Курсовая работа: Стальная балочная клетка

2.1.1. Подбор сечения главной балки

Сечение составной сварной балки состоит из трех листов: вертикального – стенка и двух горизонтальных – полок.

В нашем примере (при пяти грузах в пролете) расчетный изгибающий момент:

 кНм.

Для принятой толщины листов полок tf20 мм расчетное сопротивление стали С245 равно Ry=240 МПа .

Коэффициент условия работы  В первом приближении с1=1,1.

Требуемый момент сопротивления:

WTP=

Высота сечения балки h предварительно определяется по соотношению между hОПТ.W;

hОПТ.f и hmin, где hОПТ.W – оптимальная высота сечения из условия прочности; hОПТ.f. – оптимальная высота сечения из условия жесткости; hmin – высота сечения из условия минимальной жесткости, при обеспечении прочности.

1.  Оптимальная высота балки из условия прочности:

см,

где  - рекомендуемое отношение высоты балки к толщине стенки в пределах kW=125…140. Принимаем kW=125;

2.  Оптимальная высота балки из условия жесткости:

см,

где ,

величина n0=232,3 получена для пролета L=18,5 м линейной интерполяцией.

3.  Высота балки из условия минимальной жесткости при обеспечении прочности:

см.

В расчете полученные высоты располагаются в следующем соотношении:

hmin=84см < hОПТ,W=167,99см<hОПТ,f=173,92см.

Применяя правило выбора, выбираем высоту балки: h=hОПТ,W=1680 мм.

Высота главной балки, помимо расчетов, должна соответствовать наибольшей строительной высоте перекрытия согласно заданию:  , где tH – толщина настила. Наибольшая строительная высота перекрытия определяется разностью отметок верха настила и габарита помещения под перекрытием:  hCMAX=8,50-6,80=1,70м.

Так как h=1680 мм < hCMAX – tН=1700-6=1694 мм, оставляем выбранную высоту балки h=1680 мм.

Далее высота стенки hW назначается близкой к высоте балки h в соответствии с шириной листа сортамента универсальной или толстолистовой стали.

Так как наибольшая ширина листа универсальной стали равна 1050 мм, принимаем толстолистовую сталь шириной 1600 мм. С учетом обрезки кромок с двух сторон по 5 мм:

hW=1600 – 10 = 1590 мм.

По ранее принятому коэффициенту kW=125 определяем толщину стенки:

мм. Принимаем tW=14 мм.

Толщину полок назначаем равной tf=22 мм  3tW=42 мм, тогда полная высота балки оказывается равной: h=hW+2tf=1590+44=1634 мм.

Вычисляем момент инерции стенки:

см4.

Требуемый момент инерции полок:

I­f.тр=Iтр.max-Iw=2065694,6-468962,55=1596732,1 см4;

Здесь наибольший требуемый момент инерции балки Iтр.max определяется по двум значениям из условий прочности и жесткости:

-  из условия прочности:

Iтр=0,5Wтрh=см4;

-  из условия жесткости:

Iтр=1219970,4 см4.

Требуемая площадь сечения полки:

 см2

Толщина полки из условия обеспечения ее местной устойчивости:

 см.

В расчете было принято tf=2,2 см >2,03 см.

Ширина полки назначается равной

Вычисляем

Принимаем bf = 530 мм, что соответствует ширине листа универсальной стали по сортаменту.

Уточняем собственный вес балки по принятым размерам. Площадь поперечного сечения балки:

см2

Вес погонного метра балки:

,

здесь  - удельный вес стали;  - конструктивный коэффициент, учитывающий вес ребер жесткости и сварных швов.

Вес главной балки на участке между вспомогательными балками:

кН.

Уточняются нагрузки на балку, полученные в таблице 2.1:

Нормативная:

кН.

Расчетная:

P+G=519,48+21,97+=555,49 кН.

Уточняются усилия. Изгибающие моменты от нормативных и расчетных нагрузок:

Перерезывающая сила на опоре (для пяти грузов в пролете):

 кН.

Геометрические характеристики сечения балки.

Момент инерции:

Момент сопротивления:

см3.

В зависимости от соотношения площадей полки и стенки Af/AW уточняется коэффициент с1, учитывающий развитие пластических деформаций. В соответствии с СНиП II – 23 – 81* п. 5.18. с1=с.

Интерполируя по табл. 66 СНиП II – 23 – 81* находим коэффициент с1=с=1,118.

2.1.2. Проверка прочности главной балки

1.  Нормальные напряжения:

МПа > .

Перенапряжение – 6,97 %. Увеличим толщину стенки сечения главной балки tW до 18 мм и произведем расчет заново.

Вычисляем момент инерции стенки:

см4.

Требуемый момент инерции полок:

I­f.тр=Iтр.max-Iw=2065694,6-602951,85=1462742,75 см4;

Здесь наибольший требуемый момент инерции балки Iтр.max определяется по двум значениям из условий прочности и жесткости:

-  из условия прочности:

Iтр=0,5Wтрh=см4;

-  из условия жесткости:

Iтр=1219970,4 см4.

Требуемая площадь сечения полки:

 см2

Толщина полки из условия обеспечения ее местной устойчивости:

 см.

В расчете было принято tf=2,2 см >1,94 см.

Ширина полки назначается равной

Вычисляем

Принимаем bf = 530 мм, что соответствует ширине листа универсальной стали по сортаменту.

Уточняем собственный вес балки по принятым размерам. Площадь поперечного сечения балки:

см2

Вес погонного метра балки:

,

Вес главной балки на участке между вспомогательными балками:

кН.

Уточняются нагрузки на балку, полученные в таблице 2.1:

Нормативная:

кН.

Расчетная:

P+G=519,48+21,97+=557,45 кН.

Уточняются усилия. Изгибающие моменты от нормативных и расчетных нагрузок:

Перерезывающая сила на опоре (для пяти грузов в пролете):

 кН.

Геометрические характеристики сечения балки.

Момент инерции:

Момент сопротивления:

см3.

В зависимости от соотношения площадей полки и стенки Af/AW уточняется коэффициент с1, учитывающий развитие пластических деформаций. В соответствии с СНиП II – 23 – 81* п. 5.18. с1=с.

Интерполируя по табл. 66 СНиП II – 23 – 81* находим коэффициент с1=с=1,147.

2.1.3. Проверка прочности главной балки

1. Нормальные напряжения:

МПа < .

Недонапряжение – 1,98 % < 5 %, следовательно окончательно принимаем следующие размеры главной балки:

Высота  стенки главной балки  hW=1590 мм, толщина стенки сечения tW=18 мм, ширина  полки  сечения bf=530 мм, толщина полки  сечения tf=22 мм, высота покрытия по главной

балке hП=682 мм, длина панели  LБН=3700 мм, расход металла m=88,692 кг/м2, толщина настила

принятого варианта tН=6 мм.

2.  Касательные напряжения (проверка стенки на срез).

Касательные напряжения проверяются в стенке, в месте крепления опорного ребра без учета работы на срез полок.

МПа < МПа.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10