Расчет главной балки

_{ЛИСТ  ЗАМЕЧАНИЙ}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_{Содержание.}

1. _{Выбор схемы балочной клетки ………………………………………………4}
1. _{Нормальная балочная клетка …………………………………………4}
2. _{Усложненная балочная клетка ………………………………………..5}
3. _{Подбор сечения прокатных балок (балок настила) …………………6}
2. _{Расчет и конструирование главной балки …………………………………13}
1. _{Сбор нагрузок ………………………………………………………...13}
2. _{Выбор высоты главной балки ………………………………………..15}
1. _{Компоновка сечения ………………………………………………….16}

_{2.3.    Изменение сечения главной балки…………………………………...19}

_{2.4.    Обеспечение местной устойчивости стенки ………………………..23}

_{2.5.    Расчет и конструирование опорного узла главной балки…………..23}

6. _{Расчет и конструирование укрупнительного стыка главной балки 26}

2.7. Расчет узла сопряжения  второстепенной балки с главной балкой…...29

3. _{Расчет и конструирование центрально сжатой колонны …………………….31}
1. _{Определение расчетной нагрузки и расчетных длин …………………31}
2. _{Подбор сечения колонны ………………………………………………..32}
3. _{Расчет и конструирование решетки колонны…………………………..36}
4. _{Расчет и конструирование базы колонны………………………….........39}
5. _{Расчет оголовка колонны ………………………………………………..42}

_{Список  используемой литературы………………………………………………….44}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   _{1. Выбор схемы балочной клетки}

 

_{Балочная  клетка - это система  балок, образующих несущую  конструкцию  перекрытий.}

_{Рассмотрим  два варианта балочной клетки: нормальную балочную клетку и  усложненную балочную клетку.}

_{Выбор окончательного варианта произведем по наименьшему  расходу материала. Настил принимаем  стальной.}

 

_{1.1  Нормальная балочная клетка}

 

Нормальная балочная клетка состоит из колонн, на которые опираются сварные двутавровые главные балки, по которым устанавливаются прокатные балки настила. По балкам настила укладывается железобетонный или стальной настил.

Размеры площадки 12x6,0 м. Шаг балок настила принимаем а=2 м.

 

Найдем толщину стального  настила по его заданной деформативности:

,                     (1)

 

где - пролет настила см,

- величина предельной деформативности, n₀=200,

- модуль упругости с учетом  поперечной деформации, E₁=2,00 10⁸ кН/м²,

- временная нормативная нагрузка, кН/м²,

 

 мм

        Рисунок 1 – Нормальная балочная клетка

 

В соответствии с Сортаментом горячекатаного листового проката по ГОСТ 19903-74* принимаем t_H1 =27 мм.

 

1.2 Усложненная балочная клетка

 

По главным балкам  шага укладываются вспомогательные балки. По вспомогательным балкам с шагом устанавливаются балки настила.

Принимаем шаг балок  настила  ,     м.

Принимаем шаг вспомогательных балок  м   , b=2,4 м.

 

 

Рисунок 2 – Усложненная балочная клетка

 

Найдем толщину стального  настила по его заданной деформативности:

,         (2)

 

 мм

 

В соответствии с Сортаментом  горячекатаного листового проката  по ГОСТ 19903-74* принимаем t_H2 =15,0 мм.

 

1.3 Подбор сечения прокатных балок (балок настила) и второстепенных балок для двух вариантов

 

Нормальная балочная клетка.

Нормативная нагрузка (на 1 м):

,         (3)

 

где 1,02 – коэффициент, учитывающий собственный вес балки,

- плотность стали, 

- временная нормативная нагрузка, кН/м² ,

- ширина грузовой площади,  равная шагу балок настила,  а=2 м ,

  - толщина стального настила, мм,

 кН/м.

 

Расчетная нагрузка:

        (4)

 

где  - коэффициент надежности по материалу,  для стали ,

- коэффициент надежности по  временной нагрузке,  ,

 кН/м.

 

Максимальный изгибающий момент:

 ,           (5)

 

где - расчетная нагрузка, кН/м,

- пролет балки настила,  м,

 кНм.

 

Определяем требуемый  момент сопротивления балки настила  из условия прочности на изгиб, см³:

,            (6)

 

где M_max - максимальный изгибающий момент, кНм,

с – коэффициент пластичности, с=1,1,

- расчетное сопротивление по  пределу текучести,  кН/см²,

 см³.

 

По Сортаменту горячекатаных двутавров  по ГОСТ 8239-89  подбираем двутавр  № 45 с геометрическими характеристиками: см⁴; см³; m=66,5 кг/м; мм.

Проверка жесткости (прогиба  балки):

,          (7)

 

где - относительная предельная деформация, 

q^H - нормативная нагрузка,  кН/м,

  -  пролет балки,  см,

Е – модуль упругости стали, кН/cм²

- осевой момент инерции, см ⁴,

. 

 

Условие выполняется.

 

Расход стали по первому  варианту:

,           (8)

 

где - масса балки 1 погонного метра, кг/м,

- шаг балок настила,  м,

 кг/м².

 

Усложненная балочная клетка.

 

Подбор сечения балки  настила:

Нормативная нагрузка (на 1 м):

,         (9)

 

где  - ширина грузовой площади, равная шагу балок настила,  м,

- толщина стального настила,  м,

 кН/м.

 

Расчетная нагрузка:

,        (10)

 

где  - ширина грузовой площади, равная шагу балок настила,  м,

- коэффициент надежности по материалу,  для стали ,

- коэффициент надежности по  временной нагрузке,  ,

 кН/м.

Максимальный изгибающий момент:

,          (11)

 

где - расчетная нагрузка, кН/м,

- пролет балки настила,  м,

 кНм

 

Определяем требуемый  момент сопротивления балки настила  из условия прочности на изгиб:

,          (12)

 

где - максимальный изгибающий момент, кНм,

с – коэффициент пластичности, с=1,1,

- расчетное сопротивление по  пределу текучести,  кН/см²,

 см³.

 

По Сортаменту горячекатаных двутавров по ГОСТ 8239-89  подбираем двутавр №18 с геометрическими характеристиками: см⁴; см³; m=18,4 кг/м; мм.

Проверка жесткости (прогиба  балки):

,       (13)

 

где - относительная предельная деформация, 

   - нормативная нагрузка,  кН/м.

  -  пролет балки,  см,

Е – модуль упругости  стали,

- осевой момент инерции, см ⁴,

 

 

Условие выполняется. 

Подбор сечения вспомогательной  балки:

Нормативная нагрузка (на 1 м):

,       (14)

 

где  - масса балки 1 погонного метра, кг/м,

- шаг балок настила,  м,

- шаг вспомогательной балки,  м,

- толщина стального настила, м,

 кН/м.

 

Расчетная нагрузка:

,     (15)

 

где  - коэффициент надежности по материалу,  для стали ,

- коэффициент надежности по  временной нагрузке,  ,

 кН/м.

 

Максимальный изгибающий момент:

,          (16)

 

где - расчетная нагрузка, кН/м,

- пролет вспомогательной балки, м,

 кНм.

 

Определяем требуемый  момент сопротивления вспомогательной балки из условия прочности на изгиб:

,          (17)

 

где - максимальный изгибающий момент, кНм,

с – коэффициент пластичности, ,

- расчетное сопротивление по  пределу текучести,  кН/см²,

 см³.

 

По Сортаменту горячекатаных  двутавров по ГОСТ 8239-89  подбираем двутавр №60 с геометрическими характеристиками: см⁴; см³; m=108 кг/м, b=190мм.

Проверка жесткости (прогиба  балки):

,        (18)

 

где - относительная предельная деформация, 

   - нормативная нагрузка,  кН/м,

  -  пролет вспомогательной балки, см, 

Е – модуль упругости  стали, кН/см²,

- осевой момент инерции, см⁴,

. 

Условие выполняется.

 

Расход стали по второму варианту:

,        (19)

 

где t_H2 - толщина стального настила, мм,

 - плотность стали, 

- масса балки (настила и вспомогательной) 1 погонного метра, кг,

- шаг балок настила,  м,

- шаг вспомогательной балки,  м,

 кг/м².

 

Сравним полученные результаты в табличной форме.

 

Таблица 1 – Сравнение  результатов

Расчетные величины	Первый вариант Балки настила	Второй вариант
		Балки настила	Вспомогательные балки
1. Толщина настила tH, мм	27	15,0	15,0
2. Шаг балок, м		d=1,2	b=2,4
3. Пролет балки, м	6	2,4	6
4. Нормативная нагрузка на балку qH , кН/м	56,24	30,49	125,4
5. Расчетная нагрузка на балки , кН/м ,	68,19	36,33	142,79
6. Максимальный изгибающий момент Mmax, кНм	306,89	35,6	642,55
7. Требуемый момент сопротивления Wmp, см3	1094,27	126,21	2290,74
8. Сечение балки №,	№ 45  см4  см3 m=66,5 кг/м  мм	№ 18  см4;  см3; m=18,4 кг/м;  мм.	№ 60  см4;  см3; m=108 кг/м;  мм.
9. Проверка прогиба
10. Расход стали по вариантам V, кг/м	245,2	173,05