Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Проектирование балочной клетки




Выбираем два варианта балочной клетки нормального типа и один вариант усложненного типа. При определении шага балок настила ai (рисунок 1) необходимо иметь в виду следующее: количество балок должно быть четным и расстояние между ними должно быть в пределах от 0,6 до 1,5 м. При определении шага второстепенных балок авб их количество также должно быть четным, а расстояние между ними принимается в пределах от 2 до 3,5 м.

Принимаем:

1 вариант – а1= 1 м, n1 = 16 балок.

2 вариант – а2= 1 м, n2 = 16 балок.

3 вариант – а3 = 0,65 м, авб= 2м, n3 = 8 балок, nвб= 10 балок.

В усложненном типе балочной клетки нечетное количество балок настила допускается. Расчет ведем по вариантам.

 
Рисунок 1 – Схемы балочных клеток а, б – нормального типа, в – усложненного типа  

а)

 

б)

 

в)
1.3.1 Вариант 1

План балочной клетки с раскладкой балок приведен на рисунке 1,а. Рекомендуется предварительно задавать толщину настила в следующих пределах в зависимости от нормативной нагрузки:

tн = 6 мм при pн£ 10 кН/м2;

tн = 8...10 мм при 10 <pн£ 20 кН/м2;

tн = 12...14 мм при pн> 20 кН/м2.

Рисунок 2 – Конструкция и расчетная схема настила

Для нагрузки pн = 18 кН/м2 принимаем tн= 10 мм по сортаменту на толстолистовую сталь. Настил приваривается к балкам настила, что делает невозможным сближение опор при его прогибе (рисунок 2). Таким образом, расчетной схемой настила будет балка на двух шарнирно-неподвижных опорах, вследствие чего возникнет растягивающее настил усилие Н.

При нагрузке менее 50 кН/м2 прочность настила обеспечена и его рассчитывают на жесткость. Предельное соотношение пролета настила к его толщине из условия жесткости определяем из выражения А.Л.Телояна:

где – a / tн предельное соотношение пролета настила к его толщине из условия жесткости; Е1 – цилиндрическая жесткость настила;

m= 0,3 – коэффициент Пуассона для стали; n0 = 120 – величина, обратная предельному относительному прогибу настила ai / fu = 120, принимается по таблице 1; qн – нормативная равномерно распределенная погонная нагрузка на 1 см ширины настила.

Таблица 1 (выборка из таблицы 19 [3]) – Вертикальные предельные прогибы элементов конструкций

 

 

  Элементы конструкций Вертикальные предельные прогибы fu
Балки, фермы, ригели, прогоны, плиты, настилы (включая поперечные ребра плит и настилов): а) покрытий и перекрытий, открытых для обзора, при пролете l (м): l≤1 l = 3 l = 6 l = 24 l ≥ 36     l/120 l/150 l/200 l/250 l/300

Примечание. Для промежуточных значений пролета предельный прогиб fu принимается по интерполяции.

 

Собственный вес настила:

где gст = 78,5 кН/м3 – объемный вес стали.

Общая нагрузка на настил с учетом полезной нагрузки:

Нагрузка на 1 погонный сантиметр:

При заданном пролете настила а1 = 1 м определяем его требуемую толщину:

По сортаменту принимаем tн1= 6 мм. Растягивающее усилие Н в настиле определяем по формуле:

где gf = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке для временной нагрузки; fu/ l = 1/120 – предельный относительный прогиб настила (таблица 1).

Назначаем параметры сварных швов крепления настила к балкам настила. Принимаем автоматическую сварку под флюсом сварочной проволокой СВ-10НМА, флюс АН-47 по таблице 55* [1], диаметр проволоки 3 мм, положение шва – нижнее, предварительно принимаем катет шва kf = 5 мм по минимально возможному значению (таблица 38* [1]). Значения расчетных сопротивлений:

где Rwf = 21,5 кН/см2 – по таблице 56 [1], Run = 49 кН/см2 – по таблице 51* [1].

 

Значения коэффициентов проплавления шва bf = 1,1, bz = 1,15 (таблица 34*[1]). Определяем наиболее опасное сечение шва:

Таким образом, расчет ведем по металлу границы сплавления. Требуемый катет шва на один сантиметр ширины настила:

В соответствии с таблицей 38* [1] принимаем катет шва kf = 5 мм.

Подбираем сечение балки настила. Расчетная схема балки настила представлена на рисунке 3.

Определяем нормативную и расчетную погонную нагрузку на балку:

где 1,02 – коэффициент, учитывающий собственный вес балки настила; gf1 = 1,2, gf2 = 1,05 – коэффициенты надежности по нагрузке соответственно для временной нагрузки и нагрузки от собственного веса металлических конструкций. Расчетные значения изгибающего момента и перерезывающей силы:

 

  Рисунок 3 – Расчетная схема балки настила

Так как балка сплошного сечения и на нее действует статическая нагрузка, расчет ведем с учетом развития пластических деформаций, причем для прокатных двутавров принимаем c1 = 1,1. Требуемый момент сопротивления двутавра:

 

 

где Rу= 33,5 кН/см2 – по таблице 51* [1] для фасонного проката толщиной до 10 мм; gс = 1 – коэффициент условия работы балки (в дальнейшем при написании формул опускается).

По сортаменту ближайший больший момент сопротивления Wх= 371 см3 имеет двутавр №27, вес одного погонного метра двутавра

gнс.в. = 0,315 кН/м, Jх = 5010 см4 .

Проверяем прочность балки:

Прочность балки обеспечена. Прогиб конструкции:

где fu – предельно допустимый прогиб балки настила, определяется по таблице 1: при пролете 6,5 м fu= l/203,125 (определено по таблице 1 путем интерполяции).

Жесткость балки НЕ обеспечена.

По сортаменту больший момент сопротивления Wх = 472 см3 имеет двутавр №30, вес одного погонного метра двутавра gн с.в. = 0,365 кН/м, момент инерции Jх = 7080 см4 .

Проверяем прочность балки:

Прочность балки обеспечена. Прогиб конструкции:

Вес настила и балок настила на 1 м2 площади сооружения:

1.3.2 Вариант 2

По формуле А.Л. Телояна из 1 варианта:

где n0 = 120 для пролета 1 м по таблице 1.

При заданном шаге балок настила а2 = 0,8 м определяем требуемую толщину настила:

По сортаменту принимаем tн2 =5 мм. Расчетная схема настила аналогична варианту 1. Распор настила:

Параметры сварки принимаем по варианту 1. Требуемый катет шва:

По таблице 38* [1] принимаем kf = 4 мм.

Аналогично варианту 1 рассчитываем балку настила. Нагрузки на балку:

Расчетные усилия в балке:

Определяем требуемый момент сопротивления:

Принимаем двутавр № 27, у которого: Wх= 371 см3, вес одного погонного метра двутавраgнс.в. = 0,315 кН/м, Jх = 5010 см4.

Проверяем прочность балки:

Прочность балки обеспечена. Прогиб конструкции:

Вес настила и балок настила на 1 м2 площади:

Вариант 3

 

Так как шаг балок настила a3 = 0,65 м, то толщину настила и катет шва принимаем по 1 варианту. Нагрузку на балку настила также принимаем по варианту 1.

Расчетная схема балки настила приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Расчетная схема балки настила по 3 варианту

 

Усилия в балке:

Требуемый момент сопротивления:

Принимаем двутавр №10, Wх= 39,7 см3 , Jх= 198 см4 , gнс.в. = 0,0946 кН/м. Напряжение и прогиб:

где fu – предельно допустимый прогиб балки настила, определяется по таблице 1: при пролете 2 м fu= l/135.

Жесткость и прочность балки обеспечены.

Подсчитываем нагрузку на второстепенную балку. Так как балок настила в пролете более 4-х, то заменяем сосредоточенные силы от них равномерно распределенной нагрузкой и расчетную схему принимаем по рисунку 3:

Изгибающий момент и перерезывающая сила в балке:

Требуемый момент сопротивления:

Принимаем двутавр №36, Wх= 743 см3 , Jх= 15380 см4 , gнс.в. = 0,486 кН/м. Напряжения и прогиб:

см<

Прочность и жесткость балки обеспечена. Расход стали:

кН/м2 .

 

Составляем таблицу с основными показателями балочных клеток по вариантам (таблица 2).

Таблица 2 – Основные показатели балочных клеток

Показатель Номер варианта
Шаг балок настила (м) 0,8 0,65
Шаг второстепенной балки (м)    
Толщина настила (мм)
№ двутавра балки настила
№ двутавра второстепенной балки    
Расход стали (кН/м2 ) 0,838 0,849 0,86

На основе сравнения вариантов по материалоемкости для дальнейшей разработки принимаем 1 вариант балочной клетки.
2 Проектирование главной балки

Требуется запроектировать составную сварную балку пролетом 14 м. Сечение балки – симметричный сварной двутавр. Предусматривается изменение сечения главной балки и укрупнительный стык в середине пролета.

 







Дата добавления: 2015-09-15; просмотров: 2296. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия