2.Проектирование балочных конструкций технологической площадки

Балочная клетка нормального типа:

2.1.Расчет настила

Использую сталежелезобетонный настил по СТО 0047-2005 «Перекрытия сталежелезобетонные с монолитной плитой по стальному профилированному настилу»

(далее см. практические занятия)

2.2 Расчет балки настила

q

b=l

M_max

Выбор материала настила.

Согл. Таблице в1 сп 16.13330.2011 для группы конструкций 3, принимаю с учётом гост 26020-83 на прокат сталь класса с245 учётом гост 27772-88*на прокат.

2.2.1.Сбор нагрузок на балки настила

нормативная нагрузка:

g_n=0,785кг/м²- вес квадратного метра стального листа для принято­го настила;

P_n = 24 кН/м²- технологическая нагрузка на 1 м²поверхности настила балочной клетки;

а_d=1,167 м - принятый шаг балок настила (в зависимости от его пролета),а - принимают нечетным, по расчетной ве­личине пролета настила, или, превышая его, но не более чем на 10 - 12 см;

γ_f1и γ_f2 - коэффициенты надежности по нагрузке, зависят от вида постоянной и временной нагрузок. Постоянная нагрузка - вес настила γ _f1= 1,05, временная нагрузка - по заданию γ _f2 =1,2.

γ_n=1 - коэффициент надежности конструкции по назначению, принимаемый по правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конс­трукций.

q_n=1,02∙(0,785+24)∙1,167∙1=24,40кН/м=0,295кН/см

Расчетная нагрузка:

q=

q=1,02∙(0,785∙1,05+24∙1,2)∙1,167∙1=29,15 кН/м=0,35263кН/см

2.2.2.Определение максимального изгибающего момента

=

l =b = 6,3м-пролет балки настила.

M_max==174,95 кН∙м=17495 кН∙см

2.2.3.Определение требуемого момента сопротивления.

R_y=240 МПа=24 кН/см²-расчетное сопротивление стали, согл. табл. В5 ГОСТ 27772 для стали С245;

γ_c=1,1- коэффициент условий работы балки;

С₁=1,1-коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций, определяется по формуле, но первоначально принимается.

β = 1;

2.2.4.Подбор сечения прокатного двутавра с учетом упругопластической работы.

По сортаменту принимаем ближайший больший двутавр:

35Б2 ГОСТ 26020-83

Wx =662,2	t=10мм	tw = 6,5 мм
h =349 мм	ρ = 43,3	Ix = 11550
b=155мм	A = 55,17	Sx=373

2.2.5.Уточнение коэффициента с₁

A=A-2A

A=b∙t

A= 155 мм ∙ 10 мм=1550 мм²=15,5 см

A= 55,17 см-2 ∙15,5см=24,17 см

=0,6413→C=1,11059 (согласно таблице Е1 СП 16.13330.2011)

t_f

b_f

2.2.6. Проверка прочности по нормальным напряжениям.

С_х=1,1268 -коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций;

Wx=662,2;

M_max=17495 кН∙см - максимального изгибающего момента;

R_y=240 МПа=24 кН/см²-расчетное сопротивление стали, согл. табл. В5 ГОСТ 27772 для стали С245;

γ_c=1,1- коэффициент условий работы балки.

Прочность обеспечена.

2.2.7.Расчет по прогибам. (Проверка жесткости балки.)

E=2,06 ∙10МПа=2,06∙10⁴ кН/см²-модуль упругости стали;

q_n=0,295кН/см - нормативная нагрузка;

l =b = 6,3м = 630см - пролет балки;

Iа= 11550;

- предельная деформация изгибаемого момента.

==0,0040368

==0,004979

0,00403680,004979 – Условие жёсткости выполняется.

2.2.8.Расход стали на 1м².

а_d=1,167 м - принятый шаг балок настила;

g_n=78,5 кг/м²=0,785кН/м²- вес квадратного метра стального листа для принято­го настила;

ρ= 43,3- линейная плотность.

2.3.Расчет главной балки

Выбор материала:

Согл. таблице В1 СП 16.13330.2011 для группы конструкций 3, принимаю с учётом ГОСТ 26020-83 на прокат сталь класса С245 по ГОСТ 27772.

Расчетная схема

M_max

Q

2.3.1.Определение погонной равномерно распределенной нагрузки

нормативная нагрузка:

Р_n =24кН/м² - технологическая нагрузка на 1 м² поверхности настила балочной клетки;

γ_f1 и γ_f2- коэффициенты надежности по нагрузке для постоянной ( вес настила) γ_f1= 1,05 и временной γ=1,2 нагрузок;

γ_n=1- коэффициент надежности конструкции по назначению, принимаемый по правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конс­трукций;

g_s=115,604 кг/м²=1,15604 кН/м² -расход стали на 1 м²;

b=6,3 м –ширина рабочей площадки.

q_n=1,03∙(1,15604+24)∙6,3∙1=163,238 кН/м

расчетная нагрузка:

2.3.2.Определение максимального изгибающего момента

q = 194,535 кН/м – расчетная нагрузка;

l =10,5 м – пролет главной балки.

2.3.3.Определение требуемого момента сопротивления

R_y=240 МПа=24 кН/см²-расчетное сопротивление стали, согл. табл. В5 ГОСТ 27772 для стали С245;

- коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций, назначаем;

- коэффициент условий работы балки, согл. табл. 6 СНиП.

β = 1;

2.3.4. Подбор сечения прокатного двутавра с учетом упругопластической работы

По сортаменту принимаю ближайший больший двутавр:

100Б2 по ГОСТ 26020-83

Wx = 10550	tw = 17мм	A = 328,9
h = 998мм	tf = 25мм	Ix =516400
bf = 320мм	ρ= 258,2	Sx= 5980

2.3.5.Уточнение коэффициента с₁

(согласно таблице Е1 СП 16.13330.2011)

2.3.6.Проверка прочности по нормальным напряжениям

С_х=1,170004 -коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций;

Wx=10550;

M_max=268093,24 кН∙см - максимального изгибающего момента;

R_y=240 МПа=24 кН/см²-расчетное сопротивление стали, согл. табл. В5 ГОСТ 27772 для стали С245;

γ_c=1,1- коэффициент условий работы балки.

Прочность обеспечена

2.3.7.Проверка жесткости балки

Ix= 516400;

E=2,06 ∙10МПа=2,06∙10⁴ кН/см²-модуль упругости стали;

q_n=163,238 кН/м =1,63238 кН/см - нормативная нагрузка;

l = 10,5м = 1050 см -пролет балки;

0,002313<0,004706

Условие жесткости выполняется

2.3.8.Проверка прочности по местным напряжениям

F

b_f,d

Главная балка

l_ef

t_w

l_ef- длина передачи нагрузки на стенку балки, условная длина распределения нагрузки, определяемая в зависимости от условий опирания.

l=b=6,3 м –пролет балки настила;

q=35,263 кН/м - расчетная погонная нагрузка на балку настила.

F_d-опорные реакции балок настила (расчетное значение нагрузки);

Прочность обеспечена

2.3.9.Расчёт на прочность в опорном сечении на действие поперечной силы.

R=Q_max

Прочность обеспечена.

A_ω =248,9 см² – площадь стенки.

R_s=0,58R_y=0,58∙240=139,2 МПа=13,92 кН/см²

R_y=240 МПа=24 кН/см²-расчетное сопротивление стали, согл. табл. В5 ГОСТ 27772 для стали С245;

γ_c=1,1- коэффициент условий работы балки.

τ_max

2.3.10.Проверка общей устойчивости балки

a_d Стальной настил

Балка настила

Главная балка

b_f

l_ef = a_d

l_ef = a_d=1,167 м =116,7 см.–шаг балок настила;

b_f = 320 мм=32 см –ширина сжатого пояса;

δ=0,4 - учет пластических деформаций;

t_f =25 мм=2,5 см - толщина сжатого пояса;

h= 998 мм= 99,8см – расстояние (высота) между осями поясных листов;

Для балок с отношением b/t<15 следует приниматьb/t=15.

b/t=32/2.5=12,8<15, принимаемb/t=15.

E=2,06 ∙10МПа=2,06∙10⁴ кН/см²-модуль упругости стали;

R_y=240 МПа=24 кН/см²-расчетное сопротивление стали, согл. табл. В5 ГОСТ 27772 для стали С245.

0,1245<0,2405

Общая устойчивость обеспечена.

2.4. Расчет опорного узла главной балки на колонну

R 6-10 мм

1

1

h_ef

R 15..20мм (<1,5·t_op)

торец

строгать R=Q_max

b_ef t_ z

b_op

t_op S

2.4.1.Определение требуемой площади ребра, исходя из расчета на смятие

Rp-расчетное сопротивление на смятие при наличии строганой поверхности,

Rp= Ru=361МПа;

γ_c=1,1- коэффициент условий работы балки;

R=Q_max=1021,30875 кН;

2.4.2.Определение толщины ребра

Задаемся минимальной шириной ребра b_op=200мм=20см согл. ГОСТ 82-70* на широкополосную сталь

Из условия транспортировки t_op≥12 мм;

Принимаю t_op=22 мм.

2.4.3.Проверка общей устойчивости опорного ребра как центрально сжатого стержня таврового сечения

V=Q_max = 1021,30875 кН;

Ат - площадь расчетного сечения;

t_op=22мм =2,2 см;

b_op=200мм=20см;

По СНиП:

tw= 17мм=1,7см;

E=2,06 ∙10МПа=2,06∙10⁴ кН/см²-модуль упругости стали;

R_y=240 МПа=24 кН/см²-расчетное сопротивление стали, согл. табл. В5 ГОСТ 27772 для стали С245;

см

см²

λ_х - гибкость стержня.

h= 998 мм= 99,8см – расстояние (высота) между осями поясных листов;

t_f =25 мм=2,5 см - толщина сжатого пояса;

см

- при расчете ребра на устойчивость.

Общая устойчивость обеспечена.

2.4.4. Проверка устойчивости ребра

V=Q_max = 1021,30875 кН;

Ат = 99,0358 см²- площадь расчетного сечения;

E=2,06 ∙10МПа=2,06∙10⁴ кН/см²-модуль упругости стали;

R_y=240 МПа=24 кН/см²-расчетное сопротивление стали, согл. табл. В5 ГОСТ 27772 для стали С245;

см

b_op=200 мм=20 см;

tw= 17 мм=1,7 см;

t_op=22 мм =2,2 см;

0,142<0,763

Устойчивость ребра обеспечена

2.4.5.Расчет сварных швов, прикрепляющих опорное ребро к стенке балки

Вид сварки – полуавтоматическая в среде углекислого газа СО₂

Согл. Г 1 принимаю сварочную проволоку марки СВ-08Г2С по ГОСТ 2246 d=2мм, СО₂– по ГОСТ 8050.

Условие прочности по металлу сварного шва:

Условие прочности по металлу границы сплавления:

R=Q_max=1021,30875 кН;

R_wf=215 МПа=21,5кН/см²(Согл.табл. Г2 СП16.13330.2011);

γ_с=1 - для угловых швов;

β_f =0,9; β_z =1,05 –коэффициенты, учитывающие глубину проплавления сварного шва

для катетов швов ;

R_un=370 МПа – временное сопротивление стали разрыву;

Вывод: расчёт осуществляем по условию прочности по металлу границы сплавления:

см

Принимаю по таблице 38 по СП 16.13330.2011 при t_max=t_w=17мм,k_f =6 мм для полуавтоматической сварки с двусторонними угловыми швами.

Условие: l_w,max≤85β_f∙k_fт.к. усилие на шов идет из одной точки и далее распределяется.

h-2∙t_f =998-2∙25=948 мм ≥ 85∙0,9∙7=535,5 мм

Условие прочности выполняется