Стальная балочная клетка

Содержание

1. Разработка вариантов балочной клетки…………………………….….…….1

1.1. Вариант 1. Балочная клетка нормального типа…………………....……1

1.2. Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа……………….…...…..5

1.3. Вариант 1. Балочная клетка нормального типа. Расчет балки настила…7

1.4. Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа. Расчет балки настила.9

1.5. Сравнение вариантов балочной клетки……………………………..…….12

2. Проектирование составной сварной главной балки………………….…….13

2.1.1.Подбор сечения главной балки…………………………………………...13

2.1.2. Проверка прочности главной балки……………………………….…….16

2.1.3. Повторная проверка прочности главной балки…………………..…….17

2.1.4. Проверка прогиба главной балки………………………………………..18

2.1.5. Определение типа сопряжения вспомогательной и главной балок….18

2.1.6. Проверка общей устойчивости главной балки……………….………...19

2.1.7. Изменение сечения балки………………………………………………..19

2.1.8. Расчет поясных сварных швов ……………………………….………..21

2.1.9. Проверка устойчивости сжатой полки балки……………..…………….21

2.1.10. Проверка устойчивости стенки ……………………….……………..21

2.1.11. Расчет опорного ребра жесткости главной балки…..…………………23

2.1.12. Расчет болтового соединения в месте примыкания вспомогательной балки к главной……………………………………………………………24

3. Проектирование колонны сплошного сечения……………..………………26

3.1. Расчетная длина колонны и сбор нагрузки…………….…………………26

3.2. Подбор сечения колонны………………………………….…………….26

3.3. Проверка устойчивости полки и стенки колонны………….…………….27

3.4. Расчет базы колонны…………………………………….…………………30

3.5. Расчет оголовка колонны……………………………….………………….34

Список литературы……………………………………………..……………….35

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЬНОЙ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

Исходные данные:

-временная нагрузка - 18 кН/м2

-толщина настила площадки нормального типа - 10 мм

-толщина настила площадки усложненного типа - 6 мм

- пролет главной балки - 18,50 м

-шаг главных балок (пролет вспомогательной балки) - 6,50 м

-габарит помещения под перекрытием - 6,80 м

-отметка верха настила (ОВН) - 8,50 м

-тип сечения колонны - сплошная

-сталь настила и прокатных балок - С235

-сталь главной балки и колонны - С245

1. Разработка вариантов стальной балочной клетки

1.1. Вариант 1. Балочная клетка нормального типа

Расчет настила

Таблица 1.1 – Сбор нагрузки на 1 м2 настила

	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2		Расчетная нагрузка, кН/м2
1	Временная нагрузка - Р	18	1,2	21,6
2	Собственный вес настила где удельный вес стали –	0,77	1,05	0,81
	Итого q=g+P	qn=18,77		q=22,41

Средняя величина коэффициента надежности по нагрузке:

Принимаем расчетную схему настила:

Сварные швы крепления настила к балкам не дают возможности его опорам сближаться при изгибе. Поэтому в настиле возникают растягивающие цепные усилия Н. Защемление настила сварными швами на опорах в запас не учитывают, считая опоры шарнирно-неподвижными. Изгиб настила происходит по цилиндрической поверхности. Цилиндрический модуль упругости стали определяется по формуле:

МПа.

В расчете определяется наибольший пролет полосы настила единичной ширины при заданной толщине листа tH и предельном прогибе :

(1)

В нашем примере после подстановки величин qn и tH в формулу (1) получаем:

(2)

В целях экономии стали пролет LH следует принимать как можно ближе к LMAX, так, чтобы длина главной балки была кратна пролету LH. Так как величина n0 зависит от пролета настила LH, задачу решаем попытками, принимая пролет настила в интервале от 0,5 до 2,5 м. Принимаем L=1,85 м. В этом случае пролет LH укладывается десять раз по длине главной балки:

По прил. табл. 1 интерполяцией находим предельный прогиб для пролета

LH =1,85 м:

Далее, по формуле (2) вычисляется наибольший пролет:

Так как принятый пролет настила превышает предельный (LH=1,85 м > LMAX=1,376 м), увеличиваем число пролетов настила на один и получаем:

Так как LH=1,682 м > LMAX=1,428 м, то увеличиваем число пролетов до 12

Так как LH=1,542 м > LMAX=1,472 м, то увеличиваем число пролетов до 13

Так как LH=1,423 м < LMAX=1,511 м, на этом расчет заканчивается.

В целях упрощения крепления балки настила к главной у ее опоры, смещаем на половину шага в пролет первую и последнюю балки настила. Тогда разбивка главной балки на панели будет иметь вид:

Проверка прогиба настила.

Вначале вычисляется балочный прогиб, то есть прогиб от поперечной нагрузки в середине полосы шириной b=1 м, имеющей цилиндрическую жесткость , без учета растягивающей силы H:

Прогиб настила с учетом растягивающей силы H определяется по формуле

Коэффициент находится из решения кубического уравнения

Для решения примем , тогда

, где

Прогиб настила:

Относительный прогиб:

Предельный прогиб:

Так как <, то проверка прогиба удовлетворяется.

Проверка прочности настила.

Изгибающий момент с учетом приварки настила на опорах:

кНм

Растягивающая сила

кН

Проверка прочности полосы настила шириной b=1 м:

кН

Здесь площадь сечения настила

м2,

момент сопротивления настила:

м3

=112,794 МПа < МПа.

Расчет сварного шва крепления настила к балке.

1. Расчет по металлу шва:

- коэффициент глубины провара шва

- коэффициент условия работы шва

В соответствие с СНиП II – 23 – 81* табл. 55 принимаем электроды типа Э42.

Расчетное сопротивление металла шва при ручной сварке с электродами Э42 Rwf =180 МПа

МПа

2. Расчет по металлу границы сплавления:

- коэффициент глубины провара шва

- коэффициент условия работы шва 3

Расчетное сопротивление по металлу границы сплавления:

Здесь Run=360 МПа – нормативное сопротивление проката

МПа.

Сравнивая полученные величины при расчете по металлу шва и по металлу границы сплавления, находим минимальную из них:

МПа.

Требуемый катет шва:

Принимаем Kf=Kfmin=5 мм

1.2. Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа

Расчет настила

Таблица 1.2 – Сбор нагрузки на 1 м2 настила

	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2		Расчетная нагрузка, кН/м2
1	Временная нагрузка - Р	18	1,2	21,6
2	Собственный вес настила	0,462	1,05	0,485
	Итого q=g+P			q=22,085

Средний коэффициент

Наибольший пролет настила в зависимости от n0:

Принимаем пролет настила LH=1,3 м.

Пролет укладывается целое число раз по длине вспомогательной балки: . Находим n0: n0=123,711.

Вычисляем наибольший пролет:

Так как LH=1,3 м > LH,MAX=0,944 м, то необходимо увеличить число пролетов на один:

n0=121,004

Так как LH=1,083 м > LH,MAX=0,991 м, то необходимо увеличить число пролетов на один:

n0=120

Так как LH=0,929 м < LH,MAX=1,009 м, то расчет можно продолжать.

Проверка прогиба настила.

Балочный прогиб:

Коэффициент находится как:

Прогиб настила:

Относительный прогиб:

Предельный прогиб:

Так как <, то проверка прогиба удовлетворяется.

Схема разбивки вспомогательной балки на панели:

В интервале от 2 до 5 м назначаем пролет балки настила, равный шагу вспомогательных балок, так, чтобы ему был кратен пролет главной балки:

Смещаем на половину шага в пролет первую и последнюю вспомогательные балки.

Схема разбивки главной балки на панели:

Проверка прочности настила.

Изгибающий момент:

кНм

Растягивающая сила

МН

Момент сопротивления настила:

м3

Проверка нормальных напряжений:

МПа < МПа

Расчет сварного шва крепления настила к балке.

Так как усилие Н=268 кН меньше усилия, действующего в настиле первого варианта (Н=412,287 кН), принимаем катет сварного шва аналогично. То есть конструктивно по минимальной величине Kf = KMIN= 5 мм.

Расчет балки настила

Балка рассчитывается как свободно опертая, загруженная равномерно распределенной нагрузкой. Пролет равен шагу главных балок LБН = 6,50 м.

Погонная нагрузка собирается с полосы шириной, равной пролету настила LН = 1,423 м:

а) нормативная нагрузка:

где в первом приближении вес балки принят равным 2 % от нагрузки;

б) расчетная нагрузка:

Страницы: 1, 2, 3, 4

В соцсетях