Мостовой переход с металлическим несущим каркасом

 

11

Нормативная:

Постоянная 

Временная

Расчетная:

Постоянная 

Временная .

Определяем расчетные  усилия:

Максимальный расчетный  изгибающий момент в середине пролета  балки: 

    Максимальная  поперечная сила на опоре:

_{Проверяем принятое сечение:}

   _{а) На прочность  при действии максимального  изгибающего момента  в середине пролета балки (формула п.5.12 [3]):}

   б) На прочность  при действии максимальной поперечной  силы в опорных сечениях (формула  (29) [3]):

 

 

12

 в) На жесткость  по второй группе предельных  состояний:

Принятыйдвутавр удовлетворяет условиям прочности и жесткости (с запасом по прочности).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

5. РАСЧЕТ ГЛАВНЫХ БАЛОК МОСТА

5.1 Нагрузка и  статический расчет балки

Нагрузка на главную балку, отнесенная к настила приведена в табл. 5.1.

Таблица 5.1.

№ п/п	Вид нагрузки	Нормативная,	Коэф. надежности по нагрузке	Расчетная,
1	Постоянная  нагрузка: 1. стальной лист настила толщиной 2. второстепенные   балки 20Б1 3. собственный вес главной балки при шаге В=4м Итого:	0,628   0,187     0,75         1,565	1,05   1,05   1,05	0,659   0,196   0,788       1,643
2	Временная нагрузка	10	1,2	12

 

Нагрузка на погонный метр главной балки (в данном второстепенннве балки передают на главные балки постоянную и временную нагрузки с полосы шириной, равной половине шага В главных балок, т.к. шаг всего один):

 

 

15

Нормативная:

Постоянная 

Временная

Расчетная:

Постоянная 

Временная .

Балку рассматриваем как однопролетную  с шарнирными закреплениями на опорах инагруженную равномерно распределенной нагрузкой. Расчетные усилия:

Максимальный расчетный  изгибающий момент в середине пролета  балки: 

   Максимальная поперечная  сила на опоре:

5.2 Конструирование и основные проверки сечения главной балки

Балку конструируем сварной двутаврового сечения из стали С345 по ГОСТ 27772-88 с расчетным сопротивлением (табл. 51* [3]):

 при толщине листа  для поясов;

 при толщине листа до для стенки;

    Расчетное сопротивление  срезу  .

Требуемый момент сопротивления сечения  определяем (из формулы 28 п.5.12 [3]):

 

 

 

 

16

    Принимаем предельную  по требованиям местной устойчивости  стенки условную ее гибкость и определяем соответствующую ей предельную гибкость стенки:

,

где для стенки.

    Минимальная необходимая  площадь сечения балки по условию  прочности [5]:

Оптимальная высота балки по [5]:

    Согласно ГОСТ 19903-74 принимаем  высоту стенки 

Толщина стенки Принимаем

Требуемая площадь сечения одного пояса:

    Исходя из стандартных  размеров листов по ГОСТ 82-70, назначаем  размеры поясных листов. При этом должны выполняться условия:

Соответственно этому, принимаем:

>

Для принятого сечения балки  вычисляем геометрические характеристики:

Состав сечения:

стенка - /ГОСТ 19903-74*;

пояса - /ГОСТ 82-72.

Момент инерции сечения:

17

 

Момент сопротивления сечения:

 

 на 

 

    Статический момент полусечения:

 

    Показатель экономичности:

Принятое сечение сварной  главной балки проверяем:

    а) на прочность в середине пролета балки при действии момента (формула 28 и п.5.12 [3]):

<

<

    Запас несущей прочности  .

    б) на прочность при действии максимальной поперечной силы в опорных сечениях (формула (29) [3]):

    в) на жесткость по второй группе предельных состояний:

Принятый двутавр удовлетворяет условиям прочности и жесткости.

 

Проверка общей устойчивости балки

Размеры поясов балки  Расстояние между осями поясных листов .

Нагрузка на главную балку  передается через балки настила, установленные с шагом  и закрепляющие главную балку в горизонтальном направлении. Проверяем условие п.5.16,б [3] в середине пролета.

 

 

 

 

 

18

    По табл. 8* [3] находим  наибольшее значение при котором не требуется расчета на устойчивость, принимая

    Поскольку  то устойчивость балки обеспечена и расчет на общую устойчивость выполнять не требуется.

5.3 Расстановка  ребер жесткости и проверка  элементов балки на местную устойчивость

Проверка устойчивости сжатого пояса

    Отношение ширины  свеса пояса к толщине при:

 равно 

    Предельное отношение  ширины пояса к толщине по  табл. 30 [3] равно:

При устойчивость обеспечена.

Проверка устойчивости стенки

Проверяем необходимость  постановки ребер жесткости. Условная гибкость стенки при и равна:

    Поскольку 4,6>3,2, то постановка ребер жесткости необходима (п.7.10 [3]).

    Максимальное расстояние  между поперечными ребрами жесткости  при

>3,2 равно 

Расстояние между поперечными  ребрами жесткости принимаем  кратно шагу балок настила ( равное 120 см, расставив поперечные ребра жесткости с учетом выполнения монтажного стыка в середине пролета.

    Принимаем парные  ребра жесткости, ширина которых  по [3] равна:

    Принимаем ширину  ребра жесткости 70 мм.

 

 

19

Толщина ребра определяется по п.7.10 [3]:

    Принимаем размеры  двухсторонних ребер жесткости  .

    Проверяем необходимость  выполнения проверки стенки на  устойчивость по п.7.3 [3], учитывая, что в каждом отсеке местная  нагрузка от давления балок настила отсутствует ( ):

< .

    В этом случае  проверка стенки балки на устойчивость  не требуется.

    Опорный узел  главной балки при опирании на колонны конструируем с торцевыми опорными ребрами.

    Ширину ребра  принимаем равной ширине пояса  балки 

    Толщину торцевого  ребра можно назначить из условия:

    Принимаем торцевое  ребро 

    Проверяем прочность  при торцевом смятии:

где - расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности стали С345 при толщине

    Толщина торцевого  листа достаточна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

5.4 Расчет поясных  швов сварной главной балки

Поясные швы балки конструируем угловыми двусторонними; сварка автоматическая с применением  сварочной проволоки Св-10HMА и флюса АН-47.

Минимальный катет шва  по табл. 38* [3]. Максимальный катет шва Принимаем высоту сварного поясного шва 6 мм.

    Расчет выполняем  для наиболее нагруженного участка  шва у опоры под балкой настила.

    Определяем геометрические  сечения брутто относительно  нейтральной оси: 

где - расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести пояса.

Статичечкий момент пояса:

    Определяем расчетные  усилия на единицу длины шва:

-погонное сдвигающее  усилие:

-давление от сосредоточенного  груза 

где - условная длина распределения сосредоточенного груза:                       .

    Расчетное сопротивление  металла швов для Св-10HMA(по табл. 56 [3]) равно нормативное сопротивление металла ша по временному сопротивлению Расчетное сопротивление металла границы сплавления для стали С345 при равно:

Для автоматической сварки:

(табл. 34 [3]);

(п.11.2 [3]).

 

22

    Проверяем поясной шов высотой и проверяем его на прочность по формулам (138) и (139) [3]:

    Отсюда следует,  что необходимая прочность соединения  обеспечивается минимально допустимой  толщиной шва.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

6. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОЛОННЫ

Материал колонны –  сталь обычной прочности С345 ГОСТ 27772-88. Расчетное сопротивление (в фасонном прокате принимают по толщине поясов):

    для проката  толщиной до 10 мм 

    для проката  толщиной от10 до 20 мм 

    Для сооружений  I уровня ответственности (прил. 7* [3]) коэффициент надежности по ответственности равен

    Коэффициент условия  работы при расчете на прочность  (табл. 6 [3]).

6.1 Определение  расчетной длины колонны

 Рассчитывается средняя  колонна, на которую передается нагрузка от опорных реакций двух главных балок Геометрическую длину колонны находим с учетом глубины заделки

где - отметка верха площадки;

– толщина настила;

- высота второстепенной балки;

- высота главной балки.

    Для дальнейших  расчетов принимаем 

Принимаем шарнирное закрепление  колонны к фундаменту и шарнирное  сопряжение колонны с балкой. Для обеспечения пространственной неизменяемости каркаса моста между колоннами вводят вертикальные связи и подкосы к балкам в перпендикулярном направлении. При такой расчетной схеме коэффициент расчетной длины:

    Тогда получим: 

 

 

 

 

 

₂₅

 

_{6.2 Подбор сечения стержня колонны}

    Колонну сквозного  сечения проектируем из двух  прокатных профилей, соединенных планками.

Задаемся в первом приближении  значением гибкости , которой соответствует (табл. 72 при ).

Находим требуемую площадь  сечения:

 

    Требуемый радиус инерции:

    По сортаменту принимаем два двутавра №18 со следующими геометрическими характеристиками:

    Фактическая гибкость  стержня колонны:

(интерполяция по табл. 72).

Проверяем устойчивость:

Предельная гибкость (табл. 19):

где