Расчет конструкции рабочей площадки

4. Расчет конструкции рабочей площадки

Компоновочная схема см. лист 6. За основу схемы принимаем балочную клетку, опирающуюся на центрально сжатые колонны. Неизменяемость конструкций рабочей площадки в плоскости главных балок обеспечивается закреплением этих балок к колоннам каркаса здания

В плоскости, перпендикулярной главным балкам, неизменяемость сооружения обеспечивается постановкой связей по колоннам рабочей площадки ..

4.1 Расчет второстепенной балки

Расчетная схема:

L = 24м.

Второстепенные балки опираются на главные в одном уровне. Нагрузка от монолитного железобетонного настила и технологического оборудования передаётся на второстепенные балки в виде равномерно распределенной. Шаг второстепенных балок равен 2 м.

Нагрузка на балку:

Расчетная

q+p=( q+p)*2=33,906*2=67,812 кН/м

Mmax=1220,6 кН*м

Qmax=406,87 кН

Нормативная

q+p=( q+p)*2=28,42*2=56,84 кН/м

Поперечное сечение балки – двутавр по СТО АСЧМ 20-93 (3).

По (1) принимаем сталь с Ry=24.5 МПа и коэффициент условий работы γc=1.1.

Условие прочности:

Wтр=Mmax/(c1*Ry*γc)

Wx>Wтр

c1 – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по(1), принимаем 1.1

Wтр=(1220,6)/(1*24.5*1.1)=4529 см³

Принимаем двутавр 70Ш1

Wx=5036 см³ h=683 мм b=320мм s=13,5 мм t=19 мм.

Проверка прочности балки

σ= Mmax/(c1* Wx)< Ry*γc

(1220,6)/(1,1*5036) <245мПа

220,3мПа<245мПа

Проверка деформативности (жесткости) балок производится от действия нормативной нагрузки

f/l < [f/l]

f/l=(5/384)*((qн+pн)/EJ)*l^4=(5/384)*((56,84*12^3/)(2,06*10^5*172000)=0,0036

0.0036<0.005

Где f/l – относительный прогиб балки, вычисляется по формулам:

[f/l]=1/200 – предельно допустимый прогиб, определяется по (2).

4.2 Расчет главной балки

Расчетная схема:

Главная балка шарнирно опирается на колонны. Нагрузкой являются опорные реакции второстепенных балок

F=2*Qmax=2*406,87=813,74

Методами строительной механики вычисляются Mmax и Qmax для главной балки и усилия  и  в трети пролета балки. Для учета собственного веса главной балки внутренние усилия умножаются на коэффициент α=1.03-1.05.

=*l*1.05=33.906*12*1.05=427.2 кН/м

=*l*1.05=28.42*12*1.05=358.1 кН/м

Qmax=(*l)/2=(427.2*12)/2=2563,2 кН

Mmax=(*)/8=427.2*)/8=7689.6 кН/м

где

Поперечное сечение назначается в виде сварного симметричного двутавра из трех листов. По (1) принимается сталь с Ry=24.5 МПа и коэффициент условий работы γc=1.1.

Компоновка сечения связана с определением габаритных размеров и толщины поясов и стенки.

Высота сечения определяется из условия прочности и минимального расхода стали

hопт= 1.15√Wтр/tw

где Wтр=Mmax/(Ry*γc)

tw=1.6

Wтр=768960/24.5=31386 см³

hопт= 1.15√31386/1.6=161 см

Толщина стенки из условия прочности

Из условия требуемой жесткости

hmin=(5/24)*(Ry*L/Е)*[L/f]*(Mmax,н/Mmax),

где [L/f] – величина, обратная предельно допустимому прогибу [f/L]=1/300 (2)

Mmax,н/ Mmax=/=358.1/427.2=0.84

hmin=(5/24)*(24.5*300*1200*358.1)/(2.06**427.2)=64 см

Толщина стенки из условия прочности на срез

tw > 1.5*Qmax/(hef*Rs*γc)

hef=0.97h=0,97*160=156см

Rs – расчетное сопротивление стали сдвигу по (1).

Rs=0.58* Ry=0.58*245=14.21 МПа

γc =1,1

Принимаем толщину стенки 1,6см

Ширина пояса балки:

bf =(1/5)*h=160/5=32 см

Толщина пояса из условия жесткости:

tf = /

Гдевыражается из формул: Imp*x=Wmp*h/2 – требуемый момент инерции балки, Imp*w=tw*h³ef/12 +2– требуемый момент инерции стенки балки

4,7см=47мм50мм

Для вычисления значений bf и tf должно выполняться условие устойчивости сжатого пояса

bf/tf < √(E/Ry)

Для скомпонованного сечения вычисляются его точные характеристики: A, Ix, Wx, Sx (1)

=2544516,6

Проверяется прочность главной балки

Проверяется прочность стенки на совместное воздействие σ и τ, расчетное сечение в трети пролета.

√σ1²+3*τ1² < 1.15*Ry*γc

 ;

Устойчивость главной балки обеспечена за счет того, что верхний сжатый пояс раскреплен монолитным железобетонным настилом. Проверка на жесткость с учетом [f/l]=1/300:

f=(5/384)*(Qmax/EJ)*l^4=0.0033

f/l=0.00002 < 0.0033

Проверка стенки на местную устойчивость:

В соответствии с (1) устойчивость стенки обеспечена при условной гибкости:

λw=hef/tw*√Ry/E < 3.5

Ширина ребра и толщина рассчитываются:

Проверка на местную устойчивость стенки

34,6

Расчет узла сопряжения главной и второстепенной балок

Балки сопрягаются в одном уровне на сварке. По (1, табл. 55*) принимаем электроды Э85 с расчетным сопротивлением Rwf=200 МПа.

Нагрузкой на сварной шов узла является опорная реакция второстепенной балки V = Qmax =406,87/2=203,435кН от расчетной нагрузки.

Проверка сварного шва на прочность

где βf = 0,7 – коэффициент проплавления шва

kf – катет сварного углового шва, 6 мм

γwf – коэффициент условий работы шва по (1), равный 1

lw=hef1-10 мм=156-10 =155см – расчетная длина шва

hef1 = длина шва по стенке второстепенной балки

где βz = 1,15

γwz =1

Rwz = 0.45 Run = 16,65 МПа

Run по (1, табл 51) = 37 МПа