- •Кафедра «ск и сп» Курсовая Работа
- •Расчёт балочной клетки
- •Грузовые площади элементов
- •1 Расчёт второстепенной балки
- •1.1 Подбор сечения второстепенной балки
- •1.2 Проверка прочности второстепенной балки
- •1.3 Проверка жёсткости второстепенной балки
- •2 Расчёт главной балки
- •Подбор сечения главной балки
- •2.2 Определение высоты поперечного сечения главной балки
- •2.3 Определение площади поперечного сечения полки.
- •2.4 Вычисление геометрических характеристик поперечного сечения главной балки
- •2.5 Проверка прочности главной балки по нормальным напряжениям
- •3 Расчёт колонны
- •Определение площади поперечного сечения колонны
- •3.2 Определение геометрических характеристик поперечного сечения колонны
- •3.3 Определение прочности колонны
- •3.4 Обеспечение общей устойчивости колонны
- •3.5 Обеспечение местной устойчивости стенки
- •3.6 Обеспечение местной устойчивости полки
2.2 Определение высоты поперечного сечения главной балки
hmin hopt hmax
где hmin – минимальная высота балки;
hopt – оптимальная высота балки;
hmax – максимальная высота балки. (hmax = 375 см.)
,
где L – пролёт главной балки, см;
[f/L] – минимально допустимое отношение прогиба к пролету.
[f/L] = 1/400
см
К = 1,2
Для первого приближения примем t= 10 мм = 1 см.
см
138,97 см < 172,95см < 375см
Условие выполняется, значит h = hopt , округляем в большую сторону до целого числа h = 173 см.
2.3 Определение площади поперечного сечения полки.
Afтр = Wxтр/h – ((t·h) / 6)
Afтр = (20772,8 / 173) – ((1·173)/6) = 91,24 см2
Параметры:
bf 180 мм;
tf = (8 ÷40) мм, с градацией через 2 мм;
t 6 мм;
(tf /t) 3;
(h / bf) = (3 ÷5)
Примем: bf = 500 мм = 50 см;
Задавшись размером bf и зная требуемую площадь пояса Afтр , находим толщину полки tf , округлив по сортаменту, а затем проверяем оставшиеся параметры и добиваемся выполнения условий.
tf = 91,24 / 50 = 1,83 см 20 мм;
t = 10 мм > 6 мм;
h = h – 2 · tf = 173 – 2· 2= 169 см
Проверяем все параметры:
bf = 500 мм 180 мм;
tf = 20 мм = (8 ÷40) мм;
t = 10 мм 6 мм;
tf /t = 30/10 = 3 3;
h / bf = 169 / 50 = 3,38 = (3 ÷ 5).
Все условия выполняются, поэтому находим площадь полки Af .
Af = bf · tf = 50 · 2 = 100 см2
Поверяем выполняется ли условие:
Af Af тр
100 см 2 > 91,24 см 2
Условие выполняется.
Рассчитаем ширину свободного свеса полки:
bef = (bf · t)/2
bef =(50 * 1,0)/2 = 25 см
Принимаем полосу с размерами bf tf = 500 мм 20 мм.
2.4 Вычисление геометрических характеристик поперечного сечения главной балки
Момент инерции балки: Ix = 2Ixf + Ix
Момент инерции пояса: Ixf = ((bf · tf3) / 12) + bf ·tf · y2 ,
где y – расстояние между центром сечения балки и центром пояса балки.
Момент инерции полки: Ix= (t · h3) / 12
y = (h - tf)/2
y = (173 - 2)/2 = 85,5 см
Ixf = ((50 · 2 3)/12) + 50 · 2 · 85,52 = 731058,3 см4
Ix= (1,0·169 3) / 12 = 402234,08 см4
Ix = 2 · 731058,3 + 402234,08 = 1864350,68 см4
Момент сопротивления: Wx = (Ix·2) / h
Wx = (1864350,68 · 2) / 173 = 21553,79 см3
Проверка: Wx Wxтр
21553,19 см3 > 20772,8 см3
Условие проверки выполнено.
2.5 Проверка прочности главной балки по нормальным напряжениям
= Мmax / Wx·Сx Ry · c
Af / A = (bf · tf) / (h · t) = (50 · 2)/(169 · 1) = 0,59
Сx уточняем по интерполяции.
Сx = 1,12 – ((1,12 – 1,07)/0,5) · 0,12 = 1,11
= 604905/ (21553,19 · 1,11) =25,28 кН/см2
25,28 кН/см 2 < 26 кН/см 2
Данное условие выполнено, значит, прочность балки по нормальным напряжениям обеспечена.
2.6 Проверка жёсткости главной балки
f/l [f/l] = 1/400
qн = gн · l
qн = 27,74 · 7,5 = 208,05 кН/м
0,0019 < 1/400
Условие проверки выполняется, значит, жёсткость главной балки обеспечена.
2.7 Обеспечение устойчивости главной балки
Существует два типа устойчивости: общая устойчивость и местная устойчивость элементов (полки и стенки).
Общая устойчивость балки обеспечивается с помощью конструктивных мероприятий и расчёту не подвергается: сварное соединение настила со второстепенной балкой и сварное соединение второстепенной балки с главной.
2.7.1 Местная устойчивость полки
Потеря местной устойчивости – это деформации, которые приводят к видоизменению балки.
bef/tf [bef / tf] = 0,11 (h / t)
bef/tf = 25 / 2 = 12,5
[bef/tf] = 0,11 (169 / 1) = 18,59
12,5 < 18,59
Условие проверки выполнено, значит, местная устойчивость полки обеспечена.
2.7.2 Местная устойчивость стенки
Расчёт не производится, а выполняются конструктивные мероприятия. Чтобы стенка не потеряла местную устойчивость, применяем рёбра жёсткости. Расстояние между рёбрами принимаем конструктивно, учитывая шаг второстепенных балок a , поэтому под каждой второстепенной балкой устанавливаем ребро жёсткости. Расстояние между рёбрами жёсткости равно шагу второстепенных балок – а.
tp – толщина ребра, tp=1 cм;
h – высота стенки 169 cм;
(bef - 10) – ширина ребра, 169 – 10 = 159 мм.
Вырез необходим:
1)для удобства монтажа;
2)для плотного соединения ребра со стенкой и полкой
3)для уменьшения концентрации сварных напряжений
в – привязка балки, зависит от размеров колоны.
Общий вывод по главной балке: Подобранное сечение bf tf = 500 20 мм и
h t = 1690 10 мм удовлетворяет условиям прочности и жёсткости главной балки.