Балочная клетка рабочей площадки

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Схема балочной клетки

1.1 Нормальный тип компоновки балочной клетки

Требуется запроектировать конструкцию балочной клетки с размерами ячейки 13Ч4 метра.

Дано: Продольный шаг стоек, м: 13

Поперечный шаг стоек, м: 4

Отметка пола рабочей площадки, м: 12

Строительная высота балочной клетки, м: 1,7

Р^н=22 кН/м²

Материал балки С235

R_y= 230 МПа

1) Расчет толщины настила.

Определю возможное отношение пролета настила к его толщине:

Принимаю шаг настила а=1000 мм, и из полученного отношения вычисляю толщину настила:

Принимаю толщину настила t_н=11 мм >10,16 мм.

Вычисляю вес 1 м² настила:

где 78,5 кг/м² - вес 1 м² настила толщиной 10 мм.

2) Подбор сечения балки настила:

Определяю нормативную нагрузку на балку настила:

Определяю расчетную нагрузку на балку настила:

Определяю максимальный изгибающий момент и максимальную поперечную силу:

Определю требуемый момент сопротивления сечения:

Определяю требуемый момент инерции сечения:

По найденным параметрам подбираю сечение балки:

№22 I_ф=2550 cм⁴ W_ф=232 см³ g=24 кг/м

№24 I_ф=2900cм⁴ W_ф=242 см³ g=24 кг/м

Принимаю для балки настила двутавр №22

Определю расход металла на 1 м² перекрытия:

1.2 Усложненный тип компоновки балочной клетки

Принимаю шаг вспомогательных балок 2 м, а шаг балок настила 0,6 м

1) Определю толщину настила:

Принимаю толщину настила t_н=7 мм >6,09 мм.

Вычисляю вес 1 м² настила

2) Подбор сечения балки настила:

Определяю нормативную нагрузку на балку настила:

Определяю расчетную нагрузку на балку настила:

Определяю максимальный изгибающий момент и максимальную поперечную силу:

Определю требуемый момент сопротивления сечения:

Определяю требуемый момент инерции сечения:

По найденным параметрам подбираю сечение балки:

№10 I_ф=198 cм⁴ W_ф=39,7 см³ g=9,46 кг/м

№10 I_ф=174 cм⁴ W_ф=34,8 см³ g=8,59 кг/м

Принимаю для балки настила швеллер №10

Расход металла на 1 м² балки настила:

3) Подбор сечения вспомогательной балки:

Нагрузку на вспомогательную балку от балок настила считаем равномерно распределенной, т. к. число балок настила >5.

Определяю нормативную нагрузку на вспомогательную балку:

Определяю расчетную нагрузку на вспомогательную балку:

Определяю максимальный изгибающий момент и максимальную поперечную силу:

Определю требуемый момент сопротивления сечения:

Определяю требуемый момент инерции сечения:

По найденным параметрам подбираю сечение балки:

№30 I_ф=7080 cм⁴ W_ф=472 см³ g=36,5 кг/м

№30 I_ф=5810 cм⁴ W_ф=387 см³ g=31,8 кг/м

Расход металла на 1 м² вспомогательной балки:

Определю расход металла на 1 м² перекрытия:



Т.к. расход металла на 1 м² перекрытия в усложненном типе балочной клетки меньше, чем в нормальном, то принимаем для последующих расчетов усложненный тип балочной клетки.

2. Проектирование главной балки

2.1 Подбор сечения главной балки

Определяю нормативную нагрузку на главную балку:

Определяю расчетную нагрузку на главную балку:

Определяю максимальный изгибающий момент и максимальную поперечную силу:

Определю требуемый момент сопротивления сечения:

Определяю требуемый момент инерции сечения:

По найденным параметрам подбираю сечение балки:

1) Вычисляю высоту балки:

Определяю условную высоту балки:

Назначаем толщину стенки по эмпирической формуле ([4], ф.VII.24):

Определяю оптимальную высоту главной балки:

Определяю минимальную высоту балки из условий обеспечения жесткости([4], ф.VII.20):

Строительную высоту балки определяю исходя из заданной строительной высоты перекрытия и его конструкции. Принимаю поэтажное сопряжение балок в перекрытии.

Принимаю высоту главной балки 1300 мм.

2) Вычисляю толщину стенки балки:

Определю наименьшую толщину стенки из условий ее работы на касательное напряжение([4], ф.VII.22):



Принимаю толщину стенки 8 мм.

3) Вычисляю размеры полки: ширину полки принимаю в пределах

Толщину полки принимаю в пределах:

Определяю момент инерции и момент сопротивления для данного сечения:

(расхождение 4,5%, что менее 5%)

Следовательно, размеры сечения удовлетворяют условиям прочности и предельного прогиба.

2.2 Изменение сечения главной балки

Задаю ширину поясного листа уменьшенного сечения из условия([4], ф.VII.26):



Определяю изгибающий момент, который может воспринять сечение:

Тогда

Приравнивая и момент, действующий в месте изменения сечения

Решая это уравнение нахожу минимальное расстояние Х от опоры до начала изменения сечения: - начало изменения сечения;

Так как сечение должно изменятся плавно, с уклоном 1:5, то длина на которой происходит изменение сечения равна: (300-150)*6,5/2 =490 мм

Расстояние от опоры до измененного сечения равно:;

Так как в месте изменения сечения балки на уровне поясных швов действуют высокие нормальные и касательные напряжения, то требуется проверка наибольших приведенных напряжений.



- статический момент измененного пояса относительно нейтральной оси.

Проверяем прочность стыкового шва:

прочность обеспечена

2.3 Расчет поясных швов

Расчет соединений ведется на силу сдвига пояса

относительно стенки. Принимаем автоматическую сварку.

Требуемую толщину шва определяю по формуле:



Q=715,65 кН;

; ([2], табл. 35)

;

([1], табл. 3)

([1], п. 11.2); ;

1);

2);

Следовательно, расчет ведем по металлу границы сплавления.

; ([1], табл. 38^*)

; ([1], п. 12.8а)

Принимаю катет шва 6 мм.

2.4 Оценка общей устойчивости балки

Проверяем общую устойчивость в середине пролета балки, где учтены пластические деформации

Определю отношение расчетной длины балки к ширине сжатого пояса b.

Согласно ([1], п. 5.16) определю наибольшее значение при котором не требуется расчет на устойчивость

Так как , то проверка общей устойчивости балки не требуется.

2.5 Размещение ребер жесткости

Определю необходимость постановки ребер жесткости по формуле([1], п. 7.3):

Следовательно, необходимо установить поперечные ребра жесткости с шагом ; см;

Принимаю шаг ребер жесткости равным шагу вспомогательных балок а = 2 м.

Ширину ребра приму b_р=(h_ef/30)+40=(1260/30)+40=82 мм

Определяю толщину ребер:

Принимаю ребра размером 1260х82х6 мм.

2.6 Проверка местной устойчивости

1) Проверка местной устойчивости стенки производится по формуле([1], ф. 74):

, так как и ;

([1] табл. 6*).

Вычисляем нормальное критическое напряжение([1], ф. 75):

;

Коэффициент определяем в зависимости от коэффициента д.

; ([1] табл. 22), значит

([1] табл. 21).

;

Вычисляю касательное критическое напряжение([1], ф. 76):

;

; ;

; ; ;

;

Нахожу ф и у в месте изменения сечения([1], ф. 72,73):

Проверка выполняется, следовательно, местная устойчивость стенки обеспечена.

2) Проверка местной устойчивости сжатого пояса: ([1], п. 7.24, табл. 30)

;

Условие выполняется, значит, местная устойчивость пояса обеспечена.

2.7 Проектирование опорных частей главной балки

Подбираю требуемое сечение опорного ребра из условий его работы на местную нагрузку:

;



Принимаю b_op=15 см.

Принимаю t_op=1,5 см.

Проверяю опорную стойку балки на устойчивость относительно оси Z. Ширина участка стенки, включенного в работу опорной стойки:

; ([1], табл. 72)

;

Проверка выполняется, значит, опорная стойка балки относительно оси Z устойчива.

Рассчитываю прикрепление опорного ребра к стенке балки двусторонними швами:

Принимаем полуавтоматическую сварку, тогда:

; ([2], табл. 35)

;

; ([1], табл. 3)

 ([1], п. 11.2); ;

1);

2);

Следовательно, расчет ведем по металлу шва.

Требуемый катет шва([1], п. 12. 8):

Минимальный и максимальный катет шва

Принимаю катет шва к_ш=8 мм.

Вычисляю длину рабочей части шва([3], ф. 11):

Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами.

2.8 Проектирование монтажного стыка

Рассмотрю два варианта проектирования монтажного стыка

1) Проектирование монтажного стыка на высокопрочных болтах.

Стык осуществляю посередине пролета балки, где М=2325,86 кНм а Q=0, высокопрочными болтами диаметром 20 мм с . ([1], табл. 61)

Рассчитаю несущую способность болта, имеющего две плоскости трения([1], табл. 131^*):



Рассчитываю стык поясов:

Каждый пояс балки перекрываю тремя накладками сечениями 300Ч14 и 2Ч140Ч14 мм, общей площадью сечения:

Усилие в поясе определяем по формуле:

Рассчитываю количество болтов для прикрепления накладок:

Принимаю 14 болтов.

Рассчитываю стык стенки:

Стенку перекрываю двумя вертикальными накладками сечением 1200Ч320Ч8 мм.

Определяю момент, действующий на стенку:

Принимаю расстояние между крайними рядами болтов ;



. Значит принимаю 10 рядов с шагом 120 мм.

Проверяю стык стенки по формуле:

2) Проектирование сварного монтажного стыка.

Монтажный стык проектирую посередине пролета. На монтаже сжатый пояс и стенку всегда соединяют прямым швом встык, а растянутый пояс - косым швом под углом 60⁰. Так как при монтаже автоматическая сварка и повышенные способы контроля затруднены, такой стык будет равнопрочным и не рассчитывается. Оставленные не заваренными на заводе участки поясных швов 500 мм заваривают при монтаже после сварки стыковых швов стенки и верхнего пояса.

балочный клетка устойчивость площадка

Размещено на Allbest.ru