 |
Определение усилий и подбор сечения простой балочной клетки
|
|
|
|
Пояснительная записка
По курсовой работе
По металлическим конструкциям
на тему: «Расчет и конструирование элементов рабочей площадки»
Выполнил
Студент гр. ПГС – 07 - 1
Очаковская Ю. А.
Проверил
Савенков А.И.
Ангарск 2010
Исходные данные
Вариант – 3.1.2.
Схема поперечника рабочей площадки приведена на рисунке 1.
Схема поперечника рабочей площадки
Рис. 1.
Размеры площадки в плане – 2L x 3B
Шаг колонн в поперечном направлении, L (м) – 12
Шаг колонн в продольном направлении, В (м) – 6
Отметка чистого пола первого этажа – ±0.000
Отметка верха настила – +8.400
Отметка верха габарита помещения под рабочей площадкой – +6.200
Нормативная полезная нагрузка (кН/м2) – 20
Характер действия полезной нагрузки – статическая
Расчетная температура – -350
Сечение колонн – сквозная
Материал настила – ж/б
Класс бетона фундаментов – В10
Способы соединения элементов конструкций:
- заводские – сварка;
- монтажные – сварка, болты.
Монтажный стык главной балки запроектировать в середине или 1/3 пролета.
Марка стали – С255
Rу = 24,5 кН/см2
Ru = 37 кН/см2
Технико-экономическое обоснование балочной клетки
Расстановка колонн и главных балок устанавливается заданием. Поэтому основными факторами, определяющими экономичность вариантов, является компоновочная схема и ее параметры.
Выбор компоновочной схемы
Различают три вида балочных клеток: упрощенный, нормальный и усложненный. Необходимо сравнить нормальный (рис. 2.1.1) и усложненный (рис. 2.1.2) варианты балочных клеток.
При железобетонном настиле шаг балок настила – назначается 1,5–3 м, шаг вспомогательных балок назначается – 3-5 м.
|
|
|
Рис.1.1.1. Простая балочная клетка Рис.1.1.2. Усложненная балочная клетка
Расчет настила
Материала настила – железобетон. Толщина и максимальный расчетный пролет определяется в зависимости от величины временной нормативной нагрузки по таблице 2.1.1. При этом для снижения суммарной стоимости настила и поддерживающих балок, толщина плиты принимается минимальной.
Таблица 1.2.1 Толщина и пролет железобетонной плиты
| Расчетный пролет плиты, м | Толщина плиты (в см.) при временной нормативной нагрузке, кПа (кН/м2) | ||||
| менее 15 | 20 и более | менее 25 | от 25 до 30 | 30 и более | |
| <=1,5 | 8 | 8 |
12 | 12 | 14 |
| <=2,0 | 10 | 10 | |||
| <=2,5 | 12 | 14 | 16 | ||
| <=3,0 | 12 | 14 | 14 | 16 | 18 |
Толщина настила, t = 10 cм
Расчетный пролет плиты = 2,0 м
Нормативная величина нагрузки от собственного веса настила 
Расчет балок настила и вспомогательных балок
В работе и расчете балок настила и вспомогательных балок нет принципиальных различий, кроме вопросов определения действующих нагрузок и обеспечения общей устойчивости.
Определение нормативных и расчетных нагрузок
Нормативная и расчетная величины равномерной и распределенной нагрузки, действующей на балки настила, могут быть определены по формулам:
где α – шаг балок настила, м;
- нормативная величина полезной нагрузки, 
- нормативная величина нагрузки от собственного веса настила, 
где 
- коэффициент надежности по нагрузке для временной нагрузки, принимаемый: = 1,2
- коэффициент надежности для постоянной нагрузки, принимаемый:
= 1,1
Определение усилий и подбор сечения простой балочной клетки
В однопролетной разрезной балке (расчетная схема рис. 1.3.2.1) действуют усилия:
Рис. 1.3.2.1. Расчетная схема балок.
Расчетный изгибающий момент - 
Нормативный изгибающий момент - 
Поперечная сила - 
|
|
|
Балки настила могут работать упруго или при органичном развитии пластических деформаций. Учет пластической работы материала допускается в балках сплошного сечения, несущих статическую нагрузку, у которых величина касательных напряжений в расчетом сечении τ ≤ 0,9 Rу. При этом предполагается, что пластические деформации локализуются в узкой зоне около наиболее нагруженного сечения в середине однопролетной балки, загруженной равномерно распределенной нагрузкой.
Балки настила, несущие динамическую нагрузку, и вспомогательные балки работают упруго. Их предельное состояние наступает при достижении максимальными по величине нормальными или касательными напряжениями значений Rу или RS соответственно. При этом нормальные напряжения определяют в крайних волокнах сечения с максимальным изгибающим моментом, а касательные – по нейтральной оси опорного сечения.
Номер прокатного профиля балки можно определить по прочности (из условия равенства величины максимальных нормальных напряжений расчетному сопротивлению стали растяжению, сжатию) или по жесткости (из условия равенства фактического прогиба величине предельно допустимого прогиба).
Поскольку основной единицей измерения, является сантиметр, для удобства вычислений при выполнении конструктивных расчетов следует перейти от размерности, кН м, в которой ранее были определены усилия, к размерности кН см, для чего величины моментов нужно умножить на 100, Rу, в МПа разделить на 10, модуль продольных деформаций принять равным Е = 20600 кН/см2.
Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки, определенной по прочности, равен: при упругой работе:
Wreq = M/(Rу ∙ γc),
где Rу – расчетное сопротивление стали при растяжении, сжатии, изгибе, определенное по пределу текучести.
γc – коэффициент условия работы, принимаемый равный 1.
Wreq = 24075/1,12*24,5= 877,37 см3
По полученной упругой работе подбираем профиль проката:
Профиль – 40Б2
Н = 39,6 см
bf = 16.5 см
tw = 0.75 cм
tf = 1,15 см
А = 69,72 см2
Iх = 18530 см4
Wх = 935,7 см3
Линейная плотность = 0,548 кН/м
Sх = 529,7 см3
It = 33,094 см4
|
|
|
