Курсовая работа: Расчет и конструирование конструкций балочной клетки

Расчетная нагрузка на единицу длины балки определяется по формуле 1.2:

q = (22*1,2 + 1,219*1,05)*6,0 = 166,07 кн/м

Определяем максимальные усилия от расчетных нагрузок

Расчетный изгиб моментов в середине пролета разрезной балки определяется по формуле 1.3:

 кн*м

Расчетная поперечная сила на опоре определяется по формуле:

 кн

В целях экономии металла проектируют балку переменного по длине сечения, а поэтому развитие пластических деформаций можно допустить только в одном сечении с максимальным изгибающимся моментом по формуле 1.5. Для главной балки С255. Ry=24 кн/см2

см3

Рисунок 10 – Сечение главной балки

Устанавливаем высоту балки h, исходя из трех условий:

1) наименьшего расхода металла;

2) требуемой жесткости балки;

3) ограниченной строительной высоты конструкции перекрытия.

Оптимальная высота, обеспечивающая расход стали:

h= k*, мм (2.1)

где k – коэффициент зависящий от конструктивного оформления балки, принимаемый равным 1,1;

t- толщина стенки.

Толщина стенки определяется по формуле:

t= 7+3h, мм (2.2)

t= 7+3*1,167=10,5 мм,

принимаем t=10 мм.

где h – высота балки, равна  см.

h= 1,1* см

Минимальная высота, обеспечивающая необходимую жесткость балки:

h=, (2.3)

где - допустимый относительный прогиб, принимается по табл. 9.

 см

Высоту балки h определяют исходя из заданной строительной высоты перекрытия и сравнивая полученные высоты. Окончательную высоту балки принимают  и в пределах строительной высоты.

Определяем высоту главной балки:

 (2.4)

 мм

Высота балки должна быть в пределах:

 (2.5)

135,375  h  114,002 см

В целях унификации конструкции высота балки должна быть кратной 100 мм. Высота стенки предварительно принимается на 4 или 6 см меньше высоты балки с учетом сортамента прокатной толстолистовой стали за вычетом 10 мм на фрезеровку кромок.

Принимаем h=1250 мм, то есть h = t+ 2*20 = 1270 мм.

Определяем толщину стенки из двух условий:

1) прочности стенки на срез;

2) местной устойчивости стенки.

Требуемая толщина из условий прочности стенки на срез:

 (2.6)

где Rs=0,58*Ry – расчетное сопротивление материала стенки срезу.

Rs =0,58*24=13,92 кн/см2

 см

Так как толщина большая, изменяем сопряжение переходим к сопряжению в одном уровне.

Рисунок 12 – Сопряжение в одном уровне

Определяем высоту главной балки определяется по формуле 2.4:

 мм

Принимаем h=1500 мм, то есть h = h+ 2tf

h = 1500+2*20 = 1540 мм

Определяем толщину стенки из двух условий:

3) прочности стенки на срез;

4) местной устойчивости стенки.

Требуемая толщина из условий прочности стенки на срез определяется по формуле 2.6:

 см (2.6)

Для обеспечения местной устойчивости стенки без укрепления продольным ребром жесткости в балки высотой до 2 м и должно соблюдаться условие

 (2.7)

 см

Принимаем tw=10 мм.

Определяем размеры поясных листов.

Требуемая площадь сечения пояса определяется по формуле 2.8:

 (2.8)

см

Минимальная ширина поясного листа задаем из условия общей устойчивости балки определяется по формуле

(1/3 ÷1/5) h (2.9)

154 = 51,33 см.

154 = 30,8 см.

см

По технологическим соображениям (для удобства автоматической сварки) ширина поясного листа должна быть не менее 180 мм. Толщину поясного листа  обычно задают в пределах 8 … 40 мм (но не менее толщины стенки) с градацией по ГОСТ 82–70*. Применение листов из малоуглеродистой стали толщиной более 40 мм и из низколегированной стали толщиной не более 32 мм невыгодно из-за пониженного предела текучести, а в следовательно, и пониженных расчетных сопротивлений.

Принимаем =20 мм; =400 мм.

Проверка прочности.

Подобранное сечение балки необходимо проверить на прочность. По назначенным размерам балки вычисляют фактические геометрические характеристики поперечного сечения. Момент инерции сечения:

 (2.10)

см

Статический момент площади половины сечения:

 (2.11)

 см

Момент сопротивления сечения:

 (2.12)

см

Определяют наибольшие нормальные напряжения в балки:

 (2.13)

 < 24 кн/см

Определяем наибольшие касательные напряжения в балки:

 (2.14)

 кн/см

8,58 < 13,92 кн/см-условие выполняется.

Проверку на местное давление не произвожу, так как сопряжение в одном уровне, к верхнему поясу балки сосредоточенная нагрузка не приложена .

Проверка жесткости.

Относительный прогиб балки:

 (2.15)

0,002 < 0,0025

В процессе окончательного расчета размеры поперечного сечения балки могут корректироваться. Сечение считается подобранным правильно, если оно удовлетворяет перечисленным условиям прочности и жесткости.

Изменения сечения балки.

Место изменения сечения поясов балки принимают на расстоянии x от опоры (рисунок 13):

X = (1/5 ÷ 1/6)*L (2.16)

1/5*L=1/5*14=2.8 м.

1/6*L=1/6*14=2,33 м.

Принимаем X=2,33 м.

Находим расчетный момент в сечении:

, (2.17)

 кНм

Рисунок 13 – К месту изменения сечения

Требуемый момент сопротивления сечения балки при выполнении стыка полуавтоматической сваркой:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7