Тогда требуемый момент сопротивления можно найти

Расчет поперечного сечения выполняется по стадиям, число которых определяется количеством частей сечения, последовательно включаемых в работу. Для каждой части сечения определяются суммированием их по стадиям работы.

Расчеты следует выполнять, как правило, исходя из гипотезы плоских сечений, без учета податливости швов объединения стальной и железобетонной частей.

Состав расчетов и виды учитываемых в них неупругих деформаций следует принимать по табл. 90 (СНиП «Мосты и трубы»). Приближенный учет неупругих деформаций и ползучести бетона допускается по обязательным приложениям 19 и 20 (СНиП «Мосты и трубы»).

Расчет по прочности сталежелезобетонной балки на воздействие изгибающего момента, вызывающего в верхнем поясе сжатие выполняется по формулам табл. 93 (СНиП «Мосты и трубы»).

Расчет на выносливость выполнятся для стальной и железобетонной частей конструкции, а также для конструкций объединения железобетона со сталью в железнодорожных мостах; и только для стальной части конструкции и прикреплений конструкций объединения в автодорожных и городских мостах.

Температурные воздействия, усадку бетона и горизонтальные нагрузки в расчетах на выносливость допускается не учитывать.

Расчет железобетонных плит по трещиностойкости при совместной работе со стальными конструкциями следует выполнять в соответствии с требованиями пп. 3.25-3.111 и 5.12 (СНиП «Мосты и трубы»).

Конструкции объединения рассчитывают на сдвигающие усилия S_Q в объединительном шве от поперечных сил и продольное сдвигающее усилие S_N, возникающее от температурных воздействий и усадки бетона, анкеровки высокопрочной арматуры, ванты, раскосов и др., а на концевых участках железобетонной плиты, кроме того, на открывающие усилия.

При расчете прикрепления жесткого упора к стальной части конструкции учитывается момент от сдвигающей силы.

При одновременном использовании в конструкции объединения жестких упоров и наклонных анкеров учитывают их совместную (суммарную) работу.

6. Проектирование элементов МК мостов

6.1. Балочные конструкции

6.1.1. Общая характеристика балок и балочных клеток

Металлические балки чаще всего проектируют двутаврового сечения. Легкие балки часто изготавливают из швеллеров (прокатных или гнутых).

В зависимости от пролета и нагрузки балки изготавливают: из прокатных, гнутых профилей и составного сечения.

Балки составного сечения применяются, когда прокатные или гнутые профили не удовлетворяют требованиям прочности.

Рис. 6.1. Балки составного сечения.

Среди балок составного сечения более экономичны сварные балки, чем клепаные.

Балки используют в виде отдельно стоящих несущих конструкций (подкрановые балки) или в виде системы перекрестных балок – балочных клеток.

Поверх балочных клеток укладывают настил.

Балочные клетки бывают таких типов:

Упрощенный – состоит из балок одного направления, которые опираются на несущие стены

а б в

Рис. 6.2. Схемы балочных клеток:

а) упрощенная; б) нормальная; в) усложнённая.

1. Балки настила; 2. Главные балки; 3. Вспомогательные балки

Нормальный тип – содержит две системы балок: главные балки и балки настила, которые опираются на главные.

Усложненный – кроме главных балок и балок настила, содержит еще и вспомогательные.

Главные балки, как правило, имеют составные сечения, а балки настила изготавливают из прокатных, гнутых или прессованных профилей. Шаг главных балок принимают 3-6 м, балок настила – 0,6-1,6 м, вспомогательных балок – 2-5 м.

Соединение балок в системе балочной клетки может быть:

а б в

Рис. 6.3. Схемы соединения балок в системе балочной клетки.

а) этажное – второстепенные балки устанавливают на верхний пояс ниже расположенных конструкций. Такое соединение удобнее во время монтажа, но требует большей конструктивной высоты перекрытия;

б) в (на) одном уровне – второстепенные балки присоединяют к главным сбоку через ребра жесткости;

в) пониженное – часто используется в балочных клетках усложненного типа.

6.1.2. Стальные настилы

Наиболее часто настил балочных клеток может быть железобетонным или стальным.

Используют стальные листы толщиной 6-14 мм. При толщине настила 6-8 мм применяют рифленые листы, а при больших – гладкие. При небольших нагрузках 300-700 кг/м² и пролётах до 1400 мм применяют просечно-вытяжную сталь.

Наиболее простая конструкция настила состоит из стального листа, уложенного на балки и прикрепленного к ним сваркой. Такое прикрепление настила к балкам делает невозможным сближения опор настила при его прогибе под нагрузкой.

Это вызывает в нём растягивающие усилия, которые улучшают работу настила.

Рис. 6.4. Плоский металлический настил:

а) опирание настила на балку; б) расчетная схема.

Толщину плоских настилов вычисляют от воздействия нормативной нагрузки q_н, и относительных предельных прогибов f/ l (де f - прогиб, l – пролёт настила).

Установлено, что при нагружениях, которые не превышают 5 т/м² и предельных относительных прогибов не более чем 1/150, прочность закрепленного по краям настила вседа будет обезпечена и его не обходимо расчитывать только на Прогиб (т.е. по жесткости).

Для определения необходимой толщины настила можно воспользоваться уравнением Тимошенко-Телояна:

,

где n₀=l/f – отношение пролёта настила к предельному значению его прогиба; q_н – нормативная нагрузка; u - коэффициент Пуассона (для стали u =0,3).

Если n=1/150, то формула принимает вид:

,

где q_н (КПа, кН/м²).

Горизонтальную опорную реакцию, на действие которой необходимо рассчитать швы крепления настила к балкам, определяют по формуле:

, (кг/м или кН/м),

где g_q – коеффициент надёжности для полезной нагрузки.

6.1.3. Прокатные стальные балки

Подбор сечения

Наиболее распространенными и наиболее экономичными типами профилей балок являються прокатные двутавры.

Подбор сечения производят, используя уравнение прочности (п. 5.12-5.23 СНиП II-23-81*):

(формула 28 СНиП).

Требуемый момент сопротивления - .

В соответствии с сортаментом отыскивают номер профиля, момент сопротивления которого равный или больший требуемого.

Приняв профиль, проверяют прочность стенки на срез:

,

R_s – расчетное сопротивление срезу; S и J – соответственно статический момент половины сечения и момент инерции всего сечения относительно нейтральной оси, перпендикулярной к плоскості изгиба; t_w – толщина стенки; Q – максимальная поперечная сила на опоре.

Здесь S, J и t_w принимают по сортаменту.

Кроме того, необходимо проверить общую устойчивость балки по формуле (34) СНиП:

.

Устойчивость балок не требуется проверять, если сжатый пояс (верхний пояс) непрерывно и надежно закреплен жестким настилом. То есть для балок настила (если настил прикреплен с помощью сварки к верхнему поясу) проверка общей устойчивости не требуется. Для вспомогательных балок балочных клеток усложненного типа проверка общей устойчивости не требуется при малых отношениях рассчетной длины l_ef к ширине верхнего пояса в (табл. 8 СНиП).

При значеннях касательных напряжений t£0,9R_s в местах наибольшего значення М, при действии статических нагрузок возможно допустить работу балки в упругопластической стадии.

,

а напряжения в балке:

.

Для прокатных двутавров с₁»1,1. с₁ – приложение 5 СНиП II-23-81*.

За счет этого уменьшается расход стали.

Местная устойчивость стенок и полок прокатных элементов обеспечена и дополнительных проверок не требует.

Все рассмотренные проверки относятся к предельным состояниям первой группы. Тобто вони повинни забезпечити придатнисть конструкции до експлуатациї.

До граничних станив другої групи нножить перевирка жесткости балки.

Прогиб балки от нормативных нагрузок не должен превышать предельных значений f£[f].

Прогиб по средине пролёта балки становить;

; .

Предельные значения [f], которые зависят от условий эксплуатации, приведены в СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия”.

Для главных балок рабочих площадок [f/l] =1/400; для других балок [f/l] =1/250; для стального настила [f/l] =1/150.

Оптимальный шаг балок настила: (м), де l (м), q_н (кН/м²).

Дата добавления: 2014-01-07