- •Металлические конструкции Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу “Металлические конструкции” для студентов специальности 290300 пгс
- •Введение
- •1. Состав курсового проекта
- •Содержание расчетно-пояснительной записки
- •Часть 1. Проектирование элементов рабочей площадки.
- •Часть 2. Компоновка каркаса и расчет фермы.
- •1.2. Содержание листов чертежей
- •2.1.2. Расчет балки настила
- •2.1.3. Расчет вспомогательной балки
- •2.2. Расчет сварной главной балки
- •2.2.1. Расчетная схема. Нагрузки. Усилия
- •2.2.2. Подбор сечения
- •2.2.3. Изменение сечения
- •2.2.4. Опорная часть
- •2.2.5. Конструктивное обеспечение устойчивости стенки
- •2.2.6. Проверки прочности, жесткости и устойчивости балки и ее элементов
- •2.3. Расчет колонны сплошного сечения
- •2.3.1. Расчетная схема. Усилия
- •2.3.2. Подбор сечения стержня колонны
- •2.3.3. Проверки жесткости, общей и местной устойчивости колонны и ее элементов
- •2.3.4. Конструирование и расчет оголовка
- •2.3.5. Конструирование и расчет базы
- •2.4. Конструирование и расчет узлов сопряжения элементов балочной клетки
- •2.4.1. Расчет прикрепления настила
- •2.4.2. Расчет узла этажного опирания балки настила на вспомогательную балку
- •2.4.3. Расчет и конструирование узла пониженного опирания балок
- •2.4.4. Конструирование равнопрочного монтажного (укрупнительного) узла главной балки
- •3.Компоновка каркаса
- •Сетка колонн
- •Компоновка поперечной рамы
- •Определение вертикальных размеров
- •3.2.2. Определение горизонтальных размеров
- •Компоновка ригеля
- •Компоновка связей между колоннами
- •3.5. Компоновка связей по покрытию
- •3.6. Компоновка торцового фахверка
- •Определение расчетных усилий в стойке рамы
- •Расчетная схема рамы
- •Нагрузки на поперечную раму
- •Постоянные нагрузки
- •Снеговая нагрузка
- •Крановые нагрузки
- •Ветровые нагрузки
- •4.3. Статический расчет рамы
- •5. Расчет фермы покрытия
- •5.1. Определение расчетной нагрузки и усилий в стержнях фермы
- •5.2. Подбор сечений стержней
- •5.3. Расчет и конструирование узлов фермы из парных уголков
- •Литература
- •Приложения
- •Оглавление
- •Металлические конструкции
2.2.5. Конструктивное обеспечение устойчивости стенки
В местах опирания вспомогательных балок (они в нашем случае крепятся сбоку) в главной балке, как правило, ставятся парные поперечные (вертикальные) ребра жесткости (рис. 6). Они обеспечивают как местную прочность стенки, так и ее устойчивость.

Рис. 6. Промежуточные ребра жесткости главной балки
При гибкости стенки
промежуточные ребра жесткости требуются
всегда (даже при отсутствии больших
местных сосредоточенных нагрузок). При
этом расстояние между ними (размера)
не должно превышать
.
Если
≤ 3,2 , то предельное расстояние между
ребрами равно
.
Ширина ребер, мм, принимается большей
из двух:
и
,
гдеd– диаметр
болтов, мм, крепления вспомогательных
балок.
Толщина ребер жесткости принимается
не менее толщины стенки вспомогательной
балки, не менее
и в соответствии с ГОСТ 19903-74*.
К стенке балки ребра привариваются двухсторонними угловыми швами с минимальным катетом [2].
2.2.6. Проверки прочности, жесткости и устойчивости балки и ее элементов
Для выполнения проверок подобранных размеров элементов поперечных сечений балки необходимо определить их геометрические характеристики для средней (основной) и приопорных (с измененным сечением) частей (см. рис. 4):
- площадь поперечного сечения средней части, см2
;
- момент инерции поперечного сечения средней части, см4
;
- момент сопротивления поперечного сечения средней части, см3
;
- площадь поперечного сечения зауженной части, см2
;
- момент инерции поперечного сечения зауженной части, см4
;
- момент сопротивления поперечного сечения зауженной части, см3
;
- статический момент зауженного пояса
относительно нейтральной оси, см3
;
- статический момент полусечения
зауженной части относительно нейтральной
оси сечения, см3
.
Проверка прочности балки в месте действия
максимального изгибающего момента
(в нашем случае в этом месте отсутствует
поперечная сила, а к поясам не
прикладываются сосредоточенные силы)
проверяется формулой
,
где
– определяется по табл. 66 [2].
Примечание: При наличии в сечении с максимальным изгибающим моментом поперечной силы (и (или) сосредоточенной силы, приложенной к поясу) необходимо обратиться к [1, 2, 7, 10].
Проверка прочности балки на срез в месте действия максимальной поперечной силы (у опоры) выполняется при соблюдении условия
.
Проверка прочности балки в месте
изменения ее сечения определяется
приведенными напряжениями в крайних
точках сечения стенки и выполняется по
формуле
,
где
- нормальное напряжение, кН/см2,
в крайних точках сечения стенки
;
- среднее по высоте стенки касательное
напряжение в ней, кН/см2
.
Проверка жесткости балки выполняется формулой
,
здесь
- принимается в см, а величины
и
- определяются по табл. 3 и 2 настоящих
указаний соответственно.
Проверка общей устойчивости балки необходима, если на ее верхний пояс не опирается (а значит и не крепится) настил. Выполняется она по формуле
,
где
- свободная (в горизонтальной плоскости)
длина балки. В нашем случае (если настил
приподнят над главной балкой) -
(или
шагу
вспомогательных балок).
Местная устойчивость сжатого пояса
сварной балки считается обеспеченной,
если соблюдается условие
.
При отсутствии сосредоточенных сил,
приложенных к верхнему поясу балки (в
нашем случае вспомогательные балки
крепятся к ребрам жесткости, поэтому
это условие соблюдается), и выполнении
условия
,
местная устойчивость стенки считается
обеспеченной. Если это условие не
выполняется, то необходима проверка
местной устойчивости всех отсеков
стенки по формуле
,
где
- среднее на длине расчетного отсека
(а*) сжимающее напряжение в стенке
(вблизи верхнего пояса), принимаемое
равным
;
- среднее на длине расчетного отсека
(а*) и по его высоте касательное
напряжение в стенке, принимаемое равным
;
а*- длина расчетного отсека стенки,
принимаемая равной:
при
и
при
;
- средний на длине расчетного отсека
изгибающий момент в балке, кНм;
- средняя на длине расчетного отсека
перерезывающая сила в балке, кН;
- момент инерции поперечного сечения
балки в расчетном отсеке, см4;
- критическое сжимающее напряжение
в стенке балки
;
- критическое касательное напряжение
в стенке балки, равное
;
- коэффициент, принимаемый равным 35,5
при непрерывном опирании настила на
балку и 30,0 - в случае, если настил рабочей
площадки к балке не крепится (т.е. на
нее не опирается);
- отношение большей стороны отсека к
меньшей (здесь за стороны пластики или
отсека стенки принимаются размерыаиhw,
из которых меньшую обозначим величиной d);
- минимальная гибкость отсека стенки
.
В курсовом проекте (при необходимости) достаточно проверить устойчивость одного отсека стенки – отсека, в котором выполнено изменение сечения поясов.
Согласно [2] балка считается запроектированной правильно, если по условиям прочности, жесткости и устойчивости левые части неравенств (условий) отклоняются (и только в меньшую сторону) от правых не более, чем на 5 %.
В случае невыполнения какого-либо условия необходимо ввести коррективы в размеры сечения и проверки повторить.
Нежелательным считается и существенное (в курсовом проекте более 20 %) отклонение в сторону запаса левых частей всех перечисленных условий. В этом случае также следует скорректировать сечение и проверки повторить.
