Расчет и конструирование балки настила

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет и конструирование балки настила

q^н=(?q^н+Р)=(4+24)*0,65=18,2 кН/м

q=(?q^н*г_f1+Р*г_f2)*а=(4*1,1+24*1,2)*0,65=21,58 кН/м

?q^н -нагрузка приходящаяся на 1 м²,

q^н - нормативная погонная нагрузка,

q - расчетная погонная нагрузка,

Р - полезная нагрузка,

г_f1=1,1 - коэффициент надежности по нагрузке для постоянной нагрузки,

г_f2=1,2 - коэффициент надежности по нагрузке для временной нагрузки.

М_мах - максимальный изгибающий момент,

Q_мах - максимальная поперечная сила,

Конструктивный расчет

г_с=1,1

R_y=240 МПа определяем по СНиП для стали С-245

Принимаем двутавр

Проверяем подобранное сечение

По Iгр. ПС.

а) По максимальным нормальным напряжениям

б) По максимальным касательным напряжениям

R_s=0.58 R_y=0.58*240=139.2 Мпа

По IIгр. ПС.

а) Проверка прогиба

f/l - Прогиб.

Расчет и конструирование главной балки

Т.к. на балку действует более 5 сосредоточенных сил, то нагрузку на главную балку считаем равномерно распределенной.

Определение нагрузок действующих на балку

Определение погонной нагрузки

q^н=(?q^н+Р)*l кН/м

q^н = (4+24)*5,5+5=159 кН/м

q=(?q^н*г_f1+Р*г_f2)*l кН/м

Определение максимальных усилий в балке

Максимальный расчетный изгибающий момент

Максимальный нормативный изгибающий момент:

Максимальная поперечная сила

Конструктивный расчет

Определение высоты балки

Высота главной балки определяется исходя из двух условий:

а) По условию экономичности.

Оптимальная высота балки (h_opt) - это такая высота балки, при которой масса балки минимальна.

k = 1,15 - конструктивный коэффициент для сварных балок

г_с=1

Принимаем h t_w = 7+3h

б) По условию жесткости.

Минимальная высота балки (h_min) - это такая высота, при которой прогиб балки максимально-возможный, т.е. равный допустимому

h_min<h< h_opt

Принимаем высоту балки h

Уточняем толщину стенки:

t_w=7+3h

Принимаем t_w

Проверим толщину стенки из условия прочности ее на срез.

R_s = 0,58R_y - расчетное сопротивление срезу

Принятая t_w = 14 мм удовлетворяет условию прочности на срез.

Компоновка поясов балки

По конструктивным требованиям принимаем:

t_f=25 мм.

h_w=h-2*t_f=1050-2*25=1000 мм.

h_f=h- t_f=1050-25=1025 мм.

I_x = I_2f + I_w, где

I_х - момент инерции сечения балки

I_2f - момент инерции поясов

I_w - момент инерции стенки

I_2f = 867998,3-116666,7 = 751331,6 cм⁴

см

Согласуем с сортаментом и принимаем b_f=600 мм.

Конструктивные требования

1) - технологическое требование

2) b_f 180 мм - усл. Опирания по верхнему поясу

b_f = 600 мм > 180 мм

Определение фактических геометрических характеристик

Изменение сечения балки по длине

x = 1/6 L

Определение М_х и Q_х в местах изменения сечения

Определение W'_х,тр - требуемого момента сопротивления уменьшенного сечения

Согласуя с сортаментом принимаем b'_f = 340 мм

Конструктивные требования

b'_f = 340 мм > 180 мм

Фактические геометрические характеристики

S'_x^полки - статический момент уменьшенной полки,

S'_x^{полусеч} - статический момент уменьшенного полусечения.

Проверка подобранных сечений главной балки

По Iгр. ПС.

1) Проверка прочности сечения по нормальным напряжениям.

2) Проверка прочности сечения по касательным напряжениям

3) Проверка приведенных напряжений

_loc = 0, следовательно _ef определяется в месте изменения сечения балки

, где

₁- нормальное напряжение в стенке на уровне поясного шва.

₁ - касательное напряжение в стенке на уровне поясного шва.

4) Проверка общей устойчивости балки

Общая устойчивость балки обеспечена, так как верхний пояс развязан настилом.

5) Проверка местной устойчивости элементов главной балки

а) Проверка местной устойчивости полки

b_ef - ширина свеса полки

Размещено на http://www.allbest.ru/

б) Проверка местной устойчивости стенки

Устойчивость стенки от действия только касательных напряжений

устойчивость обеспечена.

Устойчивость стенки от действия только нормальных напряжений

устойчивость обеспечена.

Устойчивость стенки от совместного действия только нормальных и касательных напряжений

устойчивость обеспечена.

Местная устойчивость стенки обеспечена

По IIгр. ПС.

Проверка по прогибу не выполняется, так как h_min определяли по предельно возможному прогибу.

Узлы главной балки

Узел 1: опорный узел главной балки

1. Расчет опорного ребра на смятие

b_оп.р.= b_f'=34 см - ширина опорного ребра

Условие прочности на смятие опорного ребра:

R_p = R_u = 336 МПа = 33,6 кН/см²

По сортаменту принимаю t_оп.р.

2. Расчет прочности сварных швов

, где

R_wf - расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва

_wf - коэффициент условий работы шва

_с - коэффициент условий работы конструкции

_lw - расчетная длина шва

_f - коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали с пределом текучести до 580 МПа по табл. 34 СНиПа II-23-81*

Принимаю сварку, сварочный материал, R_wf = 180 МПа.

Определяю менее прочное сечение шва

R_wf*_f = 180*0,7 = 126 МПа

Расчет угловых швов веду по металлу шва.

Принимаю lw = 85k_ff

Принимаю k_f

Узел 2: Монтажный узел

Монтажный узел главной балки должен быть решен на высокопрочных болтах, одинаковых для полок и стенки.

Принимаем:

d_б = 24 мм - диаметр ВП болтов.

Марка стали: 40Х «селект»

Способ обработки поверхности - дробеструйный 2-х поверхностей без консервации

Определяем несущую способность соединения, стянутого одним ВП болтом:

R_bun - расчетное сопр. Растяж. Болта

к трения

_n = 1,12 к надежн

А_bn = 3,52 см² пл сеч болта

_b = 1,0, (при n 10)

Определим количество болтов в полустыке:

Принимаю 12 болтов.

Проверка ослабленного сечения:

А=b_f*t_f=34*2.5=85 см² -площадь поперечного сечения полки без учета ослабления

А_n=( b_f-к*d_отв) t_f=(34-6*2,7)2,5=44,5 см²<0,85А, тогда

h_max = t_w-2c

балка нагрузка изгибающий монтажный

Принимаю k=6 - количество болтов в 1-ом вертикальном ряду при 2-х рядном расположении болтов в полустыке.

Узел 3: узел сопряжения главной балки и балки настила

1. Назначаю диаметр болтов 20 мм, класс прочности 4.8

2. Определяю несущую способность одного болта:

о срезу:

по смятию:

3. Определяю количество болтов в полустыке:

Принимаю 2 болта.

4. Проверка прочности стенки балки от действия поперечной силы:

Расчет колонн сплошного сечения

1. Определение нагрузки, действующей на колонну

Вдоль оси колонны действует продольное усилие N:

N=F=2*R_гб.+m_k* Н_к*f*n

2. Предварительный подбор и компоновка сечения

Условие устойчивости:

_с = 1 = (0,70,9) - коэффициент продольного изгиба, принимаем = 0,754 при =70

В оптимальном сечении:

А_2f 0,8А_тр = 0,8*123,33=98,66 см²

А_w 0,2А_тр = 0,2*123,33=24,67 см²

гибкость колонны относительно оси Х-Х

гибкость колонны относительно оси Y-Y

i_x = _xh; i_y = _yb

_{x, y} - коэффициент пропорциональности между радиусами инерции и соответствующими геометрическими размерами.

Для сварного двутавра:

Размещено на http://www.allbest.ru/

_x, = 0,42;

_y =0,24

Для равноустойчивой колонны: _х = _у = 70 ( = 0,754 и R_y = 240 МПа)

Принимаю h_к = bf = 47 см.

, принимаю 16 мм

, принимаю 10 мм

Конструктивные требования:

1) t_f = 8 40 мм:

2) t_w = 6 16 мм:

3)

Определение фактических геометрических характеристик:

2. Проверка подобранного сечения

Проверка устойчивости относительно оси Y-Y

Проверка местной устойчивости полки

Проверка местной устойчивости стенки

_w [_w]

Расчет базы колонны

1. Расчет опорной плиты.

Определение размеров опорной плиты в плане:

Площадь опорной плиты определяется из условия прочности материала фундамента.

Принимаю для фундамента бетон класса В7,5 с R_пр = 4,5 МПа

В = b + 2t_тр + 2C = 47 + 2*1 + 2*5 = 59 см

L = A / B = 4547 / 59 = 77,06 см

Принимаю L = 78 см

Фактическая площадь опорной плиты:

А _оп.пл = 59*78 = 4602 см

Определение толщины опорной плиты

q_б = _б*1см = 0,54 * 1см = 0,54 кН/см

Система траверс и стержня колонны делит плиту на 3 типа участков.

Участок 1 - консольный:

Участок 2 - опертый по 4 кантам:

М₂ = q_б*а²₁*

М₂ = 0,54*23²*0,098 = 28 кН*см

Участок 3 - опертый по 3 кантам:

М₃ = q_б*b²*

М₃ = 0,54*47²*0,060 = 71,57 кН*см

Сравнивая моменты М₁, М₂,М₃ выбираем

M_max = М₃ = 71,57 кН*см

_с = 1,2 для опорной плиты

Принимаю толщины опорной плиты 39 мм.

Конструктивные требования:

t_оп.пл = (< 40) мм

1. Расчет траверсы

Определение высоты траверсы:

k_f=10мм

Принимаю h_тр = 50 см

Проверка прочности траверсы

Проверку прочности траверсы производим в месте крепления траверсы к ветви колонны.

q_тр - погонная нагрузка на траверсу

кН/см

Условие прочности траверсы:

Расчет узла примыкания главной балки к колонне

Опирание главных балок на колонну сбоку

t_оп.ст. = t_оп.р. + t_{монт.прокладки} =

Принимаю

По усл. прочности требуемая сумма сварных швов:

Принимаю h_оп.ст = 48 см

Размещено на Allbest.ru

...