ПРИМЕР РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 14Следующая ⇒

Исходные данные:

Размеры площадки в плане – 45х18 м

Шаг колонн в продольном направлении - 15 м

Шаг колонн в поперечном направлении – 6 м

Отметка верха настила – 7,5 м

Максимальная строительная высота перекрытия h_стр = 1,9 м

Временная нормативная равномерно-распределенная нагрузка – 20 кН/м²

Материал конструкций:

настила – сталь С 235

балок настила и вспомогательных балок – сталь С 235

главных балок – сталь С 255

колонн – сталь С 245

фундаментов – бетон класса В 10

Допустимые относительные прогибы:

- 1/150 l для настила,

- 1/250 l для балок настила и вспомогательных балок,

- 1/400 l для главной балки.

Рассматриваются два типа сечения колонн – сплошная и сквозная колонны.

ВЫБОР ТИПА БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

Рассмотрим два варианта балочной клетки (нормального и усложненного типа) со стальным настилом.

ВАРИАНТ 1. Нормальный тип балочной клетки (рис.1).

Основной задачей первого варианта является установление рационального расстояния между балками настила, которое определяется несущей способностью настила и обычно принимается в пределах 0,6 -1,6 м. Принятое расстояние между балками должно быть кратно шагу колонн в продольном направлении.

Вначале выполняется расчет настила. Простейшая конструкция настила состоит из стального листа, уложенного на балки и приваренного к ним (рис. 2).

Толщину настила не рекомендуется принимать менее 6 мм, так как возрастает число балок настила, что резко увеличивает трудоемкость перекрытия [1].

Рисунок 1- Нормальный тип балочной клетки

Поэтому для настила следует использовать листы:

- толщиной 6 - 8 мм при нагрузке q£10 кН/м²;

- 8 - 10 мм при 11£q£20 кН/м²;

- 10 - 12 мм при 21£q£30 кН/м²;

- 12 - 14 мм при q > 30 кН/м².

Приварка настила к балкам делает невозможным сближение опор настила при его прогибе под нагрузкой, что вызывает в нем растягивающие цепные усилия Н, улучшающие работу настила в пролете (рис.2). Приварка защемляет настил, создавая опорные моменты, и снижает моменты в пролете настила под нагрузкой. Однако в запас жесткости защемление обычно не учитывают и принимают опирание настила шарнирно-неподвижным, считая, что в опорном сечении может образоваться пластический шарнир.

При нагрузках, не превышающих 50 кН/м², и предельном относительном прогибе не более 1/150 пролета прочность шарнирно закрепленного по краям стального настила будет обеспечена и его надо рассчитывать только на прогиб.

Рисунок 2 - Плоский стальной настил: а – опирание настила на балки;

б – расчетная схема

В соответствии с заданной временной нагрузкой q = 20 кН/м² назначаем толщину настила t_н = 10 мм.

Определяем длину (пролет) настила по формуле:

где l/t_н - искомое отношение пролета настила к его толщине; n₀ = [l/f] = 150 – величина обратная заданному относительному прогибу настила; q - нормативное значение нагрузки на настил из табл.3.

кН/см²

где E - модуль упругости стали, равный 2,06x10⁴ кН/см²;

V - коэффициент Пуассона, для стали равный 0,3.

l = t_нх104 =1х104 = 104 см.

Принимаем шаг балок настила 1 м, что кратно длине главной (сварной) балки.

Определяем растягивающую настил силу Н, на действие которой проверяются сварные швы настила:

где g_f - коэффициент надежности по нагрузке [3], равный 1,2.

кН/см

Расчет угловых швов производим по двум сечениям:

по металлу шва

по металлу границы сплавления

При выполнении условия b_f Rw_f < b_z R_wz расчет можно производить только по первой формуле.

По табл. 39[2] B_f = 0,7, B_z = 1,0

По табл. 4 и В.5 [2] R_wz = 0,45R_un = 0,45х360 = 162 МПа

По табл.Г.2 прил.Г[2] R_wf =180 МПа для стали С 235 и электродов Э42

0,7х180= 126 мПа< 1,0х162 = 162 мПа

Следовательно:

см

По табл.3 окончательно принимаем минимально допустимое значение К_f= 4 мм (для механизированной (полуавтоматической) сварки) в зависимости от толщины более толстого из свариваемых металлов.

Определяем вес 1 м² настила толщиной 1 см : g = 0,785 кН/м².

РАСЧЕТ БАЛКИ НАСТИЛА

Принимаем расчетную схему балки настила (рис.3) и собираем нагрузку на балку с грузовой площади шириной а = 1 м (принятый шаг балок настила).

Вычисляем нагрузки, учитывая собственный вес балки коэффициентом 1,02:

- нормативная нагрузка

p^н = 1,02 (q^н + g^н) a = 1,02(20 + 0,785)1 = 21,2 кН/м = 0,212 кН/см

- расчетная нагрузка

p = 1,02 (q^нg_f₁ + g^н g_f₂) a = 1,02(20х1,2 + 0,785х1,05)1=25,3 кН/м=0,253 кН/см,

где g_f1 и g_f2- коэффициенты надежности по нагрузке и материалу соответственно.

Определяем расчетные значения момента и поперечной силы:

кНм = 11385 кНсм

кН

Рисунок 3- Расчетная схема балки настила

Определяем требуемый момент сопротивления балки с учетом ее упругопластической работы ,

где С_х - коэффициент, принимаемый равным 1,1.

R_y=23кН/см² - расчетное сопротивление стали С 235 (табл.В.5[2])

см³

По сортаменту подбираем двутавр №30, у которого W_x = 472 см³, I _Х = 7080 см⁴, вес одного погонного метра 0,365 кН, ширина полки 13,5 см.

Проверяем только прогиб, так как W_x =472 см³ > W_mp =450 см³,

2,4 см =

Принятое сечение балки удовлетворяет условиям прочности и прогиба.

Проверку касательных напряжений в прокатных балках при отсутствии ослабления опорных сечений обычно не производят.

Определяем расход металла на 1 м² перекрытия (на настил и балки):

g_cm = 0,785 + 0,365/1= 1,15 кН/м² (0,365 – вес одного погонного метра балки настила ,кН; 1 – принятый шаг балок настила а,м).

ВАРИАНТ 2. Усложненный тип балочной клетки (рис.4).

Принимая толщину настила 1 см, как и в первом варианте, назначаем шаг балок настила равным 1,2 м, что кратно шагу колонн в поперечном направлении (количество балок настила на пролёте D должно быть не менее 5, тогда ломаную эпюру моментов можно заменить параболой).

Расстояние между вспомогательными балками назначается в пределах 2-5 м и оно должно быть кратно пролету главной балки. При выборе этого расстояния надо стремиться получить минимальное число вспомогательных балок, причем прокатных (балок также должно быть не менее 5).

Рисунок 4 - Схема балочной клетки усложненного типа

РАСЧЕТ БАЛКИ НАСТИЛА

Приняв расчетную схему балки настила (рис.5), собираем нагрузку с грузовой площади шириной 1,2 м. Нормативная и расчетная нагрузки на балку:

p^н = 1,02(q^н + g^н)a = 1.02(20+0.785)1.2=25.44 кН/м = 0.2544 кН/см

p = 1,02(q^нg_f₁ + g^н g_f₂)a = 1.02(20х1.2+0.785х1.05)1.2=30.38 кН/м

Расчетный изгибающий момент и требуемый момент сопротивления балки:

М=30.38х3²/8=34.18 кНм == 3418 кНсм; W_т _p =3418/(1.1х23х1)=135.1 см³

Принимаем двутавр №18 Wx =143 см³, Iх=1290 см⁴, вес 1п.м. 18.4 кг=0.184 кН.

Проверяем прогиб балки, так как прочность удовлетворена выбором

Wx=143 см³>W_тр.

1 см < = 1,2 см

Принятое сечение удовлетворяет требованиям прочности и прогиба.

Рисунок 5 - Расчетная схема балки настила

РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ БАЛКИ.

Нагрузку на вспомогательную балку от балок настила считаем равномерно распределенной, так как число балок настила равно 5. Принимаем расчетную схему (рис.6) и собираем нагрузку на балку с грузовой площади шириной 3 м (шаг вспомогательных балок):

- нормативная нагрузка:

Р^н = 1.02(20+0.785+0.184/1.2)3=64.1 кН/м = 0.641 кН/см

- расчетная нагрузка:

Р=1.02[20х1.2+1.05 (0.785+0.184/1.2)]3 = 76.45 кН/м

Определяем расчетный изгибающий момент и требуемый момент сопротивления:

М = 76.45х6²/8 = 344 кНм = 34400 кНсм

W_т_p =34400/(1.1х23х1) = 1360 см³

Принимаем двутавр №50 Wx =1589 см³, Iх = 39727 см⁴, вес 1 п.м. 78.5 кг = 0.785 кН.

Проверяем балку на прогиб, так как прочность ее обеспечена (Wx>W_tp):

1,32 см < = 2,4 см

Принятое сечение балки удовлетворяет требованиям прочности и прогиба, проверку общей устойчивости вспомогательной балки условно не делаем.

Рисунок 6 - Расчетная схема вспомогательной балки

Определяем суммарный расход металла по второму варианту:

g_CT=0.785+0.184/1.2+0.785/3 = 1.2 кН/м²

Технико - экономические показатели по нормальному и усложнённому типам балочной клетки заносим в таблицу 1.

Таблица 1- Технико-экономические показатели вариантов балочной клетки

Показатели	1 вариант	2 вариант
Расход стали, кН/м²	1,15	1,2
Трудоёмкость монтажа (число прокатных балок на ячейку 15x6м)	15	30

На основании данных таблицы принимаем нормальный тип балочной клетки, так как он экономичнее по расходу стали и трудоемкости (в связи со значительно меньшим количеством элементов).

Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 188; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!