Проектирование металлических конструкций балочной площадки промышленного здания (стр. 2 из 5)

Находим эквивалентную нормативную нагрузку:

кН/м=0,933 кН/см

Находим эквивалентную расчетную нагрузку:

кН/м =1,114 кН/см

=1,2 =1,05

Расчетный изгибающий момент:

кНм=50139 кНсм

Требуемый момент сопротивления, см³

Требуемый момент сопротивления с учетом развития пластической деформации, см³

Из сортамента выбираем номер двутавра из условия, чтобы

:

Принимаем двутавр №55

I_x=55962 см⁴

W_x=2035 см³

q_бн=92,6 кг/м²

b_f=18 см

Рис.5

Проверка нормальных напряжений:

Проверка жесткости балки:

см

Принятое сечение БН удовлетворяет условиям прочности и прогиба.

Расход металла, кг/м²:

№ вар.	Расход стали		Кол-во типоразмеровна ячейку	Кол-во монтажныхединиц на ячейку
	На1 м2перекр., кг	На ячейку(АxB), м2
I вар.	102,34	7368,48	1	БН
II вар.	114	82,08	2	БН; ВБ

Вывод: По расходу металла I вариант балочной клетки – нормального типа выгоднее II варианта с усложненного типа балочной клетки.

3. Компоновка и подбор сечения главной (составной, сварной) балки

Необходимо подобрать сечение сварной главной балки. Для стали марки С255

-расчетное сопротивление стали R_y=230 Мпа = =23,5 кН/см²

-предел текучести стали R_u=360 Мпа = 37кН/см²

Собственный вес балки принимаем ориентировочно в размере

1 – 2 % от нагрузки на неё, вводя коэф. Α=1,02

Максимально возможная строительная высота перекрытия 1,6 м

Находим нормативную погонную нагрузку:

кН/м

Находим расчетную погонную нагрузку:

кН/м

=1,2 =1,05

Расчетный изгибающий момент:

кНм =302616 кН/см

Рис.6

кН

Требуемый момент сопротивления БН:

см³

3.1 Подбор сечения балки

Компоновку сечения ГБ начинаем с определения ее высоты:

1) Предварительно задаемся высотой ГБ:

мм.

2)Определяем толщину стенки ГБ:

мм.

3. Определим оптимальную высоту ГБ из условия наименьшего расхода материала:

см. ≈1250 мм.

k=1,0 – зависит от конструктивного оформления, для сварных, переменных сечений равен 1,0.

3. Из условия обеспечения требуемой жесткости (прогиба) высота ГБ должна быть не менее h_min

см.

По заданию строительная высота перекрытия должна быть не больше 1,6 м.

5) Определяем строительную высоту ГБ исходя из максимально возможной заданной высоты перекрытия и его конструкции:

см. = 1292 мм.

В нашем случае сопряжение балок – этажное.

Высоту балки h принимаем из условия, чтобы она была близка к h_opt, не больше заданной высоты перекрытия и не меньше h_min:

h_ГБ=1250 мм.

Проверяем принятую толщину стенки из условия прочности балки на срез:

см. = 89 мм.

R_s – расчетное сопротивление стенки срезу = 0,58R_y=13.5 кН/см².

Чтобы проверить местную устойчивость стенки (для установки только поперечных ребер жесткости) необходимо определить высоту стенки балки h_w. Для этого задаемся толщиной пояса: t_f≤3t_w; t_f=25 мм.

мм.

Проверяем принятую толщину стенки из условия обеспечения местной устойчивости стенки (без продольных ребер жесткости):

см.

Окончательную толщину стенки принимаем t_w=10 мм.

Уточним высоту стенки проката по таб. 5 прил. 14: h_w=1200 мм.

Чтобы определить размер полок ГБ нужно определить:

1) Требуемый момент инерции:

см⁴

2) Момент инерции стенки:

см⁴

3) Момент инерции приходящего на пояс:

см⁴

4) Требуемую площадь сечения поясов ГБ:

см²

см.

Ширину полки b_f принимаем

, при этом должно находиться в пределах .

Принимаем ширину полки b_f=380 мм., так как она удовлетворяет требованиям.

Уточняем принятый ранее коэф. Учета принятой деформации С₁,

исходя из

по табл. 5 принимаем С₁=1,1

см² см²

В балках отношение ширины свеса сжатого пояса к его толщине

не должно превышать: в сечениях работающих с учетом пластических деформаций , но не более .

см

см

Принято сечение:

t_w=1 см

h_w=120 см

t_f=2,5 см

b_f=38 см

h_f=122.5 см

h=125 см

Рис.7

Определим геометрические характеристики принятого сечения:

A_x=2A_f+A_w=2*95+120=310 см²

см³

A_f; A_w – см. с. 8

Принятое сечение проверяем на прочность:

В нашем случае принятая высота балки h больше h_min, поэтому прогиб балки проверять не надо.

3.2 Изменение сечения балки по длине

В целях экономии стали производим изменение сечения балки по длине.

Сечение балки можно уменьшать в местах снижения моментов следующими способами:

а) уменьшением ширины полки

б) уменьшением толщины полки

в) уменьшением высоты стенки

В нашем случае будем изменять ширину полки. При равномерно распределенной нагрузке наивыгоднейшее по расходу стали место изменения сечения полок балки находится на расстоянии 1/6 пролета.

В месте изменения сечения определим момент и поперечную нагрузку:

кНм =16812 кНсм

кН

где: x=1/6L=2 м

Подбор сечения ведем по упругой стадии работы (без учета пластических деформаций). Подбираем b_f^’ исходя из прочности стыкового шва нижнего пояса.

Определяем требуемый момент сопротивления измененного сечения:

см³

см²

R_wy=0.85R_y=19,55 кН/см²

Определим минимальную ширину и площадь измененной полки: