- •4. Расчет вспомогательных балок.
- •5.2. Определение высоты ригеля.
- •5.3. Окончательный расчет ригеля.
- •5.4. Проверка местной устойчивости ригеля.
- •5.5. Проверка прочности поясных швов.
- •6. Назначение размеров опорно-концевой стойки и расчет прикрепления к ней
- •7.2. Подбор сечений элементов продольных связей.
- •7.2.1. Порядок подбора поперечного сечения сжатого стержня.
5.2. Определение высоты ригеля.
Подбор сечения составной балки начинают с определения высоты, от которой зависят все остальные параметры балки.
Высота составной балки определяются из условий жесткости и прочности.
Минимальную высоту сечения из условия обеспечения жесткости определяют по формуле:
где Ry(H) - расчетное сопротивление при изгибе листовой стали толщиной стали более 20мм;
lef - расчетный пролет;
Е -модуль упругости;
- коэффициент надежности по нагрузке (для гидростатической нагрузки равен 1, т.к. напор Н задается с учетом ветрового нагона);
- коэффициент, учитывающий влияние собственного веса на усилия в поясах ригеля и принимаемый равный 1,1;
- коэффициент, учитывающий увеличение прогиба, вследствие уменьшения высоты ригеля на опорах и принимаемый 1,8.
Оптимальную высоту балки определяют по следующей формуле:
Высота балки назначается не меньше , чем hmj„ Обычно для ригелей затворов принимается промежуточное значение между hom и hmm, по ближе к hom
Во всех случаях надо учитывать, что в сечение напорного пояса входит часть приваренной к нему обшивки, в результате чего полная высота ригеля равна:
где - толщина безнапорного пояса (не менее 20 мм);
- толщина напорного пояса (не мене 10 мм). Высоту стенки следует согласовать с размерами листов по сортаменту на толстолистовую сталь, которая идет на изготовление стенки.
Для поверхностных затворов высоту ригеля на опоре назначают
Толщина стенки должна быть согласована с имеющимися толщинами проката толстолистовой стали. Минимальная толщина стенки 10 мм.
Далее переходят к назначению размеров поясов.
Для назначения размеров поясов прежде всего определяют требуемый момент инерции балки:
Следовательно, требуемый момент инерции поясов равен
Площадь пояса:
Ширину безнапорного пояса ригеля можно определить по формуле:
Необходимо проверить местную устойчивость безнапорного пояса
м
Ширину напорного пояса определяют исходя из условия равенства площадей безнапорного и напорного поясов, так как в этом случае эпюра нормальных напряжений симметрична, т.е. пояса равно нагружены. При этом следует учитывать, что в состав напорного пояса включается часть примыкающей к поясу обшивки со свесами, равными:
5.3. Окончательный расчет ригеля.
Для выполнения окончательного расчета ригеля необходимо вычислить геометрические характеристики подобранного сечения по точным формулам сопротивления материалов. При определении геометрических характеристик ригель рассматривается как симметричная составная балка с поясами площадью (некоторую несимметричность из-за включения обшивки в состав напорного пояса можно не учитывать).
Таким образом, площадь поперечного сечения ригеля
Момент инерции ригеля в пролет
Фактический момент сопротивления ригеля в пролете равен:
где
Вес ригеля можно определить по формуле:
где - удельный вес стали равный 7,85 .104Н /м2
- 1,05…1,15 - строительный коэффициент.
Расчетная нагрузка от соответственного веса ригеля :
где - коэффициент надежности на нагрузке (для веса стали равен 1,05)
В результате к расчетному моменту от прочих нагрузок , рассчитанному ранее
прибавляется момент от собственного веса ригеля.
Таким образом, результирующий расчетный момент равен
Расчетная поперечная сила на опоре равна
Проверка прочности по нормальным напряжениям производится по формуле:
Проверка прочности по касательным напряжениям вычисляется с использованием зависимости:
где - максимальная поперечная сила на опоре.
- момент инерции ригеля на опоре.
tw - толщина стенки ригеля.
- статический момент инерции сечения на опоре, который может быть
в ычислен по формуле:
Проверка жесткости осуществляется с помощью соотношения:
При совместном действии нормальных и касательных напряжений материал ригеля находится в условиях сложного напряженного состояния. В этом случае приведенные напряжения должны удовлетворять следующему условию:
где - нормальное напряжение в стенке на уровне нижней грани полки;
Следует отметить, что при выполнении проверки прочности ригеля по приведенным напряжениям следует определять для одного и того же сечения.