- •Металлические конструкции
- •Рекомендовано к опубликованию
- •Одобрено кафедрой «Строительные конструкции, здания и сооружения» «8» марта 2008 г., протокол № 6
- •212005, Г. Могилев, пр. Мира, 43.
- •1 Конструкция рабочей площадки
- •2 Расчет настила
- •2.1 Стальной настил
- •2.1.1 Расчет настила на изгиб
- •2.1.2 Расчет настила на изгиб с распором
- •2.2 Железобетонный настил
- •3 Расчет балки настила
- •3.1 Подбор сечения балки настила
- •3.2 Проверка несущей способности балки
- •3.3 Проверка жесткости балки
- •4. Расчет главной балки
- •4.1.4 Компоновка сечения главной балки
- •4.2 Проверочные расчеты
- •4.2.1 Проверка прочности балки по нормальным и касательным
- •4.2.2 Проверка жесткости главной балки
- •4.2.3 Проверка общей и местной устойчивости главной балки
- •4.3 Расчет опорного ребра
- •4.4 Опирания и сопряжения балок
- •4.4.1 Этажное сопряжение балок настила с главной балкой
- •4.4.2 Сопряжение балок настила с главной балкой в одном уровне
- •4.5 Изменение сечения главной балки по длине
- •5 Расчет сквозной центрально-сжатой колонны
- •5.1 Выбор расчетной схемы и типа сечения колоны
- •5.2 Подбор сечения стержня колонны
- •5.3 Расчет колонны относительно свободной оси
- •5.4 Проверка сечения относительно свободной оси
- •5.5 Расчет соединительных планок
- •5.6 Расчет и конструирование базы колонны
- •5.7 Расчет и конструирование оголовка колонны
- •Список литературы
4. Расчет главной балки
Проектирование балок составного сечения выполняют в два этапа: на первом этапе компонуют и подбирают сечения, а на втором – проверяют балку на прочность, устойчивость и жесткость.
4.1 Подбор сечения главной балки
4.1.1 Сбор нагрузок
Подбор сечения главной балки состоит в определении размеров поясов стенки составной сварной балки, с учетом заданных технологическим заданием условий, экономичности, прочности, устойчивости и технологичности изготовления. Расчетная схема представлена на рисунке 4.1.
а - расчетная схема; б - сечение балки
Рисунок 4.1 - К подбору сечения главной балки
Расчетная погонная нагрузка на главную балку
, (4.1)
где - собственный вес главной балки, предварительно принимаемый равным 1 - 2 % нагрузки, приходящейся на балку, Н/м;
fp и fg – коэффициенты надежности по нагрузке для временной нормативной и постоянной нагрузок; принимаются по [4]; значения представлены в таблицах 4.1 и 4.2;
- собственный вес настила, Н/м2;
- масса 1 м балки настила, Н/м.
4.1.2 Определение усилий
Расчетный изгибающий момент в середине пролета
. (4.2)
Поперечная сила на опоре
(4.3)
Определим также нормативный изгибающий момент
. (4.4)
4.1.3 Подбор сечения балки
Главную балку рассчитываем с учетом развития пластических деформаций. Требуемый момент сопротивления балки по формуле [1]:
, (4.5)
где - расчетное сопротивление материала главной балки; принимается по таблицам 2.5, 2.6 в зависимости от марки стали (марка стали указывается в задании);
с1 - коэффициент, учитывающий упругопластическую работу материала балки; в курсовой работе для балок двутаврового сечения по ГОСТ8239-72 можно принимать с1 = 1,1 и в дальнейшем не уточнять [2].
4.1.4 Компоновка сечения главной балки
Компоновку составного сечения начинаем с установления высоты балки. Высота балки определяется экономическими соображениями, максимально допустимым прогибом балки и строительной высотой конструкции перекрытия.
Предварительно задаемся высотой балки .
Для балок высотой 1 - 2 м рациональное значение толщины стенки (мм) можно предварительно определить по эмпирической формуле [1]
(4.6)
Из условия экономичности, характеризующейся наименьшим расходом стали, вычисляют оптимальную высоту балки[2]
, (4.7)
где - коэффициент, принимаемый для сварных балок постоянного сечения равным [2] 1,2 - 1,15; переменного - 1,0.
Из условия обеспечения жесткости минимальная высота балки должна быть не менее [2]
, (4.8)
Таблица 4.1 - Коэффициент надежности по нагрузке для веса оборудования
Вес | |
Стационарного оборудования |
1,05 |
Изоляция стационарного оборудования |
1,2 |
Заполнителей оборудования (в том числе резервуаров и трубопроводов): жидкостей |
1,0 |
суспензий, шламов, сыпучих тел |
1,1 |
Погрузчиков и электрокаров (с грузом) |
1,2 |
где fu - предельный относительный прогиб; для главных балок fu = 400 [6].
Назначаемая окончательно высота балки hb должна быть близкой к (обычно на 5 - 10 % меньше полученного по формуле) и не меньше.
После установления высоты балки определяют минимальную толщину стенки из условия работы ее на срез и сравнивают с ранее назначенной
, (4.9)
где - при работе на срез без учета поясов и- с учетом работы поясов /4/.
Если будет отличаться более чем на 2 мм от ранее принятой в формуле (4.9), то следует назначитьс учетом дальнейшей корректировки значения. Окончательно принимая толщину стенки, необходимо учитывать, что местная устойчивость стенки без дополнительного укрепления ее продольным ребром обеспечивается, если выполняется условие:
, (4.10)
где- напряжение в сжатом поясе балки;
высота стенки балки.
Размеры горизонтальных поясных листов балки находим исходя из необходимой несущей способности балки. Для этого вычисляем требуемый момент инерции сечения балки по формуле [2]:
, (4.11)
где hb - принятая высота главной балки.
Предварительно принимают толщину поясных листов (16 – 40 мм); определяют высоту стенки балки , а затем находят момент инерции стенки
. (4.12)
Момент инерции поясных листов балки относительно ее нейтральной оси: .
Требуемая площадь сечения поясов балки [2]
, (4.13)
где - расстояние между центрами полок.
Ширина полки балки
. (4.14)
Из условия обеспечения местной устойчивости (при работе балки в пределах упругих деформаций) отношение свободного свеса полки к ее толщинене должно превышать значений, вычисляемых по формулам [4]:
; (4.15)
с учетом развития пластических деформаций
, (4.16)
где
Можно также выдерживать в пределах 1/3 - 1/5 высоты балки hb