Сравнение вариантов и выбор типа балочной клетки



Сравнивают 2 типа балочных клеток по расходу металла или по стоимости 1 м2. Для дальнейшего проектирования принимают более выгодный вариант. Причем, если балочная клетка усложненного типа окажется незначительно экономичнее балочной клеши нормального типа (до 5 %), то целесообразнее выбрать балочную клетку нормального типа, как более простую в изготовлении и монтаже.

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ БАЛКИ

Определение нагрузок. Компоновка и подбор сечения главной балки

 

Нагрузку на главную балку можно считать равномерно распределенной при передаче её через 6 и более балок настила (вспомогательных балок в уложенной балочной клетке).Собственный вес главной балки принимается ориентировочно в размере 1-2% от нагрузки на нее. Рассматривается только средняя ячейка балочной клетки.

Погонная нормативная нагрузка на главную балку:

а) в балочной клетке нормального типа

  (2.1)

в) в балочной клетке усложненного типа

(2.2)

 

Погонная расчетная нагрузка на главную балку:

а) в балочной клетке нормального типа

(2.3)

б) в балочной клетке усложненного типа

(2.4)

В формулах (2.1)-(2.4) приняты те же значения, что и в разделе 1 настоящих методических указаний. Численные значения Pn и gH следует представить в кН/м2, а gБН и gВБ в кН/м.

На главную балку опирается 4 балки настила (вспомогательных балки), то нагрузку от них следует рассматривать в виде сосредоточенной, собранной с соответствующей грузовой площади (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Сосредоточенная нагрузка на главную балку

(размеры в скобках для балочной клетки усложненного типа)

 

Сосредоточенная нормативная нагрузка на главную балку:

а) в балочной клетке нормального типа

(2.5)

б) в балочной клетке усложненного типа

(2.6)

     Сосредоточенная расчетная нагрузка на главную балку:

а) в балочной клетке нормального типа

б) в балочной клетке усложненного типа

(2.8)

В зависимости от характера действующей на главную балку нагрузки определяют расчетный изгибающий момент в середине пролета Мmax и расчетную поперечную силу на опоре. Qmax– как в разрезной однопролетной балке, на которую действуют расчетная погонная нагрузка или расчетная сосредоточенная нагрузка.

Главную балку рассчитывают с учетом развития пластических деформаций. Тогда требуемый момент сопротивления поперечного сечения

  (2.9)

 

где первоначально принимают c1 = c=1.1.

Устанавливают высоту главной балки h (рис 2.2) исходя из трех условий:

1) Наименьшего расхода металла – hopt;

2) Требуемой жесткости балки – hmin;

3) Ограниченной строительной высоты конструкции перекрытия.

 

Рис. 2.2. Сечение сварной главной балки

 

   (2.10)

где k – коэффициент, зависящий от конструктивного оформления балки; для сварных балок переменного по длине сечения принимают k=1.15;

tw’ – ориентировочная толщина стенки, определяемая по эмпирической формуле

где предварительно задаются высотой h’ в мм.

  (2.11)

где - величина, обратная предельному относительному прогибу главной балки =1/400

Окончательно принимают высоту h, близкую к оптимальной, но не меньше минимальной. Кроме того, балка должна вписываться в заданную строительную высоту конструкций перекрытия (рис.2.3). В целях унификации конструкций высота балки устанавливается кратной 100мм.

 

 

Рис. 2.3. Сопряжения балок: а-поэтажное;б – в одном уровне; в – пониженное

 

Затем устанавливают толщину стенки tw (рис 2.2) из двух условий:

1) Прочности на срез

    (2.12)

2) Местной устойчивости без укрепления продольного ребрами жесткости

     (2.13)

гдеhw=h-2tf, причем толщинойtf предварительно задаются (tf=14-30 мм) в зависимости от пролета и нагрузки;

Rs - расчетное сопротивление стали сдвигу (Rs=0.58Ry).

Окончательно толщину стенкиtwсогласовывают с сортаментом прокатной толстолистовой стали, стр 548 [2].

Размеры поясных листов определяют исходя т необходимой несущей способности балки.

Требуемый момент инерции сечения балки

Требуемый момент инерции поясных листов

Так как момент инерции поясных листов балки относительно ее нейтральной оси

то требуемая площадь сечения одного пояса будет равна

   (2.14)

Поясные листы рекомендуется проектировать из широкополосной универсальной стали (с учетом стандартной ширины и толщины). При этом следует учитывать зависимость расчетного сопротивления Ryот толщины листа. Толщину поясного листа обычно назначают в пределах 8 - 40 мм, но не менее толщины стенки. Во избежание больших усадочных напряжений при сварке обычно принимают

tf ≤3tw .

Ширина пояса балки

Из условия обеспечения общей устойчивости балки ширина поясных листов принимается

но не менее 180 мм для возможности применения автоматической сварки.

Наибольшая ширина горизонтальных листов определяется местной устойчивостью сжатого пояса и равномерностью работы по ширине. Так как балка проектирует с учетом развития пластических деформаций, то местная устойчивость будет обеспечена при выполнении условий табл.30 [1]

  (2.15)

где bef– расчетная ширина свеса сжатого пояса (рис. 2.2)

 

При эту проверку выполняют по формуле (2. 15')вместо (2.15).

  (2.15')

Из условия равномерного распределения напряжений по ширине растянутого пояса балки не рекомендуется принимать ширину поясов более 30 их толщин.

Проверяют несущую способность балки исходя из устойчивости стенки в области пластических деформаций в месте действия максимального момента (в соответствии с п. 7.5 [1]). В балках симметричного сечения, работающих с учетом развития пластических деформаций, при отсутствии местного напряжения ( ) и при < 0,9Rs , , проверка выполняется по формуле

(2.16)

где

 – условная гибкость стенки;

 – среднее касательное напряжение в стенке в месте проверки балки( в рассматриваемом случае  =0, т.к. Q=0)

Проверяют прочность балки по нормальным напряжениям. Для этого определяют фактические геометрические характеристики сечения (момент инерции и момент сопротивления)

 

и уточняют значение коэффициента c1 как и для прокатных балок в зависимости от отношения (Af / Aw).

   (2.17)

Недонапряжение для сварной главной балки не должно превышать 5%

     (2.18)

В необходимых случаях сечение корректируют.

Пример подбора сечения сварной главной балки смотри на стр. 143-145 [2].

 


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 643; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!