Курсовая работа: Проектирование металлической балочной площадки

Вывод: За оптимальный принимаем первый вариант, имеющий меньший расход стали и более простое конструктивное решение.

4. Расчет и конструирование составной сварной балки

На стальной листовой настил толщиной tn=9 мм, передаётся равномерно распределённая временная нагрузка qn=45кН/м2 с .

Настил опирается на прокатные балки из двутавра I №30 ГОСТ 8239-89

Линейная плотность Pbnкг/м

Ширина полки балки bfbn=135мм

Опорная реакция Qbn= 97,2 кН

Шаг балок abn=1000мм

Отметка пола площадки Hf = 6000м

Отметка верха габарита помещения Hg=4,000м.

Выбор материала балки.

Согласно задания дан материал сталь С235.

Предположим. Что толщина листового настила и толщина полок вспомогательных (прокатных) балок не будет превышать 20 мм по табл.п2. для толщины проката от 7 до 20мм выписываем нормативные и расчётные сопротивления стали С-235, необходимые для производства расчётов:

Ryn=23,5 кн/cм2 , Run=36 кн/cм2 , Ry=23 кн/cм2 , Ru=35 кн/cм2 , Ryn=13,5 кн/cм2

 Выбор расчётной схемы балки

Расчётную схему главной балки принимаем в виде однопролётной шарнирно опёртой балки. Нагрузка на главную балку от балок настила передаётся в виде сосредоточенных сил. Так как количество сосредоточенных сил более 5. действие сил заменяем действием равномерно распределённой нагрузки.

Рис.4 Расчётная схема главной балки

Принимаем для балки настила:

Двутавр I №30 ГОСТ 8239-89 с Jx =7080 см4, Wx=472см3, bf=13,5см, Pbn=36,5кг/м, twbn =0,65см

Сбор нагрузки на балку.

Нормативная погонная:

где

коэффициент, учитывающий собственный вес главной балки, принимаемый при пролёте lm ≤ 12м =1,02

 коэффициент сочетания нагрузок, равный 1 при одной временной нагрузке

 кг/см3 плотность стали.

Погонная расчётная нагрузка:

- коэффициент надёжности по нагрузке от собственного веса стальных конструкций перекрытия.

Статический расчёт балки

По принятой расчётной схеме изгибающий момент в середине пролёта (рис.3).

Подбор основного сечения балки

Главные балки площадки запроектированы сварными составного сечения, состоящие из стенки и двух поясов (полок). Материал конструкции сталь С235 по ГОСТ 27772-88.

Рассчитываем балку в предположении её упругой работы, принимаем гибкость стенки

Требуемый момент сопротивления.

С1=1 – при упругой работе балки

 коэффициент условия работы

Определяем высоту балки, отвечающую минимуму её массы

,

К- коэффициент, принимаемый =1,1 при переменной сечении балки.

Высота балки, удовлетворяющая условию жёсткости при полном использовании расчётного сопротивления стали:

n0 = 200 принимается по табл. П3.

Принимаем наиболее простое в конструктивном отношении и менее трудоёмкое при изготовлении и монтаже этажное сопряжение балок, определяем высоту балки из условия заданного габарита перекрытия

,

Где:

 нормируемый прогиб балки.

d=hbn=30см – высота балки настила.

hs – строительная высота перекрытия.

По условию (2.4), при hmax=164,37>hopt=122>hmin=41,83

Принимаем h=hopt=122- высота сечения балки.

По ГОСТ 19903-74*, учитывая, что высота балки немногим отличается от высоты стенки hw=1250мм.

-из условия среза в опорном сечении

- из условия принятой гибкости стенки

В соответствии с ГОСТ 19903-74*

принимаем tw=8мм

Сечение стенки балки hw*tw=1250*8мм

Сечение поясов балки

Требуемая площадь сечения пояса:

,где ;

.

Минимально необходимая по условию устойчивости толщина пояса

.

Наибольшая ширина пояса, обеспеченная от потери устойчивости.

.

В соответствии с ГОСТ 82-70* подбираем 3 варианта сечения пояса:

.

Сечение пояса bf = 420мм

tf = 12мм.

Проверяем условие:

<<

Принятые размеры пояса отвечают условию.

Условия допускающие использование автоматической сварки bf=42 см ≥ 20 см выполняется. Проверим условие по ограничению уровня усадочных напряжений tw=0,8 см < tf =1,2 cм < 3tw =2,4 см

Таким образом сечение поясов балки bf х tf = 420 x 12 мм.

Проверка правильности подбора сечения балки.

Вычисляем условную гибкость стенки

Момент инерции поясов балки

Момент инерции сечения

Момент сопротивления сечения

Основное сечение подобранно верно, так как  >

Подбор уменьшенного сечения балки

При действии на балку равномерно распределённой нагрузки место изменения сечения

.

Определим изгибающий момент и поперечную силу, действующую в месте изменения сечения

Требуемый момент сопротивления и момент инерции изменённого сечения при условии, что заводской стык растянутого пояса осуществляется прямым стыковым швом с применением выводных планок и обычном контроле качества Rwy = 0,85Ry

Требуемая ширина пояса

По ГОСТ 8270* подбираем b1 =240 мм.

Изменённое сечение поясного места удовлетворяет условиям:

b1=240мм ≥200мм

b1=240мм ≥h/10=126,2

b1=240мм ≥bf/2=420/2=210

Окончательно принимаем размеры уменьшенного сечения

Стенка

Момент инерции поясов балки уменьшенного сечения:

Момент инерции уменьшенного сечения

Момент сопротивления уменьшенного сечения

Основное сечение подобранно верно, так как > /

Проверка прочности уменьшенного сечения балки по максимальным касательным напряжениям производится в опорном сечении балки.

Проверка прочности балки

Проверка прочности основного сечения балки по нормальным напряжениям в месте действия максимального изгибающего момента.

,

Недонапряжение составляет .

Проверка прочности стенки по местным напряжениям

Для предотвращения отгиба верхних поясов стенку балки в местах действия сил А укрепляют поперечными рёбрами жёсткости, приваренными к стенке и поясам. Усиление F будет восприниматься торцами рёбер и равномерно распределяться по высоте стенки. .

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7