- •Задание и исходные данные Содержание Задание и исходные данные
- •Расчет настила и прокатных балок балочной клетки
- •Расчет стального настила
- •Расчет балки настила
- •Расчет вспомогательной балки
- •Расчетная схема. Нагрузки. Усилия
- •Подбор сечения
- •Опорная часть
- •Конструктивное обеспечение устойчивости стенки
- •Проверки прочности, жесткости и устойчивости балки и ее элементов
- •3. Расчет колонны сплошного сечения
- •Расчетная схема. Усилия
- •Подбор сечения стержня колонны
- •Проверки жесткости, общей и местной устойчивости колонны и ее элементов
- •Конструирование и расчет оголовка
- •3.5. Конструирование и расчет базы колонны.
- •4. Конструирование и расчет узлов сопряжения элементов балочной клетки
- •4.4. Конструирование равнопрочного монтажного (укрупнительного) узла главной балки.
- •Литература.
Расчет вспомогательной балки
Вспомогательные балки, как и балки настила, опираются шарнирно на главные балки. При этом их пролет принят равным шагу главных балок, т. е. , а расчетная схема– аналогична расчетной схеме балки настил.
Нормативная нагрузка на балку, кН/м,
где - расход стали, кг/м2, от балок настила ;
- погонная масса принятой балки настила определена по сортаменту, кг/м .
- коэффициент, учитывающий нагрузку от собственного веса вспомогательной балки, .
Расчетная нагрузка на балку, кН/м,
.
Максимальные усилия в балке:
;
;
.
Требуемый момент сопротивления:
.
Требуемый момент инерции:
Для принимаю.
ГОСТ 26020-83, двутавр №70Б1
Рис.3 Поперечное сечение второстепенной балки
мм |
Площадь сечения, |
Линейная плотность, |
Справочные величины для осей | ||||||||||
h |
b |
s |
t |
r |
см2 |
кг/м |
Х-Х |
Y-Y | |||||
|
|
|
|
|
|
|
Ix, см4 |
Wx,см3 |
Sx, см3 |
tx, см |
Iy, см4 |
Wy,см3 |
ty, см |
691 |
260 |
12 |
18.5 |
24 |
164.7 |
129.3 |
1E+05 |
3645 |
2095 |
27.65 |
5437 |
418.2 |
5.44 |
Необходимо проверить принятое сечение балки на прочность по формуле
,
,
- Условие выполняется.
где Wх – момент сопротивления сечения двутавра балки, см3, (принятый по сортаменту).
Расчет сварной главной балки
Расчетная схема. Нагрузки. Усилия
В принятой схеме балочной клетки на промежуточную главную балку с шагом ℓbn =3м (рис. 4) опираются (с двух сторон) вспомогательные балки. На главную балку второстепенные балки опираются в 2 точках.
Рис. 4. Расчетная схема главной балки
Нормативная нагрузка:
Расчетная нагрузка:
где В – шаг главных балок, В=10м;
- коэффициент, учитывающий нагрузку от собственного веса главной балки, принят равным 1,05;
- расход стали, кг/м2, от вспомогательных балок
Главные балки в курсовом проекте приняты разрезными с опиранием на колонны сверху, т.е. шарнирно. За расчетный пролет главной балки принято расстояние между осями колонн, т. е. .
При трех или двух точках опирания вспомогательных балок на главную балку усилия в последней определяются по правилам строительной механики или по формулам:
;;;,
где - коэффициент, принимаемый по табл. 3,= 8.
Максимальные усилия в балке:
;
;
;
Коэффициенты, используемые при вычислениях минимальной высоты главной балки при числе точек опирания вспомогательных балок n=6:
=0,211, =1,042, изгибающий момент в главной балке=8 и оптимальное расстояния от края балки до мест изменения ее сечения=0,167.
Подбор сечения
Подбор сечения сварной балки в средней зоне длины заключается в назначении
размеров сечения стенки и полок (рис. 4), обеспечивающих надлежащую прочность, устойчивость и жесткость их и балки в целом.
Подбор сечения балки начинается с назначения ее высоты, которая определяется условиями жесткости, минимума расхода стали и увязывается с заданной строительной высотой балочной клетки.
Минимальная высота балки, hmin, (высота из условия жесткости):
,
где - коэффициент, зависящий от количества точек опирания вспомогательных балок в пролете главной балки,
- расчетное сопротивление листовой стали, из которой изготовлена главная балка, кН/см2;
- коэффициент увеличения прогиба балки с переменным сечением по ее длине;
- усредненный коэффициент надежности по нагрузкам на главную балку, равный .
Высота балки, см, при которой ее масса будет минимальной:
,
где - коэффициент, принимаемый по табл. 4;
- требуемый момент сопротивления сечения балки, см3, определенный без учета развития пластических деформаций .
Таблица 3. Величина коэффициента в формуле оптимальной высоты балки
Вид балки |
при расчете по упругой стадии |
Сварная постоянного сечения |
3,14 |
Сварная переменного сечения |
2,76 |
Окончательная высота стенки балки принята 1.4 м.
Определение толщины стенки:
Из условия прочности на срез толщина стенки, см, определяю формулой
,
где 1,2 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения касательных напряжений в сечении стенки;
Rs – расчетное сопротивление стали стенки на срез, кН/см2, .
С целью обеспечения местной устойчивости толщина стенки, см , принята близкой к
или
Во избежание установки продольных ребер жесткости толщину стенки принять не менее
.
Окончательную толщину стенки балки назначаю по ГОСТ 19903-74*
.
Определение толщины (tf )и ширины (bf )пояса:
;
Требуемая толщина пояса определяется из условия обеспечения необходимой площади его сечения ;
где - требуемая из условия прочности балки площадь сечения пояса.;
- требуемый момент сопротивления сечения балки ;
;
Принимаю
; принято: .
Рис.5. Поперечное сечение