Определение расчетных усилий

Исходные данные

Пролет главной балки L = 13м.

Расстояние между главными балками l = 7м.

Высота от уровня пола до верха рабочей площадки h = 10м.

Величина заглубления колонны 150 мм.

Временная нормативная равномерно распределенная нагрузка на рабочую площадку 19кН/м².

Примыкание балки настила к главной балке – в уровень.

Примыкание главных балок к колонне - сбоку.

Выбираем материал:

1. Компоновка элементов балочной клетки

Определим оптимальный шаг балок настила (а):

l_опт.н = ∙ ( В = 7 м q_н = 19 кН/м² = 0,0019кН/см²

l_опт.н = ∙ ( Принимаем l_опт.н = 1м = 100

Назначаем конструктивно шаг балок настила а = 100 см (рекомендуется, чтобы аукладывалось в пролете L целое число раз – L/a=13/1=13 (раз)

Расчет стального настила балочной клетки нормального типа

Настил воспринимает равномерно распределенную нагрузку

q₀ = 19 кН/м² = 0,0019кН/см². Определяем размеры настила:

где n₀ - отношение пролета настила к предельному прогибу;

принимаем пролет настила: l_n = l_опт.н = 1м;

Е – модуль Юнга; µ = 0,3 – к-т Пуассона

Принимаем согласно сортаменту толщину настила, равную t_н = 10мм.

Прочность настила и сварные швы крепления к балкам настила проверяем по растягивающему усилию на 1 см настила, определяемому по формуле:

γ_f– к-т надежности по нагрузке (n = 1,2).

Н =297кН/м=2,97кН/см.

Расчет прикрепления настила.

Расчет прикрепления настила.

Сварку в соответствиях с табл. Ж.1 ДБН В.2.6- 163:2010 выполняем сварочной проволокой Св-08ГА по ГОСТ 2246-70* диаметром 3-5мм, положение шва нижнее с β_f = 0,7 и β_z = 1,0 (табл. 1.12.2);

R_wf = 158,4 МПа = 15,84 кН/см²(табл. Ж.2) и R_wz = 162 МПа (табл. 1.3.3).

Угловой шов, крепящий настил к балке, рассчитываем по зоне основного металла, так как:

β_f ∙ R_wf=0,7∙158,4= 110,88 МПа< β_z ∙ R_wz=1,0∙162= 162 МПа

Находим катет сварного шва, прикрепляющий настил к верхнему поясу балки настила:

γ_с - коэффициент условий работы принимается в зависимости от вида элемента конструкции (табл. 1.1.1 ДБН В.2.6-163:2010).

Согласно табл. 1.12.1 ДБН В.2.6-163:2010 минимальный катет сварного шва при наибольшей толщине t_н = 10мм принимаем больший из минимального и расчетного катетов сварного шва. Принимаем катет равным k_f = 4мм.

3. Расчет балки настила балочной клетки нормального типа:

Материал балок настила - сталь С235 (по табл. Е.2 [1]) с расчетным сопротивлением стали R_y = 230 МПа - для фасонного проката толщиной до 20мм.

Сбор нагрузок на балку настила:

- нормативная нагрузка q^н = (q₀+ g_н )∙l_n

Определение расчетных усилий

Расчетный изгибающий момент в балке:

Поперечная максимальная сила на опоре в балке:

где с₁ - коэффициент для расчета на прочность элементов стальных конструкций, учитывающий частичное развитие пластических деформаций и принимаемый равным в первом приближении 1,12;

у_с - коэффициент условия работы, принимаемый по табл. 1.1.1 [1];

R_y - расчетное сопротивление изгибу стали балки настила (табл. Е.2 [1]). Принимаем R_y для толщины полки от 2 до 22мм R_y =230МПа.

Подбор сечения:

По полученному значению требуемого момента сопротивления из сортамента принимаем сечение прокатного двутавра балочного по ГОСТ 26020-83 - №35Б2:

По принятым характеристикам поперечного сечения двутавра уточняем значение коэффициента для расчета на прочность элементов стальных конструкций с учетом развития пластических деформаций.

Определяем :

Согласно табл. Н.1 ДБН интерполяциейопределяем =1,089

Проверка прочности балки

Проверка жесткости балки настила:

Условие выполняется.

Сечение подобрано верно: двутавр балочный по ГОСТ 26020-83 I №35Б2

4. Расчет главной балки:

Материал главных балок - сталь С245 по ГОСТ 27772-88 с расчетным сопротивлением стали R_y = 240МПа - для листовой стали толщиной до 20мм.

Сбор нагрузок на главную балку:

В связи с частым расположением балок настила нагрузку на главную балку принимаем равномерно распределенной:

- нормативная нагрузка q^н = (q₀ + g + g_ГБ )∙В

- расчетная нагрузка q^р = (q₀∙n₁ + g∙n₂ + g_ГБ ∙n₂)∙В

n₁=1,2 и n₂ =1,05 -к-ты надежности по нагрузке для временной и постоянной

g_н =78,5 кг/м² =0,785 кН/м² g_вб=43,3 кг/ м² = 0,433 кН/м²

_г.б= 2…6 кН/м –предварительный вес главной балки.

Принимаем _г.б= 3 кН/м

q^н = [19+1,218+3] ∙ 7 = 162,5 кН/м

q^р = [1,2 ∙ 19+1,05 ∙ 1,218+1,05 ∙ 3] ∙ 7 = 190,60 кН/м

В связи с тем, что расположение балок настила частое, нагрузку на главную балку принимаем равномерно распределенную.

Определение расчетных усилий:

Упрощенно принимаем нагрузку на балку равномерно распределенной и

определяем расчетный и нормативный изгибающий момент.

Определение расчетных усилий

Расчетный изгибающий момент в балке:

Нормативный изгибающий момент в балке:

Расчетная поперечная сила в балке:

Подбор сечения:

Подбор сечения. Главную балку принимаем постоянного сечения по длине и рассчитываем без учета развития пластических деформаций.

Требуемый момент сопротивления равен:W_тр =М^p_мах/ (R_y ∙ γ_c)

γ_c - к-т условий работы (1,1);

R_y – расчетное сопротивление стали. R_y = 240 МПа = 24 кН/см².

Определяем высоту балки. Задаемся предварительно толщиной стенки по эмпирической формуле:

Оптимальная высота главной балки:

Минимальная высота сечения балки:

где - - предельный относительный прогиб для главных балок.

Высоту балки стремимся принять близкую к оптимальной, но не менее минимальной. Окончательную высоту балки принимаем кратной модулю 100мм или с учетом ширины листов, поставляемых по сортаменту.

Принимаем высоту стенки балки h_w = 1240мм из прокатной стали 1250х12

Суммарную толщину полок - 2 x 30 = 60мм;

Общую высоту балки h = 1300мм.

Минимальная толщина стенки из условия среза:

Принимаем окончательно толщину стенки балки равной t_w = 12мм.

Компоновка поперечного сечения и определение геометрических размеров:

Определяем площадь полок балки (необходимую площадь пояса).

Принимаем пояс из универсальной широкополочной стали сечением

b_f х t_f = 360х30мм. (А=108,0см²)

Отношение соответствует диапазону

Отношение свеса пояса к толщине

Отношение t_f = 30мм < 3t_w = 3∙ 12 = 36 мм.

Условия выполнены.

Момент инерции сечения балки относительно оси х:

Момент сопротивления крайнего волокна балки:

Проверка прочности балки

Условие выполняется.

Недонапряжение составляет

Проверка жесткости балки настила:

Проверка местной устойчивости стенки:

Определяем условную гибкость стенки:

Следовательно, принимаем конструктивно поперечные ребра жесткости через а = 100см (кратно расположению балок настила).

Конструирование ребер жесткости

Сечение ребра принимаем 70 х 6мм. Поперечные ребра жесткости привариваются сплошным односторонним швом катетом kf = 6мм полуавтоматической сваркой.

Расчет поясных швов:

Сварку принимаем полуавтоматическую с β_f = 0,7 и β_z = 1 (табл. 1.12.2 ДБН В.2.6-163:2010);

расчетное сопротивление металла сварного шва - R_wf = 180МПа (табл. Ж.2 ДБН В.2.6-163:2010) для сварочной проволоки Св08Г2С по ГОСТ 2246-70*;

расчетное сопротивление металла границы сплавления R_wz = 0,45R_un = 0,45 ∙ 370 = 166,5 МПа.

Поясные швы рассчитываем по металлу сварного шва, так как:

β_f ∙ R_wf = 0,7 ∙ 180 = 126 МПа < β_z∙R_wz = 1∙166,5 = 166,5 Мпа

Определяем катет сварных швов

l_ef =b₂+2t_f = 15,5+2∙ 3=21,5см.

Принимаем катет сварных швов равный 5,0мм (по табл. 1.12.1 ДБН ).

Расчет и конструирование опорного ребра главной балки:

R_wz = 0,45 R_un R_wn = 370 МПа R_р = R_un/γ_m= R_u

R_wz = 166,5МПа; R_wf = 180 МПа.

R_р = 370/1,05 =352,4МПа=36,1кН/см²

Ребро нагружено опорной реакцией Q = кН.

Определяем площадь опорного ребра

Задаемся шириной ребра b_р = 36см и определяем

Назначаем сечение опорного ребра 360 х 14 мм, А_р = 50,4 см².

Проверяем опорную стенку на устойчивость

Проверяем напряжения

Торец ребра, опирающийся на столик, должен быть пристроган. Определяем катет сварного шва, прикрепляющий опорное ребро к стенке балки:

Определим катет сварного шва крепления опорного ребра к стенке балки

по металлу шва

Согласно табл. 1.12.1 ДБН В.2.6-163:2010, при t_w = 12 мм kf = 4 мм (при автоматической сварке).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: