Расчет настила и прокатных балок балочной клетки

Расчет стального настила, вспомогательной балки. Конструктивное обеспечение устойчивости стенки. Проверки прочности, жесткости и устойчивости балки и колонны. Конструирование и расчет оголовка. Расчет прикрепления настила, узла этажного опирания балок.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

1. Задание и исходные данные к проектированию

1. Количество ячеек и шаг колонн по направлению ширины здания 2x6;

2. Количество ячеек и шаг колонн по направлению длинны здания 8x6;

3. Отметка верха настила 10,8м;

4. Тип балочной клетки рабочей площадки - усложненный;

5. Тип сопряжения балок в балочной клетке - этажный или в одном уровне с высотой балочной клетки не более высоты главной балки;

6. Тип настила стальной (Сталь С235) без защитных устройств и без ребер жесткости;

7. Тип балок настила и вспомогательных балок - прокатные ( сталь С285);

8. Главная балка сварная ( сталь С285);

9. Колонна сварная сплошного сечения ( сталь С285);

10. Полезная нагрузка на настил 23 кПа;

11. Коэффициент надежности по полезной нагрузке 1,1;

12. Коэффициент надежности по назначению здания 1,1;

13. Класс бетона фундаментов В7,5;

14. Длина элементов заводского изготовления 4м;

15. Тип монтажных соединений - сварные;

16. Тип болтов и сварочных материалов - по выбору студента.

2. Расчет настила и прокатных балок балочной клетки

Расчет настила заключается в правильном назначении его толщины и выборе оптимального пролета.

В курсовой работе балки настила и вспомогательные балки запроектированны из прокатных профилей. Их расчет заключается в определении номера профиля, обеспечивающего прочность и жесткость балок.

2.1 Расчет стального настила

При полезной нагрузке на настил не более 50 кПа (50 кН/м2) его толщина tn и пролет регламентируются обычно только жесткостью. При этом толщина обычно назначается в зависимости от величины полезной нагрузки po [ 4. табл. 1].

При значении полезной нагрузки po=23 кПа рекомендуемая толщина настила tn=12 мм. Для стального настила используется рифленая сталь по ГОСТ 8568-77.

Предельное отношение пролета настила к его толщине при po < 50 кПа и заданном отношении пролета настила к его допускаемому прогибу [9] определяется по формуле

,

где - нормативная нагрузка на настил, кПа , ;

- расход стали от настила, кг/м2 (здесь tn в см);

- коэффициент надежности по назначению, принимаемый по заданию;

Нормативная нагрузка на настил равна:

кПа;

Е - модуль продольной упругости стали, Е=20600 кН/см2.

n0 - отношение пролета настила к его вертикальному прогибу n0=135 [9]

Предельное отношение пролета настила к его толщине равно:

Следовательно требуемый пролет настила:

мм

Окончательное расстояние между балками настила принимается кратным длине вспомогательной балки, т. е. величина должна укладываться целым числом раз на расстоянии между осями главных балок. Следовательно пролет настила принимается мм.

2.2 Расчет балки настила

Оптимальный пролет балок настила, определяется с учетом весовых и стоимостных показателей листового настила и прокатных вспомогательных балок и балок настила по формуле

,

где - расчетное сопротивление материала балок настила и вспомогательных балок, кН/см2;

В - шаг главных балок в балочной клетке рабочей площадки, м.

С целью типизации конструкций шаг вспомогательных балок увязывается с длиной главной балки L=, т. е. должен укладываться на ней целым числом раз.

м.

В целях унификации принимаем м.

Балки настила опираются на вспомогательные шарнирно, поэтому их расчетная схема представляется однопролетной балкой с равномерно распределенной по всей ее длине нагрузкой (рис. 1).

Нормативная нагрузка на балку, кН/м,

,

где - коэффициент, учитывающий нагрузку от собственного веса балки настила, , ?n - пролет настила, м. Следовательно нормативная нагрузка на балку равнее:

кН/м

Рисунок 1 - Расчетная схема балки настила

Расчетная нагрузка на балку, кН/м,

,

где - коэффициент надежности по полезной нагрузке,

- коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса стальных конструкций, он принимается равным 1,05.

Расчетная нагрузка на балку равна:

кН/м

Для подбора сечения балки необходимы усилия:

- максимальный расчетный изгибающий момент, кН•м,

кН•м

- максимальный нормативный изгибающий момент, кН•м,

кН•м;

- максимальное расчетное перерезывающее усилие (опорная реакция балки), кН, кН

Требуемый из условия прочности момент сопротивления сечения балки настила, см3, при этом будет равен ,

где с - коэффициент, учитывающий частичное развитие в сечении балки пластических деформаций. Для конструкций зданий I уровня ответственности и выше (при ) с = 1

100 - коэффициент перевода “м” в “см”.

Ry - расчетное сопротивление материала балки, кН/см2. Дляизготовления балок принимается сталь С235, следовательно Ry=23 кН/см2.

- коэффициент условия работы балки, принят равным 1.

Требуемый из условия прочности момент сопротивления сечения балки настила равен: см3

Требуемый (минимальный) из условия жесткости момент инерции сечения балки, см4, равен , где no =135 для пролета , 104 - коэффициент перевода “м•м” в “см•см”.

см4

По требуемым величинам и принимается двутавр I 14 по ГОСТ 8239-89. Фактические значения см3; см4. Погонная масса балки равна кг/м

2.3 Расчет вспомогательной балки

Вспомогательные балки, как и балки настила, опираются шарнирно на главные балки. При этом их пролет принимается приблизительно равным шагу главных балок, т. е. , а расчетная схема - аналогична расчетной схеме балки настила (см. рис. 1).

Нормативная нагрузка на вспомогательную балку, кН/м,

,

где - расход стали, кг/м2, от балок настила ;

- коэффициент, учитывающий нагрузку от собственного веса вспомогательной балки, .

Нормативная нагрузка на вспомогательную балку, кН/м,

кН/м

Расчетная нагрузка на балку, кН/м,

.

кН/м

Максимальные усилия в балке

кН•м;

кН•м;

кН.

При этажном опирании балок настила на вспомогательные балки, к последним в местах опирания балок настила прикладываются сосредоточенные усилия кН.

Далее, по требуемому моменту сопротивления, см3, и требуемому моменту инерции, см4, по сортаментам прокатных двутавров выбирается двутавр минимальной массы ().

см3; см4

По требуемым параметрам принимаем сечение I 45Б2, см3 см4.

Необходимо проверить принятое сечение балки на прочность по формуле

где с1 - коэффициент, учитывающий частичное развитие пластических деформаций в сечении балки.

При непосредственном опирании балок настила сверху на вспомогательную балку необходима проверка местной прочности стенки последней по формуле

где z - условная длина сжатого участка стенки вспомогательной балки, см,

см

- ширина полки двутавра балки настила, см (принимается из сортамента двутавров);

и - толщина стенки и пояса двутавра вспомогательной балки, см.

;

Так как оба условия выполняются то не требуется принимать какие-либо дополнительные меры.

3. Расчет сварной главной балки

Расчет главной балки включает в себя: назначение расчетной схемы с определением нагрузок и усилий; подбор сечения в средней части и измененного сечения в приопорных участках; расчет опорной части; назначение шага и размеров ребер жесткости; проверки прочности элементов сечения и их местной устойчивости, а также жесткости и общей устойчивости балки.

3.1 Расчетная схема. Нагрузки, усилия

В принятой схеме балочной клетки на промежуточную главную балку с шагом ?bn (рис. 2) опираются вспомогательные балки. При опирании последних на главную балку в четырех и более точках сосредоточенную нагрузку на нее можно заменять равномерно распределенной. Ее нормативная и расчетная величины соответственно будут равны:

;

,

где В - шаг главных балок, м;

- коэффициент, учитывающий нагрузку от собственного веса главной балки, приблизительно равный 1,05;

- расход стали, кг/м2, от вспомогательных балок

кг/м2; следовательно

...