Стальная балочная клетка

1. Разработка вариантов балочной клетки…………………………….….…….1

1.1. Вариант 1. Балочная клетка нормального типа…………………....……1

1.2. Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа……………….…...…..5

1.3. Вариант 1. Балочная клетка нормального типа. Расчет балки настила…7

1.4. Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа. Расчет балки настила.9

1.5. Сравнение вариантов балочной клетки……………………………..…….12

2. Проектирование составной сварной главной балки………………….…….13

2.1.1.Подбор сечения главной балки…………………………………………...13

2.1.2. Проверка прочности главной балки……………………………….…….16

2.1.3. Повторная проверка прочности главной балки…………………..…….17

2.1.4. Проверка прогиба главной балки………………………………………..18

2.1.5. Определение типа сопряжения вспомогательной и главной балок….18

2.1.6. Проверка общей устойчивости главной балки……………….………...19

2.1.7. Изменение сечения балки………………………………………………..19

2.1.8. Расчет поясных сварных швов ……………………………….………..21

2.1.9. Проверка устойчивости сжатой полки балки……………..…………….21

2.1.10. Проверка устойчивости стенки ……………………….……………..21

2.1.11. Расчет опорного ребра жесткости главной балки…..…………………23

2.1.12. Расчет болтового соединения в месте примыкания вспомогательной балки к главной……………………………………………………………24

3. Проектирование колонны сплошного сечения……………..………………26

3.1. Расчетная длина колонны и сбор нагрузки…………….…………………26

3.2. Подбор сечения колонны………………………………….…………….26

3.3. Проверка устойчивости полки и стенки колонны………….…………….27

3.4. Расчет базы колонны…………………………………….…………………30

3.5. Расчет оголовка колонны……………………………….………………….34

Список литературы……………………………………………..……………….35

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАЛЬНОЙ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

Исходные данные:

-временная нагрузка - 18 кН/м²

-толщина настила площадки нормального типа - 10 мм

-толщина настила площадки усложненного типа - 6 мм

- пролет главной балки - 18,50 м

-шаг главных балок (пролет вспомогательной балки) - 6,50 м

-габарит помещения под перекрытием  - 6,80 м

-отметка верха настила (ОВН) - 8,50 м

-тип сечения колонны - сплошная

-сталь настила и прокатных балок - С235

-сталь главной балки и колонны - С245

1. Разработка вариантов стальной балочной клетки

1.1. Вариант 1. Балочная клетка нормального типа

Таблица 1.1 – Сбор нагрузки на 1 м² настила

Средняя величина коэффициента надежности по нагрузке:

Принимаем расчетную схему настила:

Сварные швы крепления настила к балкам не дают возможности его опорам сближаться при изгибе. Поэтому в настиле возникают растягивающие цепные усилия Н. Защемление настила сварными швами на опорах в запас не учитывают, считая опоры шарнирно-неподвижными. Изгиб настила происходит по цилиндрической поверхности. Цилиндрический модуль упругости стали определяется по формуле:

МПа.

В расчете определяется наибольший пролет полосы настила единичной ширины при заданной толщине листа t_H и предельном прогибе :

(1)

В нашем примере после подстановки величин qⁿ и t_H в формулу (1) получаем:

(2)

В целях экономии стали пролет L_H следует принимать как можно ближе к L_MAX, так, чтобы длина главной балки была кратна пролету L_H. Так как величина n₀ зависит от пролета настила L_H, задачу решаем попытками, принимая пролет настила в интервале от 0,5 до 2,5 м. Принимаем L=1,85 м. В этом случае пролет L_H укладывается десять раз по длине главной балки:

 По прил. табл. 1 интерполяцией находим предельный прогиб  для пролета

L_H =1,85 м:

Далее, по формуле (2) вычисляется наибольший пролет:

.

Так как принятый пролет настила превышает предельный (L_H=1,85 м > L_MAX=1,376 м), увеличиваем число пролетов настила на один и получаем:

м

м

Так как L_H=1,682 м > L_MAX=1,428 м, то увеличиваем число пролетов до 12

м

м

Так как L_H=1,542 м > L_MAX=1,472 м, то увеличиваем число пролетов до 13

м

м

Так как L_H=1,423 м < L_MAX=1,511 м, на этом расчет заканчивается.

В целях упрощения крепления балки настила к главной у ее опоры, смещаем на половину шага в пролет первую и последнюю балки настила. Тогда разбивка главной балки на панели будет иметь вид:

.

Проверка прогиба настила.

Вначале вычисляется балочный прогиб, то есть прогиб от поперечной нагрузки в середине полосы шириной b=1 м, имеющей цилиндрическую жесткость , без учета растягивающей силы H:

м

Прогиб настила с учетом растягивающей силы H определяется по формуле

Коэффициент  находится из решения кубического уравнения

Для решения примем , тогда

, где

,

Прогиб настила:

 м

Относительный прогиб:

Предельный прогиб:

Так как <, то проверка прогиба удовлетворяется.

Проверка прочности настила.

Изгибающий момент с учетом приварки настила на опорах:

кНм

Растягивающая сила

 кН

Проверка прочности полосы настила шириной b=1 м:

 кН

Здесь площадь сечения настила

 м²,

момент сопротивления настила:

 м³

=112,794 МПа <  МПа.

Расчет сварного шва крепления настила к балке.

1. Расчет по металлу шва:

-  коэффициент глубины провара шва  

-  коэффициент условия работы шва

В соответствие с СНиП II – 23 – 81* табл. 55 принимаем электроды типа Э42.

Расчетное сопротивление металла шва при ручной сварке с электродами Э42 R_wf =180 МПа

МПа

2. Расчет по металлу границы сплавления:

-  коэффициент глубины провара шва

-  коэффициент условия работы шва 3

Расчетное сопротивление по металлу границы сплавления:

Здесь R_un=360 МПа – нормативное сопротивление проката

МПа.

Сравнивая полученные величины при расчете по металлу шва и по металлу границы сплавления, находим минимальную из них:

 МПа.

Требуемый катет шва:

 м

Принимаем K_f=K_fmin=5 мм

Похожие работы

Проектирование конструкции стальной балочной клетки рабочей площадки промышленного здания

Скачать

32880

6

15

... - m1 = 118,94 кг/м2 - по второму варианту - m1I = 77,2 кг/м2 Вывод: по расходу стали более экономичен второй вариант. Поэтому к дальнейшему проектированию принимаем второй вариант усложненной балочной клетки. Тип сопряжение вспомогательной и главной балок определится после расчета высоты главной балки. 2.2. Проектирование составной сварной главной балки. Разрезная балка загружена сосредоточенными ...

Конструирование балочной клетки

Скачать

43431

12

39

... 3,35<26,4- условие выполнено=> стенка балки обладает прочностью от местного давления. Проверка общей устойчивости балки - расчет на общую устойчивость не требуется. 5. СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ. Таблица 10 Наименование элементов 1- вариант 2- вариант 3- вариант Расход стали, кг/ Количество балок, шт Расход стали, кг/ Количество балок, шт ...

Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки

Скачать

17446

0

14

... балочные, рамные, арочные, висячие, комбинированные, причём как плоские, так и пространственные системы. Листовые конструкции являются тонкостенными оболочками различной формы и должны быть не только прочными, но и плотными. 1. КОМПОНОВКА В БАЛОЧНОЙ КЛЕТКЕ 1.1. Расчёт стального настила Определим отношение пролёта настила к его толщине из условия обеспечения допустимого относительного ...

Проектирование и расчет балочной клетки

Скачать

40318

2

22

... 97,35 По расходу металла выгоднее нормальный (1) тип балочной клетки при t=6 мм. Таким образом принимаем балочную клетку нормального типа с настилом толщиной 6 мм и балками настила из стального горячекатаного двутавра № 30 с уклоном внутренних граней полок. 3. Проектирование и расчет главных балок   Главные балки, несущие балки настила, являются балками составного сечения. Составные балки ...