Проектирование стальной балочной клетки (стр. 2 )

В данном примере наибольший пролет настила по формуле (1) в зависимости от

принимаем пролет настила м (в интервале 0,5...1,8 м). Пролет укладывается целое число раз по длине вспомогательной балки: 6 м/1 м = 6. Находим по табл. 1П приложения Вычисляем наибольший
пролет

м.

Так как расчет продолжаем.

Выполняется проверка прогиба.

Балочный прогиб:

м.

Коэффициент

где ;

.

Прогиб настила м.

При отношении – проверка прогиба не выполняется. Уменьшаем величину пролета настила . Так как пролет должен укладываться целое число раз по длине вспомогательной балки, это число 7:

Пролет настила равен м.

Схема разбивки вспомогательной балки на панели: 7×0,857 м.

В интервале от 2 до 5 м назначаем пролет балки настила, равный шагу вспомогательных балок, так чтобы ему был кратен пролет главной балки:

м.

Смещаем на половину шага в пролет первую и последнюю вспомогательные балки.

Схема разбивки главной балки на панели: 1,65 м + 4 ×3,3 м + 1,65 м. (рис. 6).

Рис. 6. Схема балочной клетки усложненного типа (2-й вариант):

1 – колонна; 2 – главные балки; 3 – балки настила; 4 – вспомогательные балки

Проверка прогиба настила.

Балочный прогиб:

м,

;

коэффициент

В расчетных зависимостях:

Прогиб настила

м.

Так как

проверка жесткости настила выполняется.

Проверка прочности настила

Изгибающий момент

кНм.

Растягивающее усилие

МН.

Момент сопротивления настила

м3.

Проверка нормальных напряжений

Условие прочности выполняется.

Расчет сварного шва крепления настила к балке

Так как усилие кН меньше усилия, действующего в настиле первого варианта, принимаем катет сварного шва аналогично, т. е. конструктивно по минимальной величине мм [1, табл. 38].

Расчет балки настила

Погонная нагрузка на балку настила:

а) нормативная от временной нагрузки, веса настила и балки настила:

б) расчетная

Изгибающий момент от расчетной нагрузки

Требуемый момент сопротивления при в первом приближении

м3.

Требуемый по предельному прогибу момент инерции

м4.

Здесь для пролета м при определении предельного прогиба выполняем интерполяцию по табл. 1П приложения: Зная требуемые моменты сопротивления и инерции, по сортаменту подбираем двутавр № 16 ГОСТ :

 см4; см3; А = 20,2 см2;

масса .

Уточняем коэффициент по [1, табл. 66] при отношении площадей полки и стенки ;

где см2;

мм2.

Уточняем нагрузку:

а) нормативная:

кН/м;

б) расчетная

кН/м.

Максимальный изгибающий момент

кНм.

Проверка нормальных напряжений:

Условие прочности выполняется с недонапряжением 12,7 %.

Перерезывающая сила на опоре

кН.

Проверка касательных напряжений:

где см.

Проверка удовлетворяется.

Проверка прогиба:

Проверка выполняется.

Проверка общей устойчивости балки настила. В соответствии
с [1, п. 5.16(а)] при наличии стального настила, непрерывно опирающегося на сжатый пояс балки и надежно с ним связанного электросваркой, проверять общую устойчивость балки не требуется.

Расчет вспомогательной балки

Нагрузки передаются на балку в местах опирания балок настила (рис. 7). Сосредоточенные силы определяются по грузовой площади, равной

м2.

Рис. 7. Расчетная схема вспомогательной балки

Сбор нагрузки на вспомогательную балку приведен в табл. 3.

Таблица 3

Сбор нагрузки на вспомогательную балку

Средняя величина коэффициента

Изгибающий момент от расчетной нагрузки при шести грузах в пролете:

Требуемый момент сопротивления при c1 = 1,1 в первом приближении:

Требуемый момент инерции по предельному прогибу

(при пролете балки м предельный прогиб )

По сортаменту принимаем двутавр № 45 Б 2 ГОСТ 26020–83:

Уточняется коэффициент с, учитывающий развитие пластических деформаций по высоте сечения балки, интерполяцией по [1, табл. 66] при

Здесь в расчетах:

– площадь сечения стенки

– площадь сечения полки

Так как при четном количестве грузов на балке имеется зона чистого изгиба, в соответствии с [1, п. 18] вместо коэффициента следует принимать коэффициент

Уточняется нагрузка на балку. Вес вспомогательной балки:

– нормативный

кН;

– расчетный

кН.

Полная нагрузка c учетом данных табл. 3:

– нормативная кН;

– расчетная кН.

Средняя величина коэффициента

Изгибающий момент от расчетной нагрузки при шести грузах:

Проверка прочности:

Недонапряжение – 4,62 %.

Проверка касательных напряжений t с учетом ослабления сечения на опоре выполняется при расчете стыка с главной балкой.

Проверка прогиба балки:

Проверка выполняется.

Проверка общей устойчивости балки

Сжатый пояс из плоскости изгиба балки раскрепляется балками настила, расстояние между которыми равно м.

В соответствии с [1, табл. 8] наибольшее значение отношения к ширине сжатого пояса , при котором не требуется проверка общей устойчивости, определяется по формуле

Так как расчет на общую устойчивость балки выполнять не требуется.

Высота покрытия по главным балкам и расход стали по второму варианту. Высота покрытия по главным балкам:

мм.

Расход стали на настил, балки настила и вспомогательные балки, приходящийся на 1 м2 балочной клетки:

2.1.3. Сравнение вариантов балочной клетки

Критерием для выбора варианта принимаем расход стали. Сравнивается расход стали на 1 м2 площади балочной клетки покрытия по главным балкам:

по варианту 1 ;

по варианту 2

Вывод: по расходу стали более экономичен второй вариант. Поэтому к дальнейшему проектированию принимаем второй вариант усложненной балочной клетки. Сопряжение вспомогательной и главной балок может быть поэтажное или в пониженном уровне. Тип сопряжения определится после расчета высоты главной балки.

Для проверки результатов расчетов по вариантам на ЭВМ составляются исходные данные (табл. 4).

Таблица 4

Исходные данные для расчета вариантов на ЭВМ

2.2. Проектирование составной сварной главной балки

2.2.1. Сбор нагрузки на главную балку

Разрезная главная балка загружена сосредоточенными нагрузками. Нагрузки на балку передаются в местах опирания на нее вспомогательных балок. Сосредоточенные силы (G – от постоянной нагрузки и P – от временной) подсчитываются по грузовой площади, равной произведению пролетов вспомогательной балки и балки настила (табл. 5, рис. 8):­­­­

.

Таблица 5

Сбор нагрузки на главную балку

Коэффициент .

Рис. 8. Расчетная схема главной балки

2.2.2. Подбор сечения главной балки

Сечение составной сварной балки состоит из трех листов: вертикального – стенки и двух горизонтальных – полок (рис. 9).

При пяти грузах в пролете расчетный изгибающий момент:

Для принятой толщины листов полок расчетное сопротивление стали С255 равно

Коэффициент условия работы
В первом приближении

Требуемый момент сопротивления:

Высота сечения балки h предварительно определяется по соотношению между и , где – оптимальная высота сечения из условия прочности; – оптимальная высота сечения из условия жесткости; – высота сечения из условия минимальной жесткости, при обеспечении прочности:

а) оптимальная высота балки из условия прочности:

где – рекомендуемое по [3, табл. 7.2] отношение высоты балки к толщине стенки в пределах Принимаем ;

б) оптимальная высота балки из условия жесткости:

Здесь

величина получена для пролета м линейной интерполяцией по табл. 1П приложения;

в) высота балки из условия минимальной жесткости при обеспечении

прочности:

Правила выбора высоты балки.

Если , следует принять

Если , следует принять .

Если , следует принять .

В примере расчета полученные высоты главной балки располагаются в следующем соотношении:

Пользуясь правилом, выбираем высоту балки:

Высота главной балки, кроме расчетов, должна соответствовать наибольшей строительной высоте перекрытия по заданию:

где – толщина настила. Наибольшая строительная высота перекрытия определяется разностью отметок верха настила и габарита помещения под перекрытием: м.

Так как оставляем выбранную высоту балки мм.

Если выбранная по расчету высота балки не соответствует строительной высоте перекрытия, высота балки назначается не более

Далее высоту стенки назначают близкой к высоте балки , в соответствии с шириной листа сортамента универсальной или толстолистовой стали.

Так как наибольшая ширина листа универсальной стали равна 1050 мм, принимаем толстолистовую сталь шириной 1500 мм. С учетом обрезки кромок с двух сторон по 5 мм: мм.

По ранее принятому коэффициенту определяем толщину стенки: мм. Принимаем мм.

Толщину полок назначаем равной тогда полная высота балки оказывается равной

мм.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8