Конструкция и расчет балок составного сечения (сварной двутавр).
В тех случаях, когда требуются конструкции, жесткость и несущая способность которых превышает возможности прокатных профилей, используют составные балки. Они могут быть сварными и реже клепанными. Наибольшее применение получили балки двутаврового симметричного сечения (рис. а), реже несимметричного сечения (рис.б). Такие балки состоят из трех элементов: верхнего и нижнего поясов, объединенных тонкой стенкой. Перспективными являются сечения в виде двутавра, в качестве полок которого используют прокатные тавры(рис. в) и холодногнутые профили (рис. г).
Особенности конструирования составных балок:
Определение высоты балки:
1. Условия: - определение минимальной высоты балки (условие жесткости);
- определение оптимальной высоты балки (расход материала);
2. Определение толщины стенки балки.
3. Определение размеров поясов.
4. Определение геометрических характеристик принятого сечения балки (A, I, W, S).
5. Проверка прочности, устойчивости и жесткости.
Стержень сквозной колонны колонны обычно составляют из 2 ветвей, соединенных решеткой. Основной тип решетки-раскосная, треугольная. Колонны крайних рядов проектируют несимметричного сечения с наружной ветвью швеллерной формы для удобства примыкания стены. Ассиметричные колонны применяют также в тех случаях, когда расчетные усилия в ветвях значительно различаются. Колонны крайнего ряда прректируют симметричными. Решетку размещают в 2 плоскостях, из одиночных уголков и центрируют на оси ветвей, угол наклона раскосов 40..450.
|
|
Расчет проводят в 2 этапа: на 1-м выполняют приближенный расчет, с помощью которого назначают площади поперечных сечений ветвей, рассматривая их как самостоятельные центрально сжатые стержни, шарнирно подкрепленные в узлах решетки. На 2-м этапе проверяют устойчивость сквозного стержня в целом.
Расстояние между ветвями назначают из условия жесткости с учетом технологических требований и унифицированных привязок.
Продольные усилия в ветвях колонн определяют по формулам:
N,M-расчетные значения при i и j комбинациях нагрузок, опасных для каждой ветви, y1 y2 –расстояния от центра тяжести сеч. до ц.т. ветви. Поскольку положение центра тяжести колонны неизвестно, в первом приближении можно принять у1=0,45h0, у2=0.55h0.
После определения расчетных усилий в ветвях назначают площади их поперечных сечений из расчета на устойчивость каждой из них как центрально сжатого стержня в обеих плоскостях.
Расчет раскосов-см вопрос78а.
Для проверки устойчивости сквозного стержня в целом находят приведенную гибкость по табл 7 СНиП.
Определение минимальной высоты (из условия жесткости):
|
|
Где fu – из табл. 19 СНиП Нагрузки и воздействия, прогиб от нормативной нагрузки.
Далее выбираем из оптимальной и минимальной высоты бОльшую (вроде бы так) и определяем толщину стенки, исходя из условий прочности на срез, предельной гибкости и стандартизации толщин листового проката по формуле Журавского:
Где k зависит от формы сечения и для двутавра: 1,2 (в предположении, что всё сечение балки учавствует в восприятии силы Q); 1,5 (если мы считаем, что только стенка воспринимает поперечную силу).
Принимаем толщину стенки исходя из гибкости:
Подбор сечения поясов.
Минимальная необходимая площадь сечения:
Теперь мы можем задаться одной из величин полки (b или h) и определить другую. Рекомендации по выбору ширины полки:
bп=(1/3..1/5)hw, но не менее 180 мм (поскольку трудно будет выполнить узлы опирания вышележащих конструкций)
- существенно проявляется неравномерность распределений напряжений по ширине пояса;
- малая поперечная жесткость пояса (потеря общей устойчивости).
Также следует учитывать предельный относительный свес полки:
(в пределах упругих деформаций)
Где bef=(bf-tw)/2 – свес полки.
Также толщину полки желательно назначать в пределах и , поскольку в противных случаях проявят себя недостатки сварных швов при большой разнице толщин свариваемых элементов и низкое качество толстого металлопроката.
|
|
Подбор сечения стенки разобран в предыдущем вопросе (tw, hw).
Конструкции балочных клеток.
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.
Дата добавления: 2018-05-13; просмотров: 417; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!