
- •Исходные данные
- •1. Компоновка балочного перекрытия
- •1.1. Нормальный тип балочной клетки
- •Определяем расход металла на 1м2 балочной клетки:
- •1.2 Усложненный тип балочной клетки
- •Определяем расход металла на 1м2 балочной клетки:
- •2. Проектирование главной балки
- •2.1. Определение нагрузок. Компоновка и подбор главной балки.
- •2.2 Изменение сечения главной балки по длине
- •2.3. Расстановка поперечных ребер. Проверки прочности и жесткости главной балки.
- •2.4. Проверка общей устойчивости главной балки.
- •2.5. Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки главной балки.
- •2.6. Расчет поясных швов.
- •2.7. Конструирование и расчет монтажного стыка на высокопрочных болтах.
- •2.8. Конструирование и расчет опорной части балки.
- •Требуемая площадь опорного ребра:
- •Момент инерции относительно свободной оси:
- •3.2. Конструирование и расчет опорного столика колонны.
- •3.3. Конструирование и расчет базы колонны.
- •Список литературы
Определяем расход металла на 1м2 балочной клетки:
g=gн+gб.н/а+gв.б/в (кг/м2), где gн- собственный вес стального настила в кг/м2, определяется по формуле: gн=ρּtн=78,5 кН/м2ּ0,012 м=0,942 кН/м2, где ρ=7850 кг/м3.
gб.н-линейная плотность профиля балки настила в кг/м из сортамента gб.н=26 кг/м;
gв.б-линейная плотность профилявспомогательной балки в кг/м из сортамента gв.б=36 кг/м;
g=94,2(кг/м2)+ 26(кг/м)/1,375(м) + 91(кг/м)/4(м) =135,86 (кг/м).
Сравнивая два типа балочных клеток (121,21 (кг/м) < 135,86 (кг/м)), приходим к выводу, что наиболее экономичной является балочная клетка нормального типа, т.к. она легче в монтаже и экономичнее по расходу металла.
2. Проектирование главной балки
2.1. Определение нагрузок. Компоновка и подбор главной балки.
Рис. 2.1 Расчетная схема главной балки
Погонная нормативная нагрузка на главную балку:
.
Погонная расчетная нагрузка на главную балку:
.
Максимальный изгибающий момент и максимальная поперечная сила в сечении главной балки:
;
.
Рис. 2.2 Сечение сварного двутавра
Требуемый момент сопротивления:
;
,
где
-
коэффициент, зависящий от конструктивного
оформления балки;
-
ориентировочная толщина стенки;
,где
-
предварительная высота сечения балки;
,
где
–
величина,
обратная предельному относительному
прогибу главной балки
.
Ограничения строительной высоты конструкции перекрытия hстр = 2,2 м.
- при поэтажном сопряжении
hстрб = hстр – tнаст – hб.наст = 220 – 1,2 – 30 = 198,8 см.
Принимаем высоту главной балки:
.
Принимаем сопряжение главной балки и балки настила поэтажное.
.
Рис. 2.3 Поэтажное сопряжение балок
Определение толщины стенки из условий:
- прочности на срез
,
где
-
расчетное сопротивление стали сдвигу;
-
высота стенки, где
-
толщина пояса.
- местной устойчивости без укрепления продольными ребрами жесткости
Определяем толщину стенки:
;
Принимаем:
.
Требуемый момент инерции сечения балки:
.
Требуемый момент инерции поясных листов:
.
Требуемая площадь сечения одного пояса:
,
где
-
расстояние между осями поясов.
По сортаменту широкополосной универсальной стали (по ГОСТ 82-70*) предварительно назначаем толщину tf = 2,0см.
Ширина пояса балки:
;
;
Принимаем:
.
Проверка местной устойчивости:
Т.
к. условие
не выполняется, то местную устойчивость
проверяем по формуле:
;
,
где
-
расчетная ширина сжатого пояса.
Условие выполняется, значит, местная устойчивость обеспечена.
Проверка несущей способности:
,
где
;
-
условная гибкость стенки;
.
Условие выполняется, значит, несущая способность обеспечена.
Проверка прочности балки по нормальным напряжениям:
Фактические геометрические характеристики сечения:
;
;
Af /Aw = 2,0*42/1,0*146= 0,575 → с1 = 1,113.
.
Рис. 2.4 Сечение главной балки
2.2 Изменение сечения главной балки по длине
Рис. 2.5 Расчетная схема
Т. к. длина пролета балки равна 16 м, то экономически целесообразно уменьшить сечение в местах снижения изгибающих моментов.
Расстояние от опоры до места изменения сечения:
;
Принимаем:
.
Расчетные усилия в местах изменения сечения:
;
.
Расчетное сопротивление стыкового шва растяжению при отсутствии физического контроля качества шва:
.
Требуемый момент сопротивления измененного сечения:
.
Требуемый момент инерции измененного сечения:
.
Требуемый момент инерции поясных листов:
.
Требуемая площадь уменьшенного сечения одного пояса:
.
Толщина пояса остается постоянной:
;
Ширина пояса:
;
;
;
;
Принимаем:
.
Проверка прочности по максимальным растягивающим напряжениям в стыковом шве:
,
где
-
момент сопротивления измененного
сечения;
-
момент инерции измененного сечения.