Стальная балочная клетка. 1. Разработка вариантов балочной клетки

• Название: 1. Разработка вариантов балочной клетки
• Анкор: Стальная балочная клетка
• Дата: 06.12.2022
• Размер: 5.14 Mb.
• Имя файла: Стальная балочная клетка.rtf
• Тип: Документы; #831150
• страница: 4 из 5

Расчет вспомогательной балки

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

м²

Расчетная схема вспомогательной балки

Таблица 1.3 – Сбор нагрузки на вспомогательную балку G+P

	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2		Расчетная нагрузка, кН/м2
1	Временная нагрузка - Р	61,871	1,2	74,246
2	Вес настила	1,588	1,05	1,667
3	Вес балки настила	0,668	1,05	0,701
4	Вес вспомогательной балки (принимаем вес двутавра № 40Б2)	0,499	1,05	0,523
	Итого q=g+P	64,626		77,137

Средняя величина коэффициента .

Изгибающий момент от расчетной нагрузки при шести грузах в пролете:



Требуемый момент сопротивления при с₁=1,1 в первом приближении



Требуемый момент инерции по предельному прогибу:

(При пролете балки L_B=6,5 м предельный прогиб

м⁴

По сортаменту принимаем двутавр № 50 Б 2 ГОСТ 26020 – 83:

(I_X=42390 см⁴; W_X=1709 см³; А=102,8 см²; b=200 мм; h=49,6 см; t_f=14,0 мм; t_w=9,2 мм; m_B=80,7 кг/м).

Площадь сечения стенки:

см²;

Площадь сечения полки:

см².

Уточняется коэффициент с, учитывающий развитие пластических деформаций по высоте сечения балки, интерполяцией по табл. 66 СНиП II – 23 – 81* при С=1,1006

Так как при четном количестве грузов на балке имеется зона чистого изгиба, в соответствии с п.5.18 СНиП II – 23 – 81* вместо коэффициента с₁ следует принимать коэффициент

c_1m=0,5(1+с)=0,5(1+1,1006)=1,0503.

Уточняется нагрузка на балку:

Вес вспомогательной балки:

- нормативный:

кН;

- расчетный:

кН.

Полная нагрузка G+P с учетом данных таблицы 1.3:

- нормативная 61,871+1,588+0,668+0,7355=64,8625 кН;

- расчетная 74,246+1,667+0,701+0,772=77,386 кН.

Средняя величина коэффициента

Изгибающий момент от расчетной нагрузки при шести грузах:



Проверка прочности:

МПа < МПа.

Недонапряжение 5,092%.

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

Проверка прогиба балки:

< .

Проверка проходит.

Проверка общей устойчивости балки. Сжатый пояс в направлении из плоскости изгиба балки раскрепляется балками настила, расстояние между которыми равно I_ef=L_H=0,929 м.

В соответствие с табл.8 СНиП II – 23 – 81* наибольшее значение отношения I_ef к ширине сжатого пояса b_f , 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:

h_П=t_H+h_БН+h_B=6+180+496=682 мм.

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

кг/м²
1.5. Сравнение вариантов балочной клетки
Критерием при выборе варианта принимаем расход стали. Сравнивается расход стали на 1 м² площади балочной клетки покрытия по главным балкам:

- по первому варианту m_I=108,93 кг/м².

- по второму варианту m_II=88,72 кг/м².

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.
2.1. Проектирование составной сварной главной балки
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:



Расчетная схема главной балки

Таблица 2.1. – Сбор нагрузки на главную балку G+P

	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка,		Расчетная нагрузка,
1	Временная нагрузка	432,9	1,2	519,48
2	Собственный вес настила и балок	20,93	1,05	21,97
3	Собственный вес главной балки (предварительно принимаем 3% от временной нагрузки)	12,987	1,05	13,64
Итого G+P		466,817		555,09

Коэффициент
2.1.1. Подбор сечения главной балки

Сечение составной сварной балки состоит из трех листов: вертикального – стенка и двух горизонтальных – полок.

В нашем примере (при пяти грузах в пролете) расчетный изгибающий момент:

кНм.

Для принятой толщины листов полок t_f 20 мм расчетное сопротивление стали С245 равно R_y=240 МПа .

Коэффициент условия работы В первом приближении с₁=1,1.

Требуемый момент сопротивления:

W_TP=

Высота сечения балки h предварительно определяется по соотношению между h_ОПТ.W;

h_ОПТ.f и h_min, где h_ОПТ.W – оптимальная высота сечения из условия прочности; h_ОПТ.f. – оптимальная высота сечения из условия жесткости; h_min – высота сечения из условия минимальной жесткости, при обеспечении прочности.

1. 
   Оптимальная высота балки из условия прочности:
   

см,

где - рекомендуемое отношение высоты балки к толщине стенки в пределах k_W=125…140. Принимаем k_W=125;

2. 
   Оптимальная высота балки из условия жесткости:
   

см,

где ,

величина n₀=232,3 получена для пролета L=18,5 м линейной интерполяцией.

3. 
   Высота балки из условия минимальной жесткости при обеспечении прочности:
   

см.

В расчете полученные высоты располагаются в следующем соотношении:

h_min=84см < h_ОПТ,W=167,99см