Проектирование и производство сварных конструкций

Размер m — длина участка вырезанной полки, зависит от ширины полки главной балки и может быть определен, как, мм Размер f — глубина выреза балки настила, зависит от толщины пояса главной балки tf и определяется, мм:

где kf — катет шва, приваривающего ребро жесткости к поясу главной балки, мм.

Размер k — расстояние между вертикальной осью болтового соединения и краем стенки балки настила — должен быть увязан с шириной ребра жесткости и диаметром отверстия под болты, принятых для сопряжения балок настила и главных балок, таким образом, чтобы.

и ,.

Принимаем n=35мм k=35мм Количество отверстий зависит от принятого количества болтов, необходимых для восприятия опорной реакции балки настила. При разбивке горизонтальных осей болтового соединения необходимо соблюдение соотношений.

.

Принимаем а=70мм b=50мм.

6. Монтажный узел главной балки Монтажный узел главной балки должен быть решен на высокопрочных болтах (ВП), одинаковых для полок и стенки.

1) Задаем диаметр ВП болтов, маркой стали и способом обработки поверхности: принимаю =20 мм — диаметр болта;

марка стали 40Х «селект»,.

способ обработки поверхности: дробоментный способ регулирования натяжения болтов: по углу поворота.

2) Определяем несущую способность соединения, стянутого одним ВП болтом.

где Rbh=0,7 Rbun — расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта.

Rbun=1100 МПа — наименьшее временное сопротивление болта разрыву, принимаемое по табл. 61*.

Аbh=3,14 см2- площадь сечения болта нетто, определяемая по табл. 62*.

μ=0,42 — коэффициент трения, принимаемый по табл. 36* в зависимости от способа обработки поверхности ;

γb =1,0 — коэффициент условий работы соединения, зависящий от количества болтов n≥10.

γh =1,02 — коэффициент надежности соединения, принимаемый по табл. 36*.

3)Определяем продольное усилие Nf, действующее в ВП болты в полках.

кН, где Mf — изгибающий момент, воспринимаемый полками, кНм,.

кНм, где Mmax=2339,62кНм — максимальный изгибающий момент в середине главной балки, кНм,;

Mw=444,52кНм — изгибающий момент, приходящийся на стенку, который определяется по формуле, кНм, где Iw=117 077 — момент инерции стенки главной балки, см4;

Ix, факт=593 285 — момент инерции балки полного сечения относительно оси х, см4.

4) Определяю количество болтов для полки в полустыке:

Количество болтов в полках должно быть четное.

где k=2 — количество плоскостей трения соединяемых элементов (аналогично плоскостям среза); γс=1 — коэффициент условий работы конструкции.

Усилие натяжения Рbh высокопрочного болта определяется из выражения Рbh= Rbh · Аbh=77∙3,14=242 кН.

5) в стенке болты в стенке воспринимают изгибающий момент, приходящийся на стенку Mw. При двух вертикальных рядах болтов в полунакладке количество болтов в одном вертикальном ряду k можно определить в зависимости от параметра (по табл. 3. Параметр (определяется по формуле:

.

где hmax =hw-200 мм=112−20=92см — расстояние между крайними горизонтальными рядами болтов.

Количество болтов в зависимости от коэффициента Таблица 3.

0.357 0.321 0.292 0.267 0.246 0.227 0.212 0.198 0.186 0.175 k 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15.

k =8 болтов в ряду Расположение высокопрочных болтов в полках.

Количество болтов в полках должно быть четное. При небольшом количестве болтов их целесообразно располагать двумя продольными рядами.

Расстояния a и b (см. рис. 18) следует принимать минимально возможными, чтобы не увеличивать длину поясных накладок, т. е. b ≥ 2 do и a ≥ 2.5 do,.

Принимаем а=60мм b=50мм где do =21мм- диаметр отверстия под ВП болт.

. При этом длина накладок lн и полунакладок определяется мм, Количество болтов n=10шт.

где n на единицу меньше количества поперечных рядов.

Поперек сечения болты следует расположить посередине каждого свеса пояса, проверив при этом соотношение .

Принимаем cf =.

Расположение высокопрочных болтов в стенке.

Размер d (см. рис. 19) определяется по формуле.

.

где hmaxф — расстояние между крайними горизонтальными рядами, определено в расчетной части. hmaxф= f (k-1)=130*7=910мм При известном количестве болтов в одном вертикальном ряду k (определено расчетом), размер f, мм, вычисляется как.

.

Длина накладок на стенке может быть получена, мм:

.

Чтобы не увеличивать ширину накладки, расстояния a и b следует принимать минимально возможными, а значит, ширину накладок на стенке можно рассчитать следующи м образом.

мм.

Размер bн, см необходимо округлить до целого числа.

Рис.

13. Монтажный стык главной балки на высокопрочных болтах:

а — фасад; б — разрез а.

Рис.

14. Концевая часть отправочной марки главной балки под монтажный стык:

а — фасад; б — вид сверху Узел 4- Сопряжение полки и стенки балки.

T — сдвигающая сила, воспринимаемая сварными швами, соединяющими стенку и полки (на 1 см длины шва):

;

— поперечная сила из расчета главной балки имомент инерции полки, см геометрические характеристи уменьшенного сечения балки.

— Принимаю сварку автоматическую проволокой Св08А, шов в лодочку Определяем = 180МПа — принимается по табл. 56.

Принимаем для данного материала из стали С245 = 166,05мПа.

— расчетное сопротивление условному срезу углового шва по металлу границы сплавления, определяемое по =370мПа, принимаемое по табл. 51* СНиП II-23−81*.

По табл. 34 СНиП II-23−81* определяем коэффициенты, учитывающие глубину проплавления и для шва в лодочку В первом приближении принимаем минимальный катет шва, по табл.

Находим менее прочное сечение (металл шва или металл границы сплавления) =162 < = 174,3.

Менее прочным оказался металл границы сплавления:

Условие прочности швов, соединяющих стенку и полку:

; и 8 принять четным.

Определяем катет шва:

Заключение

.

В данной работе мы рассмотрели:

— Компоновку балочной ячейки;

— Расчет прокатной балки настила;

— Составление расчетной схемы ;

— Определение усилий.

Проверили балки по I группе предельных состояний (проверки прочности), провели проверку общей устойчивости, проверку местной устойчивости элементов сечения балки.

Проверили по II группе предельных состояний (проверка предельного прогиба).

Запроектировали узлы сопряжения балок.

Методические указания к РГУ по курсу ‘Металлические конструкции'. Новосибирск: НГАСУ, 1998.

СНиП II-23−81*. Стальные конструкции / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2003. — 90 С.

СНиП 2.

01.07−85*. Нагрузки и воздействия. — М.: ФГУП ЦПП, 2007. — 44 с.

Металлические конструкции: Общий курс: Учеб. для вузов / Г. С. Веденников, Е. И. Беленя, В. С. Игнатьева и др.; Под ред. Г. С. Веденникова. — 7-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1998. — 760с.: ил.

Металические конструкции. В 3 т. Т 1. Элементы конструкций / В. В. Горев, Б. Ю. Уваров, В. В. Филипов и др.; Под ред. В. В. Горева. — 3-е изд., стер. — М.: Высш.

шк., 2004. -551 с.: ил.

Рис. 1. Схема ячейки балочной клетки Рис.

2. Расчетная схема балки настила.

Рис. 3. Схема ячейки балочной клетки Рис.

4. Расчетная схема главной балки Рис. 5 полное сечение балки Рис. 5. Изменение сечения балки по длине Рис. 6. Уменьшенное сечение балки.

Рис.

7. Эпюры нормальных и касательных напряжений в сечении балки Рис.

8. Опорный узел главной балки при опирании на колонну сбоку;

а.

б Рис. 11. Узел сопряжения балки настила и главной балки в одном уровне.

б.