16.1. Як визначають розрахункові опори зварних стикових швів?

16.2. Призначення поперечних ребер жорсткості, які підкріпляють стінки балок. Коли їх постановка є обов’язковою? Правила їх розміщення, розрахункові перевірки.

16.3. Спроектувати опорну плиту бази центрально-стиснутої наскрізної колони з двох швелерів №40 при таких даних :N =3000 кН, R_f = 1,2 х R_б = 7,8 МПа, сталь С235. Відстань між гранями стінок швелерів – 420 мм.

17.1. Які фактори необхідно враховувати при розміщенні ребер жорсткості в балках? Яким чином розміщення ребер впливає на стійкість стінок (полиць)?

17.2. Накреслити 3-4 варіанти оголовків центрально-стиснутих колон і надати розрахунок їх деталей.

а. Суцільна колона.

б. Наскрізна колона.

17.3. Знайти розміри опорної плити бази суцільної центрально-стиснутої колони за такими даними:N = 2800 кН; R_ф = 1,2 хR_б=7,8 МПа. Сталь – С235. Переріз колони: h_w х t_w= 400х10; b_f х t_f= 400х20.

18.1. Поясніть природу коефіцієнтів надійності при розрахунку МК за граничними станами. Що враховують ці коефіцієнти?

18.2. Охарактеризуйте різні рішення центрально-стиснутих колон; типи їх перерізів, принципи їх розрахунку.

18.3. Розрахувати та сконструювати опорне ребро балки та вузол обпирання її на наскрізну колону. Розміри балки: h_w х t_w = 1400х10, b_f х t_f= 300х20. Опорна реакція – 2000 кН, матеріал балки і колони – С255.

Нилов стр 225

19.1. Поясніть суть граничних станів конструкцій. Чому розрахунок за І и П групою граничних станів ведуть відповідно за розрахунковими та нормативними навантаженнями.

19.2. Типи баз колон. Їх розрахунок і конструювання.

База з траверсами. площа бази плити:

Беремо конструкцію бази з траверсами товщиною траверси t_тр=12 мм. ширина плит з конструктивних міркувань.

Необхідна довжина плити: Беремо плиту бази розміром …х…, при цьому напруження під плитою

Для визначення товщини плити обчислимо згинальні моменти на різних ділянках:

Ділянка 1 оперта на 4 боки, відношення сторін , коефіцієнт ( див. табл. 5.6.Нілов), згинальний момент

Ділянка 2 оперта на 3 боки, відношення сторін <0,5 тому згинальний момент обчислюємо як для консольної ділянки

Консольну ділянку не перевіряємо, бо вона має менший звіс

Визначимо товщину плити

Приймаємо плиту товщиною t_пл=…. мм. (з листа товщиною … мм мінус 2 мм на стругання).

Кріплення траверс до віток колони виконується напівавтоматичним зварюванням зварювальним дротом Св-08А з R_wf=180МПа, R_wz =0,45МПа , R_un=0,45x370=166,5МПа, _f=0,7; _z=1,0. Відтоді як виконується умова:

, обчислюємо тільки за металом шва.

При 4 швах необхідний мінімальний катет шва

Беремо

Знаходимо висоту траверси:

Приймаємо висоту траверси h_tr=…. мм

Вважаємо що торці колони і траверси, а також поверхня плити стругані. В цьому випадку навантаження від колони і траверс на плиту передається через поверхні контакту а їх прикріплення до плити здійснюємо кутовими швами з мінімальним катетом .

19.3. Розрахувати та законструювати монтажний стик полок складеної балки на високоміцних болтах зі сталі 38ХС “селект2 (R_вh=945 Н/мм²⁾). Переріз балки : h_w х t_w=1400х10; b_f х t_f=480х20. М=5000 кНм. Сталь С345.

(21-22) 20.1. Принципи перевірок загальної стійкості колон і балок. Поясніть фізичну суть розрахункових формул.

Втрата загальної стійкості балок виявляється в порушені плоскої ферми згину і виникненні крутил. деформ. Наявність вязів, перешкоджаючих гориз. переміщ. стисненого поясу балки, тобто виникненню крутил. деформ., підвищує загальну стійкість балки. Загальна стійкість балок, матеріал яких працює в області пружних деформ., завжди буде забезпечена і не потребує перевірки, якщо: 1.Навантаження передається через суцільний настил, що безперервно опир. на стиснен. пояс балки і також безперервно з ним пов'язаний. 2.При закріп. стисненого поясу від горизонтал. перем. В окремих точках, якщо відношення розрахункової довжини балки до ширини стисненого поясу не перевищує значень, визначених у табл. 2.3.для симетрич. двотаврів. У разі не виконання вказаних вимог п.1,2, які на практиці найчастіше викон., розрах. на загал. стійкість балок, при пруж. роботі сталі викон. за форм.: , де - момент опору стисненого поясу. Коеф. обчислюють за вказівками, наведеними в СНиП П-23-81* залежно від статичн. схеми балки. Перевірка загальної стійкості елементів, що згинаються дозволяється не викон., якщо задовольняються наступні умови:

; ; - відстань між осями

;

Для забез. загал. стійкості балок, матеріал яких працює за межами пружних деформ., необх., щоб або були виконанні умови п.1, або за максим. значень , граничні віднош. за табл. 2.3 слід зменшити, помноживши на .

Втрата стійкості спостеріг. у позацентрово-стисн. та стис.-згинан. елемент. Причому порівняно з центр.-стис. елемент. втрата стійкості відбувається при нижчих рівнях напружень(за рахунок згин. моментів).За реком. норматив. документ. крит. напруж. обчисл., викор. значення розрахун. опору матеріалу:

Звідси умова перевірки стійкості: , де - коефіцієнт, яким розрахун. опір приводиться до значення критич. напружень(табл.2 дод.8) Його в залежності від зведеного ексцентриситету і умов. гнучкості.

, -коеф. впливу форми перерізу; - відносний ексцентриситет; ; ; Значення умовної гнучкості ; с- коефіцієнт, що враховує вплив згинал. моменту на втрату стійкості із площини згину.

при Параметри і визначаються пунктом 5.15 СНиП; -за додатком 7,СНиП; -коефіцієнт поздовжнього згину при централ. стиску, що обчислюється по табл. 72 у залежності від гнучкості .

Треба зазначити, що при однак. гнучк. коеф. для стисн.-згинан. стержнів є меншим, ніж у випадку центрового стиску стержня.

Перевірка стійкості центрально-стиснених елементів виконується за формулою:

, А-площа перерізу брутто, - коеф. повздовжнього згину при центральному стиску. Визначається в залежності від ,

(55) 20.2. Вузли сполучення балок. Накресліть 3 варіанти і наведіть порядок розрахунку.

Розрізняють три типи сполучень:

1.Поверхове; 2.В одному рівні; 3.Занижене;

Поверховий тип потребує значної висоти будівлі, що призводить до більших витрат на огорож. конструкт. і опалення. При поверховому сполученні балок у стінці голов. балки виникають значні місцеві напруж.- стінка усил. попереч. ребрами жорсткості.

Поверховий тип потребує значної висоти будівлі, що призводить до більших витрат на огорож. конструкт. і опалення.

При поверховому сполученні балок у стінці голов. балки виникають значні місцеві напруж.- стінка усил. попереч. ребрами жорсткості.

Приклад розрах. сполучення балок в 1 рівні:

Підбираємо болт.- площа перерізу болта =…

Розрах. опір зрізуванню ; Розрах. опір при зминанні - СНиП;

Несуча здатність одного болта на зріз: -СНиП;

Несуча здатність одного болта на зминан.: -СНиП;( ) Необхідна кількість болтів: ; Діаметр отворів для болтів: ; Мінімальна висота зєднувал. елем.: ; Перевірка перерізу зєднув. елем. за умовою зрізування: ;

20.3. Запроектувати базу наскрізної колони двох швелерів 36. Відстань між зовнішніми гранями стінок швелерів – 400 мм. Поздовжня сила – 4000 кН, сталь – С245 Rф =7,2МПа.

21.1. Як формулюються умови переходу в пластичний стан при різних напружених станах.

21.2. Які перевірки треба виконати для складеної балки? Поясніть кожну з них.

21.3. Знайти і перевірити переріз наскрізної колони (відстань між гранями швелерів задана – 400 мм). Зусилля в колонні – 2000 кН. Сталь С235. l_ef,x = l_ef,y = 6 м.

22.1. Як забезпечується місцева стійкість елементів перерізу балки та суцільної колони? Чому в балках граничні гнучкості елементів перерізів не залежать від прольоту, а в колонах – залежать від їх довжини.

22.2. Типи баз колон. Накресліть варіанти і наведіть порядок розрахунку.

База з траверсами. площа бази плити: Беремо конструкцію бази з траверсами товщиною траверси t_тр=12 мм. ширина плит з конструктивних міркувань.

Необхідна довжина плити:

Беремо плиту бази розміром …х…, при цьому напруження під плитою

Для визначення товщини плити обчислимо згинальні моменти на різних ділянках: Ділянка 1 оперта на 4 боки, відношення сторін , коефіцієнт ( див. табл. 5.6.Нілов), згинальний момент

Ділянка 2 оперта на 3 боки, відношення сторін <0,5 тому згинальний момент обчислюємо як для консольної ділянки

Консольну ділянку не перевіряємо, бо вона має менший звіс . Визначимо товщину плити Приймаємо плиту товщиною t_пл=…. мм. (з листа товщиною … мм мінус 2 мм на стругання).

Кріплення траверс до віток колони виконується напівавтоматичним зварюванням зварювальним дротом Св-08А з R_wf=180МПа, R_wz =0,45МПа , R_un=0,45x370=166,5МПа, _f=0,7; _z=1,0. Відтоді як виконується умова:

, обчислюємо тільки за металом шва. При 4 швах необхідний мінімальний катет шва

Беремо Знаходимо висоту траверси:

Приймаємо висоту траверси h_tr=…. мм

Вважаємо що торці колони і траверси, а також поверхня плити стругані. В цьому випадку навантаження від колони і траверс на плиту передається через поверхні контакту а їх прикріплення до плити здійснюємо кутовими швами з мінімальним катетом .

22.3. Розрахувати та сконструювати зварне з’єднання кутика розміром 160х10 до фасонки товщиною 12 мм. Сталь - С255.

23.1. Чому гнучкість відносно головних осей наскрізної колони визначають по різному? Як це робиться?

23.2. Стики балок (навести креслення). Розрахунок монтажного стику балок на високоміцних болтах.

Нилов стр. 234-238

23.3. Скомпонувати схему балочної клітки (розміри перекриття 8х14м) при таких умовах : навантаження : нормативне – 27 кН/м², розрахункове – 32 кН/м². Сталь С235. Підібрати переріз балки настилу.

2 4.1. Чому в СниП означена необхідність постановки поперечних ребер жорсткості при умовній гнучкості стінки балки, що перевищує 3,2, а повздовжніх – більш ніж 6. Доведіть це.

Стійкість стінок балок. Непідкріплені стінки балок являють собою довгі пластини, які пружньо сполучаються з поясами по довгих сторонах. Під впливом зовнішнього навантаження в них можуть виникати напруження трьох видів – нормальні , дотичні  та місцеві нормальні _loc. Ці напруження, діючи сумісно або окремо (по одинці), можуть спричинити місцеву втрату стійкості стінки.

Критичні дотичні напруження в стінці балки, обчислені як у нескінченно довгій пластині, мають вираз: де - умовна гнучкість стінки; h_ef - розрахункова висота стінки.

За розрахункову висоту стінки беруть в зварних балках - повну висоту стінки h_w, а в прокатних і зігнутих - відстань міх початками внутрішніх заокруглень. Прирівняємо _cr до R_s і отримаємо умовну гнучкість стінки , за якої втрата стійкості стінки не може статися раніше вичерпання міцності. Тому, відповідно до норм проектування, стійкість непідкріплених стінок буде забезпечена за будь-якого напруженого стану (, _loc,), якщо умовна гнучкість стінки в разі відсутності ру­хомого навантаження і - за наявності рухомого наванта­ження. Відтоді як ефективність балок підвищується із зростанням умовної гнучкості стінки , а дотичні напруження найчастіше не лімітують її товщину, стійкості стінки досягають звичайно не збільшенням її товщини, а укріпленням її ребрами жорсткості, які перетинають можливі хвилі випинання. Місцева стійкість стінки залежить від характеру напружено­го стану, ступеню підкріплення ребрами жорсткості і умовної гнучкості стінки. Відзначимо, що стійкість стінок може бути за­безпечена, тільки якщо . Якщо умовна гнучкість стінки вище вказаних значень, то для забезпечення місцевої стійкості її слід підкріплювати реб­рами жорсткості за однією з таких схем: поперечними на всю висоту стінки з кроном а ; поперечними основними і поздовжнім ребром в стисненій зоні; поперечними основними, поздовжнім і коротким поперечними ребрами, які розташовані з кроком а₁ < а між стисненим поясом і поздовжнім ребром.

Ділянки стінки, що знаходяться між поясами і ребрами жорсткості, називають відсіками і вони можуть втрачати стійкість незалежно один від одного. За умовної гнучкості стінки і відсутності рухомого навантаження стійкість може бути забезпечена встановленням тільки основних поперечних ребер. Таке вирішення найбільш доцільне для балок висотою до 2 м. У випадку , крім основних поперечних ребер, необ­хідно встановити поздовжнє ребро на відстані h₁ = /0,25...0,3/ h від стисненого поясу балки з тим, щоб умовна гнучкість стінки нижнього відсіку не перевищувала 6. Поздовжні ребра звичайно включають у роботу балки на вигин. Підкреслимо, що балки з гнучкістю стінки відно­вить до класу балок з гнучкою стінкою і розраховують відповідно до вказівок підрозд. 4.3. Короткі поперечні ребра жорсткості значно збільшують тру­домісткість виготовлення балок і тому використовується, як правило, тільки при рухомому навантаженні перш за все в підкранових балках. Основні поперечні ребра жорсткості встановлюються звичайно з постійний кроком по довжині балки, а відстань між ними не повинна перевищувати при та при . Розташовуючи ребра жорсткості, слід враховувати, що їх слід розміщати під великими зосередженими силами, а також у місцях прими­нання допоміжних балок до головних при сполученні їх в одному рівні. Якщо матеріал балки працює в межах пружних деформацій, то місцеве стійкість стінки, укріпленої основними поперечними реб­рами жорсткості, розставленими конструктивно, може не перевіря­тися, коли умовна гнучкість стінки не перевищує: 3,5 - за відсутності місцевих напружень _loc в балках з двосторонні­ми поясними швами; 3,2 - те саме, в балках з односторонніми поясними швами; 2,5 - за наявності місцевого напруження в бал­ках з двосторонніми поясними швами.

В інших випадках залежно від фактичного напруженого стану місцева стійкість стінки перевіряється для кожного відсіку, роз­ташованого між поясами балки і сусідніми ребрами жорсткості.