1.2.5 Выбор наиболее экономичного варианта балочной клетки

Таблица 1.1 – Сравнение вариантов балочных клеток

Элемент	Нормальный тип балочной клетки			Усложненный тип балочной клетки
	Расход кг/м^2	Количество, шт.	Расход кг/м^2		Количество, шт.
Настил	78.5	---	78.5		---
Балки настила	42.47	14	17.01		30
Второстепенные балки	---	---	33.38		6
Итого	120.97	14	128.89		36

Для расчета принимаем нормальный тип балочной клетки, как наиболее экономичный по расходу стали

1.3 Расчёт крепления настила

Рис. 1.7 Расчётная схема настила

Расчёт крепления настила ведём для нормального типа балочной клетки, как наиболее экономичного по расходу стали.

Определяем растягивающее усилие на 1 см настила:

,

где – цилиндрический модуль деформации,;

– коэффициент надёжности по нагрузке (т. 1.4 [1]);

– предельный прогиб балки, при по т. 1.5 [1] определяем.

.

Для крепления настила принимаем ручную электродуговую сварку (ГОСТ 9467-75*) с электродом Э42.

Угловой шов рассчитываем по металлу шва, т.к.

,

где и– коэффициенты глубины проплавления шва, для ручной электродуговой сварки, и (т. 4.2 [1]);

– расчётное сопротивление металла шва (т. 4.4 [1]);

(т. 4.7 [1]), ;

– временное сопротивление свариваемости стали С285 (т. 2.3 [1]);

– коэффициенты условий работы сварного шва.

Определяем катет сварного шва.

Катет сварного шва:

,

где – длина шва,;

– коэффициент условий работы (т. 2.1 [1]).

.

В соответствии с требованиями т. 4.5 [1] (соединение тавровое с двусторонними угловыми швами, сварка ручная), принимаем .

2. Расчёт и конструирование главной балки

2.1 Подбор и проверка сечения главной балки

_{Принимаем сталь для главной балки – С345}

Рис. 2.1 Расчётная схема главной балки

Сбор нагрузок на главную балку.

Балку проектируем переменного по длине сечения и рассчитываем без учёта развития пластических деформаций. Главная балка воспринимает нагрузку от балок настила, расположенных с шагом 1408 мм. При таком частом расположении этих балок можно считать, что главная балка нагружена равномерно распределённой нагрузкой.

Вес настила и балок настила:

,

где – собственный вес настила, ;

–линейная плотность балок настила,;

–шаг балок настила,.

Вес главной балки принимаем в пределах (1..2)% от нагрузки на балку:

,

где –шаг колонн в поперечном направлении,.

Нормативная нагрузка на главную балку:

.

Расчётная нагрузка на главную балку:

Компоновка сечения главной балки.

Максимальный расчётный изгибающий момент в середине пролёта:

.

Максимальная поперечная сила на опоре:

.

Требуемый момент сопротивления сечения главной балки в упругой стадии работы:

,

где – расчётное сопротивление стали С345 для листового, широкополосного универсального проката по ГОСТ 27772-88 при толщине от 20 до 40 мм (т. 2.3 [1]).

Определяем ориентировочную высоту главной балки:

.

При расчёте по эмпирической формуле толщина стенки главной балки:

.

Толщина стенки главной балки из условий среза:

,

где – расчётное сопротивление стали срезу,.

Толщина стенки главной балки из условия местной устойчивости:

.

Принимаемтолщину стенки главной балкипо ГОСТ 82-70* (т. 7.14 [1]).

Определяем оптимальную высоту главной балки при :

,

где – коэффициент, зависящий от соотношения конструктивных коэффициентов поясов и стенки балки.

Минимальная высота главной балки:

,

где – величина, характеризующая допустимый прогиб, при длине главной балкипо т. 1.5 [1] интерполяцией определяем ;

– расчётное сопротивление стали С345 для листового, широкополосного универсального проката по ГОСТ 27772-88 при толщине свыше 20 до 40 мм (т. 2.3 [1]).

Принимаемвысоту главной балки.

Принимаемтолщину полки главной балки(т. 7.14 [1]), тогда высота стенки:

.

Высота по осям поясов:

.

Требуемый момент инерции сечения главной балки:

.

Требуемый момент инерции стенки главной балки:

.

Требуемый момент инерции полки главной балки:

.

Определяем требуемую площадь полки главной балки:

.

Определяем требуемую ширину полки главной балки:

.

Ширина полки главной балки принимается в пределах , но не менее 180 мм.

Принимаемширину полки главной балкииз универсальной широкополосной стали по ГОСТ 82-70^* (т. 7.14 [1]).

.

Из условия свариваемости отношение толщины полки к толщине стенкине должно превышать 3:

.

Проверяем принятую ширину (свес) поясов , исходя из обеспечения их местной устойчивости:

Рис. 2.2 Сечение главной балки

Уточняем нагрузку на главную балку с учётом собственного веса главной балки.

Площадь поперечного сечения главной балки:

.

Вес главной балки:

.

Нормативная нагрузка на главную балку:

.

Расчётная нагрузка на главную балку:

Максимальный расчётный изгибающий момент в середине пролёта:

.

Максимальная поперечная сила на опоре:

.

Проверяем толщину стенки главной балки из условия среза:

,

где – расчётное сопротивление стали срезу,.

Проверяем условие, при соблюдении которого не требуется постановка продольных ребер в стенке:

.

Расчётные геометрические характеристики сечения главной балки.

Момент инерции сечения главной балки:

Момент сопротивления сечения главной балки:

.

Прочность главной балки по нормальным напряжениям .

.

Недонапряжение: .

Проверка прогиба (второе предельное состояние).

,

где – предельный прогиб балки, припо т. 1.5 [1] интерполяцией определяем.

Жёсткость главной балки обеспечена.

2.2 Изменение и проверка сечения главной балки

Изменение сечения балки производим на расстоянии от опор, при этом изменение сечения не должно попасть на балку настила. Сечение поясов главной балки изменяем путём изменения ширины пояса, т.к. при этом не изменяется высота главной балки и верхний пояс остается гладким, что удобно при поэтажном опирании балок.

Рис. 18. Расчётная схема главной балки

а) место изменения сечения;

Рис. 18. Расчётная схема главной балки

б) место проверки приведенных напряжений в сечении 1-1.