Выбор схемы балочной клетки (144706)

Посмотреть архив целиком

Выбор схемы балочной клетки


Конструкция, состоящая из системы пересекающихся балок, называется балочной клеткой. На балочную клетку укладывают настил в виде металлического листа, железобетонных плит и др. балочная клетка состоит из главных балок, перекрывающих большой пролет, и вспомогательных балок. Главные балки опираются на опоры, а вспомогательные – на главные.

Выбираем тип балочной клетки с поэтажным расположением вспомогательных балок.



Расчет несущего настила, балок настила и подбор сечения балок настила


Плоский настил из металлического листа располагают на полках балок и обычно приваривают его к ним. Толщина настила назначается чаще всего в зависимости от допустимого прогиба:



,


где - относительный прогиб настила;

- нормативная полезная равномерно распределенная нагрузка;

- цилиндрическая жесткость пластинки, определяют по формуле:


,


где – коэффициент Пуассона;

- модуль упругости при цилиндрическом изгибе пластинки, когда невозможна поперечная деформация.



Расчет по жесткости проводим от действия нормативных нагрузок, расчет по прочности на действие расчетных нагрузок.

Задаемся шагом балок настила: 1м и 1,25м.



Принимаем td = 8 мм.

Определяем расход стали от настила 1 м2, толщиной 8 мм – весит 66,6 кг.


Расчет балок настила


Пролет балки настила l = 5 м; нормативная нагрузка; материал балки - сталь С235 (ГОСТ 27772-88) с расчетным сопротивлением по пределу текучести (для толщины листа t = 4…20 мм).



Нормативную погонную нагрузку на балку настила определяем по формуле:


,


где - вес настила;

- шаг балок настила.

Расчетная нагрузка на балку:

,

где γfр = 1,2; γgf = 1,05– коэффициенты надежности по нагрузке.

Расчетный изгибающий момент определяется по формуле:



Из условия прочности для пластической стадии деформаций



выражаем требуемый момент сопротивления балки Wтр:


,


где γс = 1 – коэффициент условий работы1;


С1 = 1,12.


Принимаем двутавр №22: Wx=232см3 ; Jx=2550 см4 ; Вес = 24 кг/м

Проверяем прогиб настила по формуле:


,


где Jx = 2550 см4 – момент инерции сечения.


Предельный прогиб установленный для балок настила:


-


удовлетворяет требованиям СНиП, следовательно жесткость настила обеспечена.

Определяем расход стали для первого варианта:

Определяем толщину настила при шаге балок настила l = 125 см.



Принимаем td = 10 мм.

Определяем расход стали от настила 1 м2, толщиной 10 мм – весит 83 кг.

Нормативная погонная нагрузка на балку настила:


,


где - вес настила;

Расчетная нагрузка на балку:



Расчетный изгибающий момент:



Требуемый момент сопротивления балки Wтр:



Принимаем двутавр №24: Wx= 289см3 ; Jx=3460 см4 ; Вес = 27,3 кг/м

Проверяем прогиб настила:


-


удовлетворяет требованиям СНиП2.01.07-85*, следовательно жесткость настила обеспечена.

Определяем расход стали для второго варианта:

Исходя из экономических условий, целесообразно принять первый вариант.


Проектирование составной сварной балки (главной балки)


Исходные данные:

;

;

l = 15 м

a = 1,0 м

С245

Определяем нормативную нагрузку:



Определяем расчетную погонную нагрузку:



Расчетный изгибающий момент в середине пролета определяем по формуле:



Поперечную силу на опоре находим по формуле:



Требуемый момент сопротивления балки Wтр выражаем из условия прочности:



Расчет производим в упругой стали, так как учет развития ограниченных пластических деформаций для оптимально подобранного сечения малоэффективен.


Определяем высоту балки

По имперической формуле определяем предварительную толщину стенки балки:



где h – предварительная высота балки;

Принимаем предварительную высоту балки:



Принимаем толщину стенки .

Установим высоту главной балки из условия экономичности, характеризующимся наименьшим расходом металла. Определяем оптимальную высоту балки по формуле:


,


где k = 1,15 – конструктивный коэффициент.



Определяем высоту балки из условий жесткости:



Предельный прогиб установленный СНиП 2.01.07-85* для главных балок:



Принимаем высоту стенки балки2 hef = 125 см.

Определяем минимальную толщину стенки из условия работы ее на срез:


,


где k = 1,2 - коэффициент, принимаемый с учетом работы поясов балки;

hef = 125 см - высота стенки балки;

- расчетное сопротивление стали срезу;

γс = 1 – коэффициент условий работы.



Принимаем толщину стенки балки .

Толщину полки принимаем конструктивно tf = 20 мм, тогда высота главной балки h = 129 см.

Определяем требуемый момент инерции сечения балки по формуле:


,


где Wтр – требуемый момент сопротивления;

h – высота балки.



Определяем момент инерции стенки по формуле:



Требуемый момент инерции поясов определяем по формуле:

Определяем требуемую площадь пояса:


,


где h0 = 127 см – расстояние между осями поясов.



Находим ширину полки из отношения:



Принимаем сечения пояса3 из универсальной стали 300х20.

Рекомендуемое отношение свеса пояса к толщине



Определяем фактические геометрические характеристики подобранного сечения балки. Статический момент инерции всей балки определяем по формуле:


,


где - статический момент инерции полки;

А – площадь сечения полки;



расстояние между осями симметрии балки и полки.



Момент сопротивления сечения определяем по формуле:



Определяем нормальное напряжение из условия прочности:



Подобранное сечение балки удовлетворяет проверке прочности и не имеет недонапряженности больше 5%.




Изменение сечения составной сварной балки



Изменение сечения по длине балки целесообразно применять при длине пролета ≥ 12 м. В сварных конструкциях используют два варианта изменения сечения: за счет изменения ширины пояса или высоты стенки. Наибольший эффект дает изменение сечения на расстоянии 1/6 пролета от опоры:



Определяем расчетный момент на расстоянии х = 2,5м:



Определяем перерезывающую силу в сечении на расстоянии х = 2,5м:



Определяем требуемый момент сопротивления измененного сечения из условия прочности:



Требуемый момент инерции измененного сечения определяем по формуле:



Определяем требуемый момент инерции поясов:



Определяем требуемую площадь сечения одного пояса:



Находим ширину полки из отношения:



Согласно условию опирания балки должно выполняться условие . Так как полученная ширина полки не удовлетворяет условия, принимаем лист сечением 200х20.

Определяем фактические геометрические характеристики измененного сечения балки.

Момент инерции уменьшенного сечения:



Момент сопротивления уменьшенного сечения:



Проверка прочности балки

Прочность балки проверяется в месте действия максимального момента, максимальной поперечной силы и в месте изменения сечения на совместное действие M и Q (нормальных и касательных напряжений).


Проверка прочности на опоре (сечение I-I)


Значение касательных напряжений τ в сечениях изгибаемых элементов должны удовлетворять условию:


,


где ;

S – статический момент сечения, определяемый по формуле:



Прочность балки на опоре обеспечена.


Проверка прочности балки в месте уменьшения сечения (сечениеII-II)


Проверяем прочность стыкового шва (соединяющего два листа) на растяжение:



Прочность стыкового шва обеспечена.

Проверяем прочность сечения на совместное действие нормальных и касательных напряжений. В соответствии с энергетической теорией прочности, проверку производим по приведенным напряжениям:



Прочность балки в сечении II-II обеспечена.


Проверка прочности балки в месте действия максимального момента (сечение III-III)



Прочность балки в сечении III-III обеспечена.

Жесткость балки также будет обеспечена, так как .


Проверка местной устойчивости элементов балки




Проверка местной устойчивости сжатого пояса


В изгибаемых элементах отношение ширины свеса сжатого пояса к толщине следует принимать не более значений4



Местная устойчивость балки обеспечена.

Проверка местной устойчивости стенки

Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения при наличии местного напряжения следует выполнять по формуле


Случайные файлы

Файл
8586-1.rtf
178108.rtf
91545.rtf
141657.rtf
18679-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.