Расчет прочности и жесткости сварной балки двутаврового сечения

а – план перекрытия; б – расчетная схема главной балки; в – сечение балки;
1 – грузовая площадь

Цель: Проверка режима расчета сопротивления сечений в постпроцессоре «Сталь» вычислительного комплекса SCAD

Задача: Проверить расчетное сечение сварного двутаврового профиля для главных балок пролетом 18 м в балочной клетке нормального типа. Верхний пояс главных балок раскреплен второстепенными балками, расположенными с шагом 1,0 м.

Источник: Металлические конструкции: учебник для студ. Учреждений высш. проф. Образования / [Ю. И. Кудишин, Е. И. Беленя, В. С. Игнатьева и др.]; под. Ред. Ю. И. Кудишина. - 13-е изд., испр. - М. : Издательский центр "Академия", 2011. С 192.

Соответствие нормативным документам: СНиП II-23-81*, СП 16.13330, ДБН В.2.6-163:2010.

Имя файла с исходными данными:

4.5 SectionResistance_Example_4.5.spr;
отчет — 4.5 SectionResistance _Example_4.5.doc

Исходные данные:

Ry = 23 кН/cм2, Rs = 0,58*23=13,3 кН/cм2	Сталь марки C255 при толщине t>20 мм;
M = 6245 кНм	Расчетный изгибающий момент;
γc = 1	Коэффициент условий работы;
l = 18 м	Пролет балки;
Iy = 2308077,083см4	Геометрические характеристики для сварного
Wy = 27153,848см3 iy = 70,605см, iz = 11,577 см.	двутавра со стенкой 1650×12 мм и полками 530×25 мм;

 

Результаты SCAD Постпроцессор СТАЛЬ:

[Элемент № 1] Усилия

N Макс. 0 Т Привязка 0 м Макс. 0 Т Привязка 0 м	My Макс. 0 Т*м Привязка 0 м Макс. 636,6 Т*м Привязка 18 м	Mz Макс. 0 Т*м Привязка 0 м Макс. 0 Т*м Привязка 0 м
Mk Макс. 0 Т*м Привязка 0 м Макс. 0 Т*м Привязка 0 м	Qz Макс. 35,37 Т Привязка 0 м	Qy Макс. 0 Т Привязка 0 м Макс. 0 Т Привязка 0 м
	Длина стержня 18 м Длина гибкой части 18 м Загружение L1

 

Расчет выполнен по СНиП II-23-81*
Конструктивный элемент section

Сталь: C255

Длина элемента 18 м
Предельная гибкость для сжатых элементов: 250
Предельная гибкость для растянутых элементов: 250
Коэффициент условий работы 1
Коэффициент надежности по ответственности 1
Коэффициент расчетной длины  XoZ -- 1
Коэффициент расчетной длины  XoY -- 1
Расстояние между точками раскрепления на плоскости 1,125 м

Сечение

Результаты расчета	Проверка	Коэффициент использования
п.5.12	Прочность при действии изгибающего момента My	1
пп.5.12,5.18	Прочность при действии поперечной силы Qz	0,14
пп.5.24,5.25	Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	1
п.5.15	Устойчивость плоской формы изгиба	1
пп.6.15,6.16	Предельная гибкость в плоскости XoY	0,62
пп.6.15,6.16	Предельная гибкость в плоскости XoZ	0,1

Коэффициент использования 1 - Прочность при действии изгибающего момента M_y

 

Ручной расчет (СНиП II-23-81*):

1. Необходимый момент сопротивления балки:

\[ W_{nes} =\frac{M_{\max } }{R_{y} \gamma_{c} }=\frac{\mbox{6245}\cdot 100}{23}=27152,174 \quad см^{3}. \]

2. Гибкость элемента в плоскости и из плоскости действия момента:

\[ \lambda_{y} =\frac{\mu l}{i_{y} }=\frac{18,0\cdot 100}{70,605}=25,4939; \] \[ \lambda_{z} =\frac{\mu l}{i_{z} }=\frac{18,0\cdot 100}{11,577}=155,481. \]

Сравнение решений:

Фактор	Источник	Ручной счет	SCAD	Отклонение от ручного счета, %
Прочность при действии изгибающего момента Му	1,0	27152,174/27153,848 = 1,0	1,0	0,0
Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	–	27152,174/27153,848 = 1,0	1,0	0,0
Устойчивость плоской формы изгиба	–	27152,174/1/27153,848 = 1,0	1,0	0,0
Предельная гибкость в плоскости XoZ	–	25,4939/250 = 0,102	0,102	0,0
Предельная гибкость в плоскости XoY	–	155,481/250 = 0,622	0,622	0,0

Комментарии:

1. Проверка прочности балки с учетом развития ограниченных пластических деформаций не выпонялась, поскольку согласно норм такой рачет возможен только при соответствующем оребрении стенки балки. В исходных данных примера балка настила задавалась без промежуточных ребер жесткости.
2. Проверка устойчивости плоской формы изгиба при автоматизированном расчете выполнялась согласно норм при φ_b = 1,0 для расчетной длины l_ef = 1м.