Автоматизированное проектирование стального балочного перекрытия. Учебное пособие

окончательно выбирать следует вариант с меньшим значением G. Расход стали в килограммах на один квадратный метр при первом варианте компоновки площадки:

при втором варианте компоновки площадки:

где ст = 7850 кг/м3 – плотность прокатной стали.

Ввести в память компьютера нужно следующее число: 1, если выбран первый вариант компоновки балочной площадки, или 2, если выбран второй вариант.

Комментарий 13

Расчетная нагрузка на главную балку принимается равномерно

распределенной по длине и определяется по формуле

где GI (II ) - вес квадратного метра площадки без учета веса главной балки

первого или второго (в зависимости от принятого решения) варианта компоновки, кН/м2,

51

l – шаг главных балок, м.

Максимальный изгибающий момент в главной балке вычисляется по

где L - расчетная длина главной балки при расчете на прочность, см;

максимальная поперечная сила - по формуле

Минимальная высота сечения главной балки вычисляется компьютером по

формуле:

Выражение для минимальной высоты hmin получено из условия обеспечения достаточной жесткости главной балки, сечение которой подобрано без запаса прочности, т.е.

52

В ответ на запрос компьютера следует назначить и ввести высоту балки,

кратную пятидесяти миллиметрам. При назначении высоты необходимо учесть ограничение строительной высоты перекрытия hстрпер , назначенное в задании на проектирование. При этажном сопряжении высота главной балки должна удовлетворять следующим условиям:

для первого варианта компоновки

Если в результате вычислений получается, что h hmin , то следует

понизить уровень сопряжения балок на один ярус (сопряжение в одном уровне):

для первого варианта компоновки в этом случае:

53

Нередки случаи, когда при проектировании второго варианта компоновки

площадки и этого понижения оказывается недостаточно. Вот тогда следует убрать ещё один ярус и принять «пониженное сопряжение» вспомогательных балок с главными. При этом высота главной балки может быть равной строительной высоте перекрытия без толщины настила (формула (20). Во всех случаях высота балки не должна быть меньше минимальной, вычисленной по формуле (16). Схемы сопряжений балок приведены на рисунке 2.

На основании введенной высоты балки компьютер эмпирической формуле ориентировочную толщину стенки (h

подставляется в м):

tw,o 7 3h , мм.

Вычисленная таким образом ориентировочная толщина стенки выводится компьютером на экран и должна быть уточнена с учетом возможностей сортамента на листовую сталь (стандартный листовой прокат выпускается только определенной толщины; выдержки из сортамента приведены в приложении Д).

Толщина стенки вводится в компьютер в см.

Назначенные высота балки и толщина стенки являются ориентировочными,

поскольку приняты без учета нагрузки, действующей на балку. Для более обоснованного выбора высоты балки определяется оптимальная с точки зрения расхода материала высота сечения главной балки по эмпирической формуле

54

где 1,2 – коэффициент, полученный для двутавровых балок в предположении минимального расхода металла на их изготовление.

Соблюдая все приведенные выше ограничения, Вы должны назначить высоту балки в см достаточно близкой к оптимальной высоте главной балки

(отклонение в обе стороны от предлагаемого значения должно быть не более 20 %).

Комментарий 14

Запрашиваемая компьютером высота стенки назначается из следующих соображений. Толщина поясов балки обычно составляет две-три толщины стенки.

Стенка изготовляется из толстолистовой стали, размеры которой регламентируются сортаментом. Желательно чтобы при этом использовалась вся ширина листа без обрезки. При изготовлении стенки обычно около одного сантиметра убирается на строжку кромок. Учитывая сказанное и условия ограничения высоты балки,

отмеченные выше, из стандарта на толстолистовую сталь (приложение Д)

выбирается такая ширина листа, которая оказывается наиболее близкой к значению hopt (большей или меньшей – безразлично). Расчетная высота стенки hw , которая

будет фигурировать в дальнейших расчетах, назначается равной принятой ширине листа за вычетом одного см на строжку.

55

Комментарий 15

Требуемая толщина стенки определяется из условия её прочности на срез и местной устойчивости. При оценке прочности стенки на срез предполагается , что максимальная поперечная сила Qmax (в опорном сечении балки) воспринимается только её стенкой, тогда толщина стенки должна удовлетворять условию:

где Rs 0,58Rу - расчетное сопротивление стали сдвигу, кН/см2;

Qmax qL2 - максимальное значение поперечной силы на опоре разрезной

стенки). Чтобы исключить это явление, необходимо поставить продольные ребра

жесткости в соответствии с рисунком 3, что существенно увеличивает

трудоемкость изготовления конструкции, или принять большую толщину стенки.

Характеристикой сопротивления стенки потере устойчивости является

условная гибкость w :

57

Комментарий 16

Требуемая площадь сечения пояса (полки) главной балки Аf,o определяется из условия прочности по нормальным напряжениям по формуле:

а также начальную толщину пояса (пояса) tf,0 (принимается равной двум толщинам стенки). Вам нужно уточнить ширину и толщину пояса с учетом

59

требующие строжки. При окончательном выборе b f и tf следует стремиться к

сохранению величины требуемой площади полки (пояса) и, к тому же, необходимо обратить внимание и учесть два очень важных обстоятельства:

- поясные соединения полок(поясов) со стенкой – это сварные сплошные двусторонние угловые швы, выполняемые автоматическим способом (с помощью сварочного трактора); при этом балка на стенде выставляется в наклонное положение (сечение разворачивается на 450), обеспечивая положение сварного шва

– «в лодочку». Для удобства выполнения сварных швов ширину полок (поясов)

балки следует принимать не более h/3;

-при транспортировке и монтаже балки необходимо обеспечить

устойчивость её вертикального положения без дополнительных элементов

раскрепления, что гарантируется шириной полок (поясов) в середине пролета не менее h/5.

не должно быть больше предельного значения, определяемого компьютером согласно СНиП [4]:

60