2.5. Проверка и обеспечение устойчивости балки, сжатого пояса и стенки

В соответствии с п.5.16[1] устойчивость балки проверять не требуется, так как при схемах балочной клетки, предусмотренных заданиями на курсовой проект, верхний пояс закреплен настилом.

Устойчивость сжатого пояса обеспечена соотношением его ширины и толщины в процессе назначения размеров сечения.

Стенку балки в соответствии с п.7.10[1] следует укрепить поперечными ребрами жесткости, если h_W/t_W>3,2 .

Размещение ребер жесткости по пролету балки следует согласовать со схемой балочной клетки. При сопряжении балок в одном уровне обычно ребра устанавливаются в местах опирания БН на главную балку с тем, чтобы их можно было использовать для крепления балок настила. Если балки настила расположены слишком часто (менее чем через h_W), то ребра можно устанавливать не под каждой балкой, а через два-три расстояния между ними, но не реже чем через 2h_W (рис.11).

Ширина парного симметричного ребра b_h принимается не менее h_W/30+40мм, а одностороннего – h_W/24+50мм. Толщина ребра t_S

Принимается не менее 2b_h .

Рис. 11. Варианты установки ребер жесткости

Устойчивость стенки проверяется в предположении ее работы как прямоугольной пластинки а₁хh_W , ограниченной двумя соседними ребрами и поясами. В реальном проектировании делается проверка устойчивости каждого отсека стенки (от ребра до ребра). В курсовом проекте достаточно сделать проверку устойчивости стенки в месте изменения сечения балки по формуле

, (10), где __X)(h_W/2), =Q₁/(h_Wt_W). Значения M₁, Q₁, I_1,X найдены при расчете изменения сечения. Критические значения напряжений _CR и _CR на основании п.7.4[1] можно определить по формулам:

_CR=Ec_CR(t_W/h_W)²; _CR=E(6+4,5/²)(t_W/d)². Здесь d – меньшая сторона пластинки (а₁ или h_W); -отношение большей стороны пластинки к меньшей; c_CR=35,5.

2.6. Расчет соединения поясных листов со стенкой

Поясные швы (рис.12) препятствуют сдвигу полок относительно стенки вдоль балки от действия поперечной силы Q.

Рис. 12. К расчету соединения поясных листов со стенкой

Расчет швов ведется на максимальную поперечную силу (на опоре), Q_MAX, а толщина швов принимается постоянной по длине балки.

Расчетное сдвигающее усилие на единицу длины шва T=Q_MAXS_1f/I_1,X.

Шов рассчитывается на срез (условный) по двум сечениям: по металлу шва T/(2_fk_f) R_Wf и по металлу границы сплавления T/(2_Zk_f) R_WZ.

Расчетные сопротивления R_Wf и R_WZ принимаются по табл.П.2, коэффициенты _f и _Z – по табл.П.12. Катет поясного шва k_f назначается не менее значений, указанных в табл.П.3, которые зависят от толщины полки t_f.

2.7. Конструирование и расчет опорной части главной балки

Расчетом должны быть проверены опорные ребра на смятие, опорная часть балки на устойчивость и сварные швы, прикрепляющие опорное ребро к стенке балки (рис. 13). Рис. 13. Опорная часть главной балки:

а – с торцевым ребром; b – расчетная схема опорного ребра при проверке устойчивости

1. Сначала определяются размеры опорного ребра b_P и t_P из условия его прочности на смятие торцевой поверхности опорной реакцией главной балки F_ОП. Задавшись t_P=12…20мм, находят b_P F_ОП/(R_Pt_P), где F_ОП=qL/2, q – расчетная нагрузка на единицу длины главной балки; R_P – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (табл.П.1).

Ширина ребра должна быть не менее 200мм и соответствовать сортаменту на широкополосную универсальную сталь. Выступающая часть ребра принимается 15…20мм, но не более 1,5t_P.

2. Проверяется устойчивость опорной части балки из плоскости стенки как центрально-сжатой стойки, нагруженной силой F_ОП:

F_ОП/( A_ОП) R_Y, где А_ОП – расчетное сечение стойки, включающее сечение ребра и примыкающий к нему участок стенки шириной b₁=0,65t_W (рис.13). A_ОП=b_Pt_P+b₁t_W; -коэффициент продольного изгиба (табл.П.4) в зависимости от гибкости _Y=h_W/i_Y; i_Y=b_P/ - радиус инерции. Если условие устойчивости не выполняется, необходимо изменить размеры ребра и проверку повторить.

3. Проверяется местная устойчивость опорного ребра:

b_ef/t_P0,36 +0,1_Y, где b_ef=(b_P-t_W)/2

4 . Опорная реакция с ребра на стенку балки передается через вертикальные угловые швы (швы «а» на рис.13). Требуемый катет шва k_f,тр=(1/_f)F_ОП/(2x85R_Wf).

Катет шва назначают равным или более минимального конструктивного (табл.П.3).

Сварка выполняется, как правило, полуавтоматом с применением сварочной проволоки диаметром 1,4…2мм. В этом случае _f=0,9 при k_f=3…8мм и _f=0,8 при k_f=9…12мм.

Е сли _fR_WF>_ZR_WZ, то k_f следует определять по металлу границы сплавления, где _Z=1,05 при k_f=3…8мм и _Z=1 при k_f=9…12мм.