Курсовая работа
"Расчет и конструирование конструкций балочной клетки"
1 Сравнение вариантов
Рисунок 1 – Схема балочной клетки рабочей площадки
Расчетная ячейка будет находиться в осях 2–3 и Б-В. На пересечении осей будут колонны.
1.1 Первый вариант балочной клетки нормального типа
Рисунок 2 – Схема первого варианта балочной клетки нормального типа
Шаг балок настила определяем исходя из расчета настила. Нагрузка задана и равна 22 кн/м2.
По графику Лейтеса в зависимости от нагрузки и относительного прогиба
определяем отношение .Толщина настила tн = 10 мм. в зависимости от q = 22 кн/м2.
Определяем расчетный пролет Lрасч. = 110*10 = 1100 мм.
;Т.к. количество шагов n не может быть четным, то принимаем n = 13.
Следовательно а1 = 1100 мм.; а2 = 950 мм.
L = 11*1100+2*950 = 14000 мм.
1.1.1 Расчет балки настила первого варианта
Рисунок 3 – Расчетная схема балки настила первого варианта
Погонная равномерно-распределенная нагрузка на единицу длины балки определяется:
qn= (qвр + qпост)*а1, (1.1)
где qвр = 22 кн/м2;
qпост = 0,785 кн/м2;
а1 = 1.1 м.
qn = (22 + 0,785) * 1.1 = 25,064 кн/м
Расчетная нагрузка на единицу длины балки настила равна:
q = (qвр * γf1 + qпост *
f1) * а1, (1.2)где γf1 – коэффициент надежности по временной нагрузке, равен -1,2;
γf2 – коэффициент надежности по постоянной нагрузке, равен -1,05.
q = (22 * 1,2 + 0,785 * 1,05) * 1.1 = 29,946 кн/м
Определяем максимальный расчетный изгибающий момент в балке настила:
Ммах =
(1.3)Ммах =
=134,76 кн*мОпределяем максимальную поперечную силу:
Qmax =
(1.4)Qmax =
= 89,838 кн.Определяем требуемый момент сопротивления балки с учетом упругой работы материала:
WpL =
, (1.5)где Ry – расчетное сопротивление стали, равно 24 кн/см2, для стали С255, t=20 мм [принимаем из СНиП II 23–81* по табл. 51*];
γc – коэффициент условий работы, равен 1.0 [принимается по табл. 7 приложения],
WpL =
см3Принимаем прокатную балку в соответствии с ГОСТ 8239–72*
№33
Wx = 597 см3;
Jx = 9840 см4;
Линейная плотность = 42.2 кг/м
Если разрезные прокатные балки рассчитываются с учетом пластической работы материала, то требуемый момент сопротивления равен:
W =
, (1.6)где с1 – коэффициент, учитывающий развитие пластической деформации, равный 1,12.
W =
501,34 см3По полученному моменту сопротивления по сортаменту подбираем ближайший номер двутавровой балки ГОСТ 8239 – 72*
№33
Wx = 597 см3;
Jx = 9840 см4;
Линейная плотность = 42,2 кг/м
Производим проверку принятого сечения:
1) по первому предельному состоянию на прочность по формуле:
= ≤ Ry * γi; (1.7)22,57 < 24 кн/см2 –условие выполняется
2) по второму предельному состоянию по деформациям.
Относительный прогиб балки должен быть менее или равен продольному
; (1.8)где qn – нормативная погонная нагрузка;
Е – модуль упругости стали, равен 2,06 * 104 кн/см2
J – момент инерции балки
[
] – предельный прогиб, равен0,003 ≤ 0,004 – условие выполняется
1.2 Второй вариант балочной клетки нормального типа
Рисунок 4 – Схема второго варианта балочной клетки нормального типа
По графику Лейтеса в зависимости от нагрузки и относительного прогиба определяем отношение
Толщина настила tн = tн+ 2 мм = 12 мм.
Определяем расчетный пролет Lрасч. = 110 * 12 = 1320 мм.
;Т.к. количество шагов nне может быть четным, то принимаем n = 11.
Следовательно а1 = 1,3 м., а2 = 1,15 м.
L = 9 *1,3 + 2 * 1,15 = 14 м.
1.2.1 Расчет балки настила второго варианта
Рисунок 5 – Расчетная схема балки настила второго варианта
Погонная равномерно-распределенная нагрузка на единицу длины балки определяется по формуле 1.1:
qп = (22 + 0,942) * 1,3 = 29,824 кн/м
где qвр = 22 кн/м2;
qпост = qпост *1,2
qпост = 0,785 * 1,2 = 0,942 кн/м2.
Расчетная нагрузка на единицу длины балки настила определяется по формуле 1.2:
q = (22 * 1,2 + 0,942 * 1,05) * 1,3 = 35,606 кн/м
Определяем максимальный расчетный изгибающий момент в балке настила по формуле 1.3:
Ммах =
кн*мОпределяем максимальную поперечную силу по формуле 1.4:
Qмах =
кнОпределяем требуемый момент сопротивления балки с учетом упругой работы материала по формуле 1.5:
WPL=
см3Принимаем прокатную балку в соответствии с ГОСТ 8239–72*
№36
Wx = 743 см3;
Jx = 13380 см4;
Линейная плотность 48.6 кг/м;
Если разрезные прокатные балки рассчитываются с учетом пластической работы материала, то требуемый момент сопротивления рассчитывается по формуле 1.6:
W =
cм3По полученному моменту сопротивления по сортаменту подбираем ближайший номер двутавровой балки в соответствии с ГОСТ 8239–72*
№33
Wx= 597 см
;I
= 9840 см ;Линейная плотность 42,2 кг/м;
Принимаем двутавр №36
Производим проверку полученного сечения:
1) по первому предельному состоянию на прочность по формуле 1.7:
кн/см219,25
24 кн/см2–условие выполняется2) по второму предельному состоянию по деформациям по формуле 1.8:
0,003 ≤ 0,004 – условие выполняется
1.3 Расчет балочной клетки усложненного типа
Рисунок 6 – Схема балочной клетки усложненного типа
Принимаем количество главных балок n равным 6.
Шаг главных балок Lб.н. настила равен 2.8 м.
Толщина настила tн = 12 мм, в зависимости от q = 22 кн/м.
Определяем расчетный пролет Lрасч. = 110 * 10 = 1120 мм.
Определяем количество вспомогательных балок настила, как n=
, тогда принимаем n=6Определяем шаг вспомогательных балок настила а4=
1.3.1 Расчет главной балки настила третьего варианта
Рисунок 7 – Расчетная схема третьего варианта балочной клетки рабочей площадки
Погонная равномерно-распределена нагрузка на единицу длины балки определяется по формуле 1.1:
qn = (22 + 0,785) * 1.1 = 25,0635 кн/м
где qвр = 22 кн/м2;
qпост = 0,785 кн/м2.
Расчетная нагрузка на единицу длины балки настила определяется по формуле 1.2:
q = (22 * 1,2 + 0,785 * 1,05) * 1.1 = 29,946 кн/м
Определяем максимальный расчетный изгибающий момент в балки настила по формуле 1.3: