Расчёт и проектирование конструкций балочной клетки (стр. 2 из 5)

ВЫВОД: расход материалов приблизительно одинаков, но по трудоёмкости второй вариант сложнее, поэтому для дальнейшей разработки принимается первый вариант, так как он более удобен для изготовления, монтажа и сокращает строительную высоту перекрытия.

2. РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ БАЛКИ

2.1. Расчётные нагрузки и усилия

Нагрузки на наиболее нагруженные балки по средним осям:

;

.

Момент в середине пролёта:

;

Поперечная сила на концах:

.

Относим главную балку к II группе конструкций по [4] и назначаем для неё сталь 18ПС (С245) с расчётным сопротивлением

.

2.2. Подбор сечения главной балки

Рисунок 3 – Поперечное сечение главной балки

Минимальная высота сечения главной балки по требованиям жёсткости при норме прогиба

.

Найдём наименьший момент сопротивления:

,

где

коэффициент условия работы конструкции.

Определяем высоту сечения

:

Минимальная высота сечения из соображения жёсткости при

:

Оптимальная высота сечения из соображений экономии:

,

где

гибкость стенки.

Предельная высота сечения главной балки определяется из условия обеспечения заданной строительной высоты перекрытия.

Исходя из условия

, назначаем высоту сечения, близкой к оптимальной:

.

Определим толщину стенки:

Из условия прочности на срез в опорном сечении:

,

где

;

.

Из условия постановки только поперечных рёбер жёсткости, толщина стенки:

Из условия получения оптимальной, ранее предполагаемой гибкости стенки

:

.

Окончательно назначим толщину стенки по сортаменту

.

Определяем сечение поясных листов:

Окончательно по сортаменту принимаем размеры поясных листов:

;

;

.

Проверим условие свариваемости:

условие свариваемости выполнено.

2.3. Проверка принятого сечения

Вычисляем геометрические характеристики сечения:

Момент инерции:

, (2.3.1)

,

где

,

.

Момент сопротивления:

условие удовлетворяется.

Определим относительное превышение:

условие удовлетворяется.

Проверка по нормальным напряжениям:

кН/см², (2.3.2)

условие прочности выполняется.

Изменение напряжения (недогруз):

.

2.4. Изменение сечения главной балки по длине

Рисунок 4 – Схема к расчёту

Проектируем изменение сечения балки изменением сечения поясных листов на расстоянии

м от каждой из опор, уменьшаем сечения поясных листов.

Расчётные усилия в месте изменения сечения

, кН_*м, (2.4.1)

кН_*м;

, кН, (2.4.2)

кН

В месте изменения сечения расположен стыковой сварной шов. Сварка полуавтоматическая Св – 08А с расчётным сопротивлением шва

.

Предполагается наличие физического контроля шва, поэтому назначаем:

Определяем геометрические характеристики уменьшенного сечения:

см³;

см²;

см;

, (2.4.4)

Принимаем лист

мм

см²

см⁴

см³, (2.4.5)

Статический момент

, см³, (2.4.6)

см³

Проверка по наибольшим касательным напряжениям на опоре:

, кН/см², (2.4.7)

кН/см² ,

кН/см².

Условие

,кН/см² , (2.4.8)

- условие выполняется.

2.5. Проверка по приведённым напряжениям

Проверка приведённых напряжений в стенке в месте изменения сечения балки производим в верхней точке стенки:

, кН/см² , (2.5.1)

где

, кН/см², (2.5.2)

кН/см² ;

кН/см², (2.5.3)

кН/см²;

;

;

.

1) С учётом локальных напряжений;

2) Без учёта локальных напряжений: