Вариантное проектирование балочной клетки рабочей площадки (стр. 1 из 7)
Содержание
1. Выбор схемы балочной клетки
1.1 Расчетные характеристики материала и коэффициенты
1.2 Выбор вариантов компоновочных схем
1.3 Определение удельных показателей
1.3.1 Проверка прочности настила
1.3.2 Проверка жесткости настила
1.4 Расчет крепления настила к балкам
1.5 Расчет прокатной балки
1.5.1 Расчетные характеристики материала и коэффициенты
1.5.2 Геометрические характеристики двутавра №30Б1
1.5.3 Статический расчет
1.5.4 Проверка прочности
1.5.5 Проверка жесткости
2. Статический расчет и подбор сечения составной сварной балки
2.1 Расчетные характеристики материала и коэффициенты
2.2 Статический расчет
2.3 Компоновка и предварительный подбор сечения составной балки
2.4 Проверка принятого сечения на прочность
3. Изменение сечения сварной балки по длине
3.1 Компоновка сечения
3.2 Определяем место изменения сечения
3.3 Проверка прочности измененного сечения
4. Проверка жесткости балки
5. Проверка общей устойчивости балки
6. Расстановка ребер жесткости и проверка местной устойчивости элементов балки
6.1 Проверка устойчивости сжатого пояса
6.2 Проверка устойчивости стенки
7. Расчет поясных швов составной балки
8. Расчет опорной части балки
8.1 Расчетные характеристики материала и коэффициенты
8.2 Определяем размеры опорного ребра
8.3 Проверка принятого сечения
8.4 Рассчитываем сварные швы, необходимые для крепления ребра к стенке
9. Расчет укрупнительного стыка балки
9.1. Расчетные характеристики материала и коэффициенты
9.2 Конструктивное решение
9.3 Расчетная длина косого шва
9.4 Расчет стыка стенки
10. Подбор сечения колонны
10.1 Расчетные характеристики материала и коэффициенты
10.2 Определение расчетной длины колонны
10.3 Определение продольной силы
10.4 Подбор сечения стержня колонны
10.5 Расчет планок
11. Расчет оголовка центрально-сжатой колонны
11.1 Определение толщины траверсы оголовка
11.2 Определение высоты траверсы
11.3 Проверка прочности траверсы
12. Расчет центрально-сжатых колонн
12.1 Определение требуемой площади опорной плиты
12.2 Определение размеров опорной плиты в плане
12.3 Определение толщины опорной плиты
12.4 Определение размеров траверс
12.5 Проверка прочности траверс
12.6 Определение требуемой высоты катета угловых швов
12.7 Назначение анкерных болтов
12.8 Определение площади верхнего обреза фундамента
1. ВЫБОР СХЕМЫ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ
Задание:
Требуется выполнить компоновку балочной клетки рабочей площадки располагаемой в отапливаемом здании II уровня ответственности при следующих данных:
- шаг колонн в продольном направлении – 15,0 м;
- шаг колонн в поперечном направлении – 5,5 м;
- габариты рабочей площадки в плане – 45´11 м ;
- временная нормативная равномерно-распределенная нагрузка – 24 кН/м2;
- материал настила, балок настила, вспомогательных и главных балок, а так же колонн – сталь обычной прочности.
При заданных пролете и шаге главных балок находим оптимальную схему расположения балок настила и вспомогательных балок. Решение этой задачи производим методом вариантного проектирования.
1.1 Расчетные характеристики материала и коэффициенты
Настил относится к 3-й группе конструкций (табл. 50* [1]), поэтому сталь обычной прочности может быть С235 по ГОСТ 27772-88. Для этой стали расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу равно Ry =230 МПа при толщине листов от 2 до 20 мм, временное сопротивление стали разрыву Run =360 МПа (табл. 51* [1]).
Балки настила и вспомогательные балки прокатного профиля относятся ко 2-й группе конструкций, принимаем сталь С245 по ГОСТ 27772-88. Для этой стали Ry =240 МПа при толщинах листов от 2 до 20 мм, Run =370 МПа (табл. 51* [1]).
Модуль упругости стали Е = 2,06×105 МПа. Коэффициент поперечной деформации (Пуассона) n=0,3 (табл. 63 [1]).
Для сооружений II уровня ответственности коэффициент надежности по ответственности gn = 0,95 (прил. 7* [ 2 ]).
Коэффициент условий работы настила и прокатных балок gс = 1,0 (табл. 6* [1]). Коэффициенты надежности по нагрузке для постоянной нагрузки gfg = 1,05 (табл. 1 [2]), для временной нагрузки gfv = 1,20 (п.3.7 [2]).
Предельные относительные прогибы для настила и балок принимаются в зависимости от величины пролета по табл.19 [2]. При l£ 1 м – fu = l/120, при l = 3 м – fu = l/150, при l= 6 м – fu = l/200
1.2 Выбор вариантов компоновочных схем
Для сравнения принимаем два варианта компоновочных схем: балочную клетку нормального типа и усложненного.
Вариант 1. Принимаем нормальный тип балочной клетки. Определяем возможное отношение пролета настила к его толщине, предварительно вычислив:
и задавшись n0 =lsh / fsh = 130, при величине временной нагрузки для расчета настила по второму предельному состоянию
nn = gnv0 = 0,95×0,0024 = 0,00228 кН/см2 ,
Для величины временной нагрузки v0 = 24 кН/м рекомендуемая толщина настила 10-12мм. Принимая толщину настила 10 мм, получим предельный пролет настила
Поскольку пролет настила равен расстоянию между краями полок балок настила, то предельный шаг балок, при предварительно принятой ширине полки bf,fb = 13 см, равен
afb,u = lsh + bf,fb = 121,44 + 13 = 134,44 см
Принимаем шаг балок настила из условия кратности пролету главной балки и возможности выполнения монтажного стыка главной балки в середине пролета. Принимаем число шагов 13, при этом 10 шагов по 130 см и 2 по 100 см. Расчетный шаг балок настила afb = 130 см < 134,44 см
Подбор сечения балки настила.
Погонная (линейная) нагрузка для расчета на прочность определяется по формуле
где gfb – вес 1 м.п. балки настила, принимаем gfb= 0,35 кН/м.
Линейная нагрузка для расчета на жесткость равна:
Балка настила является однопролетной, статически определимой с равномерно распределенной нагрузкой. Максимальный расчетный изгибающий момент в середине пролета балки определяется по формуле
Требуемый момент сопротивления
где с1 – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций, предварительно принимаем с1 = 1,1.
Требуемый момент инерции сечения балок из условия обеспечения жесткости находим по формуле
По сортаменту (ГОСТ 26020-83) подбираем двутавр с параллельными гранями полок №35Б1, для которого I = 10060 см4, W = 581,7 см3, g = 38,9 кг/м
Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа. Как и в первом варианте, толщину настила принимаем 10 мм, при котором максимальный шаг балок 134,44 см. При расстоянии между главными балками 5,5 м количество шагов балок настила равно n = 550/134,44 =4,1, округлив до 5, получим шаг балок настила
аfb = 550/5 = 110 см.
Шаг вспомогательных балок при их пролете l’fb = 5 м определяем по формуле [9]
Принимаем конструктивно удобный шаг вспомогательных балок а’fb = lfb= 3 м (схема балочной клетки приведена на рис.1.1)
В данном случае балки настила имеют пролет 3 м и шаг 1,375 м. Тогда погонная (линейная) нагрузка для расчета на прочность определяется по формуле
где gfb – вес 1 м.п. балки настила, принимаем gfb=0,25 кН/м.
линейная нагрузка для расчета на жесткость равна:
Балка настила является однопролетной, статически определимой с равномерно распределенной нагрузкой. Максимальный расчетный изгибающий момент в середине пролета балки определяется по формуле
Требуемый момент сопротивления
Требуемый момент инерции сечения балок из условия обеспечения жесткости находим по формуле:
По сортаменту (ГОСТ 26020-83) подбираем двутавр с параллельными гранями полок №20Б1, для которого I = 1943см4, W = 194,3 см3, g = 22,4 кг/м