3.1. Проверка прочности и общей устойчивости главной балки

Проверим общую устойчивость в месте действия максимальных нормальных напряжений, принимая за расчетный пролет l_ef = 100 см - расстояние между балками настила. Условие устойчивости записывается в виде:

,

где l_ef – расчетная длина балки между связями, препятствующими поперечным смещениям сжатого пояса балки;

σ - коэффициент, означающий, что балка не испытывает пластической деформации.

b_f – ширина сжатого пояса (ширина полки);

t_f – толщина сжатого пояса (толщина полки);

h_ef – расстояние (высота) между осями поясных листов.

Проверим общую устойчивость в месте уменьшенного сечения главной балки (балка работает упруго и ):

.

проверки показали, что общая устойчивость балки обеспечена.

Проверка устойчивости стенки.

Определим необходимость укрепления стенки поперечными ребрами жесткости по п. 7.10 СНиПа II-23-81*. Так по СНиПу II-23-81* стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости, если значение условной гибкости стенки балки_w превышает 2,2.

Если λw больше 2,2 принимаем шаг балок настила равный 2хhw (максимальный шаг)

2,5 х hw = 400см

Ребра жесткости следует разместить таким образом, чтобы под каждой второй балкой настила было ребро жесткости.

Шаг ребер принимаем а х 2 = 11см

.

Т.к. расчет ведется в середине балки т=0 и σloc=0

Т.к. имеем монтажный стык 2-х отправочных элементов (разбиваем на 2 балки, т.к. перевозка таких длинных балок приведет к повышенным затратам) поэтому балка настила не ставится, в результате чего местное напряжение под балкой настила составит: σloc=0

Критическое напряжение в главной балке составит (коэффициент Сcr принимаем из СНиП II-23-81):

Сcr=33

Максимальное нормально-направленное напряжение в балке:

σmax= σx=23.676

исходя из этого, формула приобретает вид:

.

Если условие не выполняется, уменьшаем шаг поперечных ребер.

Условие выполнено.

3.2. Расчет поясных швов главной балки

Расчёт поясных швов главной балки:

Расчёт поясного шва сводится к определению катета сварного шва (если длина балки известна).

При расчёте нам потребуются следующие значения: (βхRw)-берём минимальное значение, полученное при расчете по металлу шва и по границе сплавления:

β - коэффициент проплавления шва который зависит от вида сварки, типа соединения, марок свариваемых изделий, марок элекродов и т.д.

β = 0,7

Расчётное сопротивление сварного шва, принимаем меньшее:

Rw = 16.5 кН/см, берём по границе сплавления (при расчете по металлу шва Rw=18)

- (статический момент полки)

- местное напряжение в шве балки, где F -сила, действующая от балки настила она равна 2-м поперечным силам от балок настила в местах их опирания на главную балку:

Qmaxбн = 2 х qбн х а = 251,541 кН;

F = 2Qmaxбн = 503,082 кН;

Lloc = bбн + 2 х tf = 19 см;

n = 2 при двухсторонних швах;

3.3. Расчет опорного ребра главной балки

Толщину опорного ребра (tр) выбираем из условия возможного смятия ребра, для чего нам потребуется найти требуемую площадь опирания ребра:

расчётное сопротивление стали балки смятию для стали С-245 принимаем по СНИП II-23-81 "Стальные конструкции" таблица1:

кН/см²,

где по табл. 51 СНиП II-23-81* для стали С245 определим временное сопротивление стали разрыву R_un = 38 кН/см²; по табл. 2* СНиП II-23-81* для стали по ГОСТу 27772-88, находим, что коэффициент надежности по материалу _m = 1,025.

Найдем требуемую площадь опорного ребра:

см².

Уже принятая ширина пояса b_fx = 36 cм, следовательно толщину ребра определим, как

см,

принимая окончательно t_p = 1,0 см.

Тогда : см², сечение подобранного торца балки проходит проверку на смятие.

Проверим опорный участок балки на устойчивость из плоскости балки, как условного опорного стержня, включающего в площадь своего сечения опорные ребра и часть стенки балки шириной b_w.

см.

Площадь расчетного сечения опорной части балки:

см².

Момент инерции сечения относительно оси z-z:

см⁴.

Радиус инерции сечения:

см.

Гибкость:

.

Условие устойчивости можно записать в виде:

,

где  = 0,962 - коэффициент продольного изгиба балки (по табл. 72 СНиПа II-23-81*),

кН/см² < R_y_c = 24 кН/см²,

то есть принятая опорная стойка главной балки устойчива.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОЛОНН

4.1. Расчетная схема и расчетная длина колонны

В качестве расчетной схемы выберем колонну, шарнирно закрепленную с двух сторон. Найдем фактическую длину колонны l, при высоте фундамента 500 мм:

см.

Расчетная длина колонны равна: см.

где  - коэффициент расчетный длины, определяется по табл. 71,а СНиПа II-23-81*.

4.2. Определение продольной силы в колонне, выбор типа сечения колонны

Продольная сила в колонне составит:

N = 2Qmax +0,8·l_k = 3037.691кН, используем колонну сплошного типа сечения. Примем, что сечение будет двутавровым, сваренным из трех листов.

4.3. Подбор сечения, проверка общей устойчивости колонн и местной устойчивости стенки и полок

Продольная сила в колонне: N = Qmax x 2 + 0.8 x k = 3037.691 kH

Материал колонн – сталь С-245. Для нее по табл. 51 СНиПа II-23-81* определим, что расчетное сопротивление растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести R_y = 24 кН/см².

По формуле 7 СНиПа II-23-81* имеем, что:

Найдем по формуле:

Примем x = 70, тогда  = 0,754, из таблицы 72 СНиПа находим требуемую площадь:

см².

Компонируем размеры поперечного сечения: конструируем колонну в виде сварного двутавра требуемая ширина полок для двутавра:

k1 = 0,24

λ y = λx x 1.5 = 105

bf = 30

Рис.8 Сечение колонны со сплошной стенкой.

Высоту стенки назначаем по имперической формуле:

тогда согласно табл. 27 СНиП II-23-81* получим, что:

см,

принимаем t_w = 1.8; t_f = 1.8; h_w = 40;

Проверяем высоту полок устойчивость полки:

Условие выполнено.

Находим площадь стенки:

см²

Необходимая площадь поясов равна:

см²

Определяем площадь принятого сечения колонны:

см²

Находим толщину пояса:

см

Принимаем cм.

Проверим местную устойчивость полки колонны по табл.29 СНиП II-23-81*:

Условие выполнено.

Находим общую площадь:

см²,

Проверяем напряжение по подобранному сечению,определяем коэффициенты фи по подобранному сечению:

см⁴

см⁴

_{Условие выполнено.}

Проверим местную устойчивость стенки колонны.

hef=60+0.8=60.8см

Стенка колонны устойчива, если условная гибкость стенки:

меньше или равна предельной условной гибкости:

Условие выполнено.