1,2 (п. 8.2.2 [7]);
g f 2 =1,05 – коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса металлоконструкций (табл. 8.2 [7]);
ψ l1–коэффициент сочетаний(п. 6.3 [7]);
γ n=1,0 (п. 7,статьи16 [8]).
Максимальный изгибающий момент в балке
Требуемый момент сопротивления сечения балки вычисляем с учетом развития пластических деформаций, согласно п. 8.2.3 [1]:
|
|
|
где с x=1,1 – коэффициент для расчета на прочность с учетом развития пластических деформаций при изгибе, β=1 – коэффициент, зависящий от уровня
касательных напряжений в балке (значения коэффициентов принимаем предварительно);
R y =24кН/см2–расчетное сопротивление стали растяжению,сжатию,изгибу по
пределу текучести (табл. В.5 [6]);
g с =1,0 (табл. 1 [6]).
По сортаменту [5] принимаем Ι23Б1, имеющий следующие
| характеристики: | W | x | = 260,5 см3; I | x | = 2996 см4; P n = 0,258 кН/м; h = 230 мм; b | f | =110 | |||||
| d 2 | ||||||||||||
| мм; t w = 5,6 мм; t f | =9,0 мм; R =12 мм. | |||||||||||
| Нагрузки на балку настила с учетом ее собственного веса: | ||||||||||||
| - нормативная | ||||||||||||
| q n =(y | P n + P n ) L | + P n | = (21,5 +0,63) ×1,25 + 0,1258 = 27,9 (кН/м); | |||||||||
| l1 l | d1н | d 2 | ||||||||||
| - расчетная | ||||||||||||
|
|
| |||||||||||
| 2 | 2 | |||||||||||
Уточненный максимальный изгибающий момент в балке
| M max | = | qL2 |
| = | 33,35 × 32 | =37,5 (кНм) | ||||||
|
| ||||||||||||
| 8 | 8 | |||||||||||
| и максимальная поперечная сила | ||||||||||||
| Q | = | qL | = | 33,5 × 3 | = 50,03 (кН). | |||||||
|
| ||||||||||||
| max | 2 | 2 | ||||||||||
| В расчетном сечении | с M x=M max поперечная сила Q = 0 | (касательное | ||||||||||
| напряжение в расчетном сечении t = 0 ). | Согласно п. 8.2.3 [1], | при t £ 0,5 R s | ||||||||||
коэффициент β=1, а значение коэффициента c x следует определять по таблице Е.1 [6] в зависимости от отношения площадей полки и стенки двутавра.
| Здесь R = 0,58R | y | = 0,58 × 24 =13,92 (кН/см2) – расчетное сопротивление стали | |
| s |
сдвигу (табл. 2 [1]);
| A f | = | b f | t f | = | 11× 0,9 | = 0,94 | – отношение площади полки к | |
| A w | (h - 2 t f | - 2 R) t w | (23-2× 0,9 - 2 ×1,2) × 0,56 | |||||
площади стенки балки настила, откуда с х=1,076.
Согласно примечанию 2 таблицы Е.1 значение с х не должно быть больше 1,15γ f, где γ f – коэффициент надежности по нагрузке, определяемый как отношение расчетного значения (по значению изгибающего момента) нагрузки к нормативному. В нашем случае имеем 1,15γ f=1,15·33,35/27,9=1,38>1,38, поэтому оставляем с х без изменения.
Проверка подобранного сечения
Проверяем подобранное сечение на прочность по формуле (50) [6]:
| M x | £ 1; | |||||
| c x b W x R y g c | ||||||
| 37,5 ×100 | = 0,56 < 1 – условие выполняется; | |||||
| 1,076 ×1× 260,5 × 24 ×1 | ||||||
Прочность в опорном сечении балки проверяем по формуле (54) [6]
| Qmax | £ 1; | |||||
| A w R s g c | ||||||
| 50,03 | = 0,34 < 1– условие выполняется. | |||||
|
| ||||||
| 0,56 × (23,0-2 × 0,9- 2 | ×1,2) ×13,92 ×1 | |||||
Прочность балки настила на опоре должна проверяться также по формуле (46) [6], однако это возможно сделать только после подбора сечения вспомогательной балки.
Проверяем подобранное сечение на жесткость: - относительный прогиб балки настила
| f | 5q n L3 | é | f | ù | |||
| = | £ ê | ú , | |||||
| L | 384EI x | ê L | |||||
| ë | û | ||||||
| где | é f | ù | = | 1 | – предельно допустимый относительный прогиб балки настила, | ||||||||
| ê | ú | ||||||||||||
| ê L | ú | 150 | |||||||||||
| ë | û | ||||||||||||
| определяемый по табл. Е.1 [7] с учетом примечания 2 данной таблицы; | |||||||||||||
| f | = | 5 × 0,279 × 3003 | = 1/630 < 1/500 – условие выполняется. | ||||||||||
| L 384 × 20600 × 2996 | |||||||||||||
Так как нагрузка на балку настила передается через стальной настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный, то , согласно п. 8.4.4 и 8.4.6 [6], устойчивость балки настила проверять не требуется.
Помимо выполненных выше проверок в разделе 8.5 [6] приводятся требования по проверке местной устойчивости стенок и поясных листов балок.
В связи с тем, что при формировании сортаментов прокатных двутавров размеры последних назначаются таким образом, чтобы местная устойчивость элементов балок была обеспечена, в рамках курсового проекта проверки прокатных двутавров по разделу 8.5 [6] не производятся.
Определение катета сварного шва, соединяющего настил с балками настила
Крепление настила к балкам выполняем ручной сваркой электродами типа
Э 42(табл.Г.1 [6]).При приварке в настиле возникает распор Н 0,которыйопределяем по формуле (4.8) [1]:
где γn=1,0 – коэффициент надежности по ответственности (п. 7, статьи 16 [8]), g f1 =1,2 – коэффициент надежности по нагрузке (п. 8.2.2 [7]).
Катет углового шва, прикрепляющего настил к балкам, определяем согласно п. 14.1.16 [6]:
- по металлу шва
| k f | ³ | H 0 | = | 6,07 | = 0,48 | (см); | |||||||||||
| b f | l w R w f | g c | 0,7 ×1×18 ×1 | ||||||||||||||
| - по металлу границы сплавления | |||||||||||||||||
| k f | ³ | H 0 | = | 6,07 | = 0,38 | (см), | |||||||||||
| b z l w R w z | g c | 1×1×16,2 | ×1 | ||||||||||||||
| где b f | = 0,7 ; | b z =1,0 – коэффициенты для ручной сварки (табл. 39 [6]); | |||||||||||||||
| l w =1см–расчетная длина шва; | ||
| R =18кН/см2–расчетное сопротивление сварных угловых швов срезу по | ||
| wf | ||
| металлу шва (табл. Г.2 [6]); | ||
| R | = 0,45R | = 0,45 × 36 =16,2 (кН/см2) – расчетное сопротивление сварных |
| wz | un | |
| угловых швов срезу по металлу границы сплавления (табл. 4 [6]); | ||
| R | = 36кН/см2 – временное сопротивление стали С235 разрыву (табл. В.5 [6]); | |
un
g c =1,0 – коэффициент условий работы (табл. 1 [6]).
Согласно п. 14.1.9 [6], катет углового шва должен быть не менее указанного
в табл. 38 [6] для нахлесточного углового сварного шва при ручной дуговой сварке и толщинах соединяемых элементов t наст = 14мм, t f = 9мм. Принимаем k f =4мм.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 532; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!