1 реферат камила. Сравнение вариантов и выбор оптимального типа балочной клетки из условия минимального расхода стали
 Скачать 0.79 Mb.
|
|
Актюбинский региональный государственный университет им. К. К. Жубанова РЕФЕРАТ На тему: Сравнение вариантов и выбор оптимального типа балочной клетки из условия минимального расхода стали Выполнила: Шектыбаева К. Группа: СР-2 СПО Проверил: Жекеев С.О. Актобе 2021 Содержани ВВЕДЕНИЕ 3 1.РАЗРАБОТКА СХЕМЫ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ 5 1.1Сравнение вариантов балочной клиенты 6 1.2. Определение толщины стального настила 6 1.3. Расчет вспомогательных балок 9 1.4. Выбор варианта балочной клетки 11 2. РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ БАЛКИ 12 2.1. Сбор нагрузок 12 13 2.2. Определение расчетных усилий в сечениях балки 13 2.3. Назначение размеров сечения стенки 15 2.4. Определение размеров сечения поясов 16 2.5. Изменение сечения балки 16 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 18 ВВЕДЕНИЕ 3 1. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ 5 1.1 Сравнение вариантов балочной клиенты 6 1.2. Определение толщины стального настила 6 1.3. Расчет вспомогательных балок 9 1.4. Выбор варианта балочной клетки 11 2. РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ БАЛКИ 12 2.1. Сбор нагрузок 12 2.2. Определение расчетных усилий в сечениях балки 14 2.3. Назначение размеров сечения стенки 15 2.4. Определение размеров сечения поясов 16 2.5. Изменение сечения балки 17 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 19 ВВЕДЕНИЕБалочная клетка представляет собой систему несущих балок одного или нескольких направлений, предназначенных для восприятия нагрузок и передачи их на колонны или стены. Балочные клетки применяют в рабочих площадках, покрытиях и перекрытиях зданий, в пролетных строениях мостов, в затворах гидротехнических сооружений и т.д. На балочную клетку укладывается стальной или железобетонный несущий настил. Система взаимоувязанных балок для совместной работы называется балочной клеткой. Балочная клетка применяется в покрытиях и перекрытиях зданий, рабочих площадок, в мостах и других инженерных сооружениях. Балочные клетки применяются для перекрытия площадей различной величины и конфигурации. Основное требование, предъявляемое к рациональному выбору балочной клетки,— максимальное использование несущей способности элементов при обеспечении требуемой жесткости конструкции. В зависимости от взаимного расположения главных и вспомогательных балок различают три типа балочных клеток: балочная клетка упрощенного типа, нормального типа и усложненного типа (рис. 5.4). В балочной клетке упрощенного типа нагрузка передается с настила на один ряд балок, которые опираются на стены или колонны. Нормальный тип включает два вида балок: главные балки, которые опираются на стены или колонны и балки настила, которые опираются на главные балки и воспринимают нагрузку от настила. В усложненном типе добавляются вспомогательные балки, которые опираются на главные балки и служат опорами для балок настила. Главные балки, обычно сварные, перекрывают основной пролет, вспомогательные — прокатные либо сварные, балки настила — прокатные. В зависимости от взаимного расположения главных и вспомогательных балок балочные клетки бывают: с верхним расположением вспомогательных балок — этажное ; расположением вспомогательных балок в одном уровне с главными; пониженным расположением вспомогательных балок. Тип балочной клетки выбирают в зависимости от ее назначения, габаритных размеров, типа настила, схемы расположения нагрузок и их величин, а также исходя из наименьших затрат металла и труда на изготовление и монтаж конструкций. В настоящем учебном пособии изложены основные положения по расчету и конструированию металлических балочных клеток нормального типа для одноэтажной рабочей площадки со стальным плоским настилом. При проектировании балочных клеток нормального типа решаются следующие вопросы: 1 Разработка схемы балочной клетки; 2 Расчет стального настила; 3 Расчет балки настила; 4 Расчет главной балки; 5 Расчет узлов сопряжений конструкций; 6 Расчет центрально сжатой колонны (стержень, оголовок, база); 7 Разработка рабочих чертежей. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИПроектируемая балочная клетка нормального типа включает два вида пересекающихся несущих балок – главные балки и балки настила, на которые опирается плоский стальной настил. Постоянные и временные нагрузки в балочной клетке нормального типа передаются с настила на балки настила, которые в свою очередь передают их на главные балки, опирающиеся на колонны. На основании задания на проектирование в пояснительной записке, входящей в состав проектной документации, вычерчивается схема расположения элементов балочной клетки с указанием основных размеров, осей, маркировки элементов и грузовых площадей на рассчитываемые элементы (настил, балка настила, главная балка, колонна). Учитывая значительные пролеты главных балок, составляющие, как правило, 9…12 м и более, их проектируют при необходимости с членением на отправочные элементы, по возможности одинаковые, удовлетворяющие требованиям транспортировки и монтажа наиболее распространенными средствами. На монтаже отправочные элементы объединяют в единую конструкцию устройством монтажного стыка, выполняемого сваркой или на высокопрочных болтах с накладками. Если монтажные стыки расположены посередине пролета главных балок, то при разработке схемы балочной клетки балки настила располагают 7 симметрично относительно этой середины. Для упрощения монтажных стыков, а также узлов сопряжения балок настила с главными балками, необходимо среднюю часть пролета главной балки оставлять свободной, т.е. балка настила не должна приходиться на монтажный стык главной балки. Сопряжение балок настила с главными балками рекомендуется принимать в одном уровне верхних поясов. Сравнение вариантов балочной клиентыВ курсовой работе следует рассмотреть 2 – 3 варианта балочной клетки нормального и усложненного типов (рис. 1.1, 1.2). При компоновке вариантов балочной клетки необходимо учитывать следующие соображения: • Шаг балок настила (а) рекомендуется назначать в пределах 0,6…1,6 м; шаг второстепенных балок (в) – 2…5 м. Шаг балок должен быть кратен пролету главной балки. • Шаг второстепенных балок (для усложненного типа) и балок настила (для нормального типа) следует назначать таким образом, чтобы не было их опирания в середине главной балки, поскольку в последней в этом месте, как правило, предусматривается монтажный стык. Для того чтобы произвести технико-экономическое сравнение вариантов различных типов балочной клетки, необходимо для каждого варианта подобрать толщину настила, назначить сечения вспомогательных балок. 1.2. Определение толщины стального настилаПри требуемом относительном прогибе толщина настила определяется его жесткостью       Поскольку пролет настила установлен (равен назначенному шагу балок настила), то из равенства (1.1) можно легко определить толщину настила, которая должна находиться в пределах 6…14 мм. Значение предельного прогиба  регламентируется СНиП 2.01.07-85*, СП 20.13330.2011.1.3. Расчет вспомогательных балокВспомогательные балки (балки настила, второстепенные балки) проектируются из прокатных двутавров. Расчет производится по двум предельным состояниям: по прочности и жесткости. Погонная равномерно распределенная нагрузка на вспомогательные балки будет q1= p1⋅ a (для балок настила); q2= p2⋅ в (для второстепенных балок), (1.2) где p1, p2 – эксплуатационная нагрузка на настил с учетом собственной массы конструкций, кН/м2; а, в – соответственно шаг балок настила и второстепенных балок, м. Максимальный изгибающий момент от расчетных нагрузок будет  где l - пролет рассчитываемой балки. Требуемый момент сопротивления сечения балки  где сх – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций. Для прокатных балок Сх=1,12. γс – коэффициент условия работы, γс =1,1 [5]; Ry – расчетное сопротивление стали по пределу текучести. Поскольку значения Ry для каждой марки стали зависят от толщины и вида проката, которые при подборе сечения заранее неизвестны, то в задачах допускается принимать минимальное значение Ry в пределах заданной стали. По полученному значению Wтреб из сортамента (табл. П6) назначается номер двутавра и производится проверка жесткости от нормативных нагрузок по формуле  Где  принятый в курсовой работе предельный относительный прогиб.При несоблюдении неравенства необходимо принять больший номер двутавра и вновь проверить условие . 1.4. Выбор варианта балочной клеткиТехнико-экономическое сравнение нескольких вариантов производится по стоимости конструкций «в деле», включающей в себя стоимости материала, изготовления и монтажа. В курсовой работе условно за наиболее экономичный можно принять тот вариант балочной клетки, в котором суммарная масса настила и вспомогатель- ных балок будет наименьшая. Показатели рассмотренных вариантов заносятся в таблицу. Расход стали по вариантам (на 1 м2 площадки) Таблица
2. РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ БАЛКИГлавные балки проектируются, как правило, сварными составного сим- метричного сечения (рис. 2.1). Для расчета главной балки необходимо произвести сбор нагрузок, опре- делить внутренние усилия в сечениях балки, установить высоту сечения балки, назначить размеры стенки и полок, произвести изменение сечения балки, вы- полнить расчет поясных швов, осуществить проверку общей и местной устой- чивости, произвести расчет опорного ребра, запроектировать монтажный стык балки (при необходимости). 2.1. Сбор нагрузокСосредоточенные силы от второстепенных балок (усложненный тип ба- лочной клетки) или балок настила (нормальный тип) целесообразно заменить равномерно распределенной нагрузкой (кН/м) q=p B, (2.1) где р – эксплуатационная нагрузка на настил с учетом собственной массы на- стила и вспомогательных балок, кН/м2; В – шаг главных балок, м.  2.2. Определение расчетных усилий в сечениях балкиМаксимальный изгибающий момент  Максимальная поперечная сила  где α =(1,02…1,05) – коэффициент, учитывающий собственную массу балки. 2.3. Назначение высоты сечения балки Высота балки назначается с учетом 3-х условий: • высота должна быть не ниже минимальной hmin (чтобы прогиб балки не превышал нормативного), см.   - принятый в курсовой работе предельный прогиб балки;• высоту балки желательно принять близкой к оптимальной (из условия наименьшего веса балки)  где толщина стенки tw (мм) предварительно может быть назначена по приближенной формуле  Здесь h может быть принята равной hmin, мм; • принятая высота сечения балки в сумме с высотой сечений вышележащих элементов не должна превышать заданную строительную высоту h* . Следует иметь в виду, что с точки зрения изготовления и монтажа целесообразнее предусматривать поэтажное сопряжение балок (рис. 2.2, а), однако в том случае, если заданная строительная высота не позволяет осуществить такое сопряжение, переходят на пониженное сопряжение (рис. 2.2, б), что дает возможность увеличить высоту сечения главной балки.  Рис. 2.2. Типы сопряжения балок:а–поэтажное;б-пониженное 2.3. Назначение размеров сечения стенкиУстановив высоту балки (см. п.2.3.), необходимо, задавшись толщиной поясов tf =20…40 мм, назначить высоту стенки hw, связав ее с размерами соот- ветствующего проката широкополосной стали (табл. 4 приложения) либо с удобным раскроем листовой стали. Толщина стенки определяется из условия прочности на срез  где Rs – расчетное сопротивление стали при срезе. Чтобы обеспечить местную устойчивость стенки без дополнительного укрепления ее продольными ребрами жесткости, должно быть соблюдено условие  2.4. Определение размеров сечения поясовГлавные балки проектируются, как правило, симметричного поперечного сечения (рис.2.3).  Требуемый момент инерции балки  Момент инерции поясов  - момент инерции стенки.Так как  то требуемая площадь сечения одного пояса Аf равна  Зная Af , назначают размеры сечения поясов с учетом сортамента широкополосной стали (см. табл. 4 приложения), а также соблюдают условие обеспечения местной устойчивости пояс  2.5. Изменение сечения балкиКак было показано выше, сечение балки назначается по максимальному изгибающему моменту, действующему в средине пролета. Ближе к опорам этот момент значительно уменьшается, и поэтому для балок пролетом более 10 м с целью экономии стали целесообразно изменять сечение. Наиболее удобно изменить сечение поясов, уменьшая только их ширину (см. рис. 2.1). Ширину поясов в измененном сечении следует назначать не менее (1/10)h и не менее 180 мм. Изменение сечения по длине балки рекомендуется производить на расстоянии (1/5…1/6)l от опор. Место изменения сечения следует назначать с учетом того, чтобы в этом месте не было опирания вспомогательных балок. Расчет измененного сечения производится следующим образом. Установив место изменения сечения, определяют действующий в этом сечении изгибающий момент M′, вычисляют W′ = M′ /(Ryγc), а далее производят назначение ширины пояса аналогично подбору его ширины в неизмененном сечении (формулы 2.7-2.10). Следует иметь в виду, что в месте изменения сечения на уровне поясных швов действуют большие нормальные и касательные напряжения, поэтому необходимо проверить прочность стенки по приведенным напряжения  M′, Q′ - соответственно изгибающий момент и поперечная сила, действующие в месте изменения сечения; J′x - момент инерции измененного сечения балки. Кроме этого необходима проверка прочности по максимальным касательным напряжениям на опоре.   статический момент полусечения.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Металлические конструкции. В 3 т. Т1. Элементы стальных конструкций [Текст]/ Под. ред. В.В. Горева. – М.: Высш. шк., 2004. – 551 с. 2. Металлические конструкции [Текст]/ Под общ. ред. Ю.И. Кудишина. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 560 с. 3. СН 53-102-2004. Общие правила проектирования стальных конструкций [Текст]. – Введ. 2005-01-01. – М.: ФГУП ЦПП, 2005. – 131 с. 4. Мандриков, А.П. Примеры расчета металлических конструкций [Текст] / А.П. Мандриков – М.: Стройиздат, 1991. – 431 с. 5. СНиП II-23-81* . Стальные конструкции [Текст]. – Введ. 1982-01-01. – М.: ФГУП ЦПП, 2005. – 90 с. 6. Сахновский, М.М. Справочник конструктора строительных сварных конструкций [Текст] / М.М. Сахновский. – Днепропетровск: Проминь, 1975. -С. 39 – 56. 7. Пешковский, О.И. Технология изготовления металлических конструкций [Текст]. – М.: Стройиздат, 1990. – 350 с. 8. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81* [Текст]. - М.: ОАО ЦПП, 2011. 9. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85 [Текст]. - М.: ОАО ЦПП 2011 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||