Размещено на http://www.allbest.ru

					БК 32*12.002.00 ПЗ
Изм.	Лист	№ документа	Подп.	Дата
Разраб.	Азнабаев			Расчётная часть	Лит	Лист	Листов
Провер.	Галинский					1	18
					ТюмГНГУ, Институт транспорта СПз-10
Н.контр.	Галинский
Утв.	Галинский

1. Расчетная часть

1.1 Предварительный расчёт на прочность и определение размеров основных элементов конструкции

балка настил конструкция

Определяем максимальные нагрузки в балочной клетке, для того, чтобы выяснить несущую способность настила и пролет между вспомогательными балками и балками настила.

Размеры площадки и интенсивность нагрузок для построения балочной клетки представлены в таблице 2.1

Таблица 2.1 Размеры площадки и интенсивность нагрузок

Наименование параметра	Величина
Длина площадки, м	20
Ширина площадки, м	16
Интенсивность распределенной нагрузи, кН/м	2.5
Интенсивность сосредоточенной нагрузки, кН/м	8.5

По СНиП II-21-83 находим, что:

(2.1)

(2.2)

где t - толщина настила;

q - интенсивность распределенной нагрузки.

(2.3)

где н=0.3;

Из формулы (2.2) находим максимальную длину пролета l по формуле (2.4):

(2.4)

где t - толщина настила;

Для нахождения максимальных расчетных нагрузок (Q и М) в балке настила строим уравнение 3-х моментов по рис.2.

Рис. 2 Нагрузка на балки

Уравнение 3-х моментов находится по формуле (2.5)

 (2.5)

при a = ; М0 = 0.

при b = ; M5 = 0.

Находим площадь эпюры w1 по формуле (2.6):

(2.6)

Площадь эпюры w1 = w3

Находим площадь эпюры w2 по формуле (2.7):

(2.7)

Площадь эпюры w2 = w4= w5

Находим момент Мх1 по формуле (2.8):

(2.8)

Находим момент Мх2 по формуле (2.9):

(2.9)

(2.10)

Находим максимальный момент M1 по формуле (2.11):

(2.11)

Находим максимальный момент M2 по формуле (2.12):

(2.12)

Находим максимальный момент M3 по формуле (2.13):

 (2.13)

Находим максимальный момент M4 по формуле (2.14):

(2.14)

Находим максимальный момент M5 по формуле (2.15):

(2.15)

Mmax = 45354.4 (Н·м)

Для нахождения Qmax находим нагрузки в точках опоры А,B,C и D.

Находим нагрузку в точке А по формуле (2.16):

 (2.16)

Находим нагрузку в точке В по формуле (2.17):

(2.17)

Находим нагрузку в точке C по формуле (2.18):

(2.18)

Находим нагрузку в точке E по формуле (2.19):

(2.19)

Находим нагрузку в точке D по формуле (2.20):

(2.20)

Находим нагрузку в точке F по формуле (2.21):

(2.21)

Qmax = 18200 (Н)

Определив максимальные нагрузки Q и M строим эпюры на рис.3

Рис. 3 Расчетные максимальные нагрузки балки настила

Находим максимальные расчетные нагрузки (Q и М) в главной балке по рис.4.



Рис. 4 Нагрузка главной балки

Для нахождения нагрузок Q и Mmax строим уравнение суммы моментов относительно точек А и B.

Сумма моментов относительно точки А находится по формуле (2.22):

(2.22)

Находим максимальный момент M1 и M3 по формуле (2.23):

(2.23)

Находим максимальный момент M2 по формуле (2.24):

(2.24)

Mmax = 88.2кН•м

Для нахождения Qmax находим нагрузки на участках 1,2,3 и 4.

Находим нагрузку на участке 1формуле (2.25):

 (2.25)

Находим нагрузку на участке 2 по формуле (2.26):

(2.26)

Находим нагрузку на участке 3 по формуле (2.27):

(2.27)

Находим нагрузку на участке 4 по формуле (2.28):

(2.28)

Находим нагрузку на участке 5 по формуле (2.29):

(2.29)

Qmax = 21000Н

Определив максимальные нагрузки Q и M строим эпюры на рис.5.



Рис. 5 Расчетные максимальные нагрузки главной балки

В этом разделе были определены нагрузки (Q и M)действующие в сечении балок настила и главных балок.

1.2 Проверочный расчет конструкции на прочность

Подбор сечения прокатных балок.

Определив максимальные нагрузки (Q и M)действующие в сечении балок настила приступаем к подбору сечения.

Требуемый момент сопротивления прокатных балок вычисляют по формуле (2.30):

(2.30)

где [у]р - допускаемое напряжение в металле;

гс - коэффициент условий работы равен 1.3

с1 - коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по сечению.

[у]р находится по формуле (2.31):

(2.31)

где ут - предел текучести стали.

Проверочный расчет требуемого момента сопротивления прокатных балок вычисляется по формуле (2.32) и должно быть обеспечено следующее условие:

(2.32)

- условие выполняется, т.к. 184 ? 214.94

с1 рассчитывается по формуле (2.33):

 (2.33)

где с - коэффициент, зависящий от формы сечения и степени развития пластических деформаций, принимается равным 1.47;

б - коэффициент, равный 0.7 для двутавров, изгибаемых в плоскости стенки;

ф - среднее касательное напряжение.

Среднее касательное напряжение находится по формуле (2.34):

(2.34)

где S - статический момент половины площади сечения относительно центра тяжести балки;

Sв - толщина вертикального листа балки;

I - момент инерции балки;

Для того чтобы рассчитать ф необходимо по ГОСТ 8239-89 «Двутавры стальные горячекатанные» подобрать двутавр соответствующего сечения. В зависимости от Wтр в сортаменте находится соответствующий номер профиля. Двутавр № 20 подходит, т.к. Wтр = 214.94 и выбираем Wтр = 184 и проверяется на прочность.

Прочность назначенного сечения балки при упругой работе проверяю по формуле (2.35):

(2.35)

где Wb - момент сопротивления сечения подобранной балки;

Прочность назначенного сечения балки при учете пластических деформаций проверяю по формуле (2.36):

(2.36)

Сечение считается удовлетворительным, если недонапряжение составляет до 5 - 7 %. Подобранное сечение удовлетворяет требованиям недонапряжения и считается удовлетворительным.

Проверка в опорных сечениях балок выполняется по формуле (2.37):

(2.37)

где [ф]р - расчетное допускаемое напряжение на срез, определяемое по формуле (2.38).

(2.38)

Проверка балки на устойчивость выполняется по формуле (2.39):

(2.39)

где шb - коэффициент, определяемый по указаниям приложения 7 СНиП II-23-81 «Стальные конструкции».

Для нахождения коэффициента шb по СНиП II-23-81 «Стальные конструкции» определяем, что по виду нагрузки и нагруженному поясу шb рассчитывается по формуле (2.40):

(2.40)

Параметр б для прокатных двутавров рассчитывается по формуле (2.41):

(2.41)

где lef - расчетная длина балки;

It - момент инерции сечения при кручении;

Iy - момент инерции сечения при изгибе;

h - полная высота сечения.

Относительный прогиб балки от равномерно распределенной нагрузки проверятся по формуле (2.42):

(2.42)

где f - прогиб балки от нагрузки;

l - длина балки;

q - распределенная нагрузка;

Е - модуль упругости стали;

[1/n0] - максимально допустимый относительный прогиб балки, определяемый по указаниям СНиП II-23-81 «Стальные конструкции» равен [1/150].

Условие относительного прогиба балки от равномерно распределенной нагрузки удовлетворяется.

Исходя из вышеперечисленных расчетов приходим к выводу, что двутавр №20 подходит для балок настила.

Подобрав сечение для балки настила, аналогичным образом подбираем сечение главной балки.

Определив максимальные нагрузки (Q и M)действующие в сечении главной балки приступаем к подбору сечения.

Требуемый момент сопротивления прокатных балок вычисляют по формуле:

Проверочный расчет требуемого момента сопротивления прокатных балок должно быть обеспечено следующее условие:



- условие выполняется, т.к. 232 ? 278

Для того чтобы рассчитать ф необходимо по ГОСТ 8239-89 «Двутавры стальные горячекатаные» подобрать двутавр соответствующего сечения. В зависимости от Wтр в сортаменте находится соответствующий номер профиля. Так как Wтр = 278 выбирается двутавр №22 с Wтр = 232.0 и проверяется на прочность.

Прочность назначенного сечения балки при упругой работе проверяется по формуле:

Условие прочности назначенного сечения балки при упругой работе удовлетворяется.

Прочность назначенного сечения балки при учете пластических деформаций проверяется по формуле



Условие прочности назначенного сечения балки при учете пластических деформаций выполняется.

Сечение считается удовлетворительным, если недонапряжение составляет до 5 - 7 %. Подобранное сечение удовлетворяет требованиям недонапряжения и считается удовлетворительным.

Проверка в опорных сечениях балок выполняется по формуле:

Условие проверка в опорных сечениях балок удовлетворяется.

Проверка балки на устойчивость выполняется по формуле:

Условие проверки балки на устойчивость удовлетворяется.

Так как нагрузка передается сосредоточенными силами необходимо проверить балку на местную устойчивость.

Потеря устойчивости (изгиб и кручение в горизонтальной плоскости) балки может наступить тогда, когда сжатый пояс балки не раскреплен в боковом направлении и напряжения достигли критического значения. В нашем случае главная балка раскреплена балками настила. Отношение расстояния между точками закрепления сжатого пояса l0 и ширине b должно быть меньше допустимого , которая в свою очередь рассчитывается по формуле (2.43):

(2.43)

где t - толщина сжатого пояса;

д - безразмерный коэффициент, для сечения балок, работающих упруго.

д = 1.

Следовательно см.

1.3 Проверочный расчёт конструкции на устойчивость с учётом всех, действующих на неё нагрузок

В качестве главной балки использую двутавр №22

Ребра жесткости предусмотрены для обеспечения устойчивости вертикальной стенки балки.

Необходимость постановки ребер жесткости определяется по формуле (2.44):

(2.44)

Условие выполняется, следовательно поперечные ребра по расчету не требуются, однако по опыту проектирования их назначают с шагом не менее 1.5 высоты вертикальной полки балки. Конструктивно расположение ребер должно быть увязано с расположением балок настила.

Ширина ребра вычисляется по формуле (2.45):

, (2.45)

Принимаем bр = 45 мм.

Толщина ребра вычисляется по формуле (2.46):

 (2.46)

Исходя из расчетов принимается ширина ребра 45 мм и с толщина 3 мм.

Крепление балок настила к главной балке предусматриваем с помощью опорных столиков. Столик воспринимает все опорное давление балки Fа, которое передается на главную балку.

Расчетная длина сварного шва на одной стороне столика вычисляется по формуле (2.47):

(2.47)

где в - коэффициент проплавления углового шва равен 0.7;

к - катет шва, определяется как k?1.2Smin;

гс - коэффициент условий работы равен 1.3

гн - коэффициент надежности по материалу равен 1.025.

k?1.2*5=6 (мм),

Длина уголка вычисляется по формуле (2.48):

(2.48)

где bгп - ширина горизонтальной полки балки настила.

Чаще всего столик изготавливают из уголка, размеры сечения которого определяется конструктивно. Исходя из расчетов выбирается уголок №5.

Проверка прочности опорного столика осуществляется следующим образом:

Принимают, что опорная реакция при прогибе действует на кромку опорного столика с эксцентриситетом «е» равным ширине верхней полки уголка (с целью уменьшения момента верхнюю полку уголка укорачивают на половину). Момент, возникающий в столике, вычисляется по формуле (2.49):

, (2.49)

,

Требуемый момент сопротивления опорного столика равен формуле (2.50):

(2.50)

(см3),

Площадь таврового сечения, усиленной ребром жесткости рассчитывается по формуле (2.51):

(2.51)

где tг, tв - толщины соответственно горизонтальной полки и ребра жесткости;

bг - ширина горизонтальной полки;

hв - высота ребра жесткости.

Статический момент сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести полки, определяется по формуле (2.52):

(2.52)

Момент инерции сечения находится по формуле (2.53):

(2.53)

Рассчитанный момент инерции входит в условие момента инерции двутавровой балки №20.

Расстояние от оси полки до центра тяжести сечения находится по формуле (2.54):

(2.54)

Момент сопротивления сечения в верхней части находится по формуле (2.55):

, (2.55)

Условие момента сопротивления сечения в верхней части удовлетворяется.

Момент сопротивления сечения в нижней части находится по формуле (2.56):

 (2.56)

Условие момента сопротивления сечения в нижней части удовлетворяется.

Далее следует рассчитывать на прочность швы, приваривающие опорный столик к вертикальной стенке главной балки.

Расчет на прочность угловых швов.

Расчет на прочность флангового соединения уголка с балкой находится по формуле (2.57):

, (2.57)

где P - нагрузка на опорный столик;

в - коэффициент проплавления углового шва равен 0.7;

k - катет шва, равный 6 мм.

l - длина сварного шва.

Условие удовлетворяется для фланговых сварных швов.

Расчет на прочность лобового соединения уголка с балкой находится по формуле (2.58):

(2.58)

Условие для лобовых швов удовлетворяется.

В данном разделе были рассчитаны и проверены на прочность и устойчивость сварные швы, приваривающие опорный столик к главной балке и балке настила.

Размещено на Allbest.ru