Первый вариант балочной клетки
Тип балочной клетки – нормальный (рис. 4.3).
Настил – стальной.
Конструкция несущего настила состоит из стального листа, уложенного на балки настила и приваренного к ним. Для стационарного настила применяют плоские листы толщиной 6 – 14 мм. Исходя из несущий способности этих листов, пролет настила l н, определяемый расстоянием между балками настила а1, принимается в пределах 0,6 – 1,6 м.
Рис. 4.3. Первый вариант балочной клетки
Расчет плоского стального настила
Настил, имеющий достаточную толщину t н и соотношение пролета настила к толщине l н/t н < 40, рассчитывается на поперечный изгиб как плита без распора, относительно тонкий настил при соотношении l н/t н > 300 работает как мембрана только на осевое растяжение. Для восприятия распора требуются неподвижные опоры. Листовой настил с соотношением пролета к толщине 40 ≤ l н/t н ≤ 300 занимает промежуточное значение между плитой и мембраной, работает на изгиб с растяжением.
Для расчета стального настила, изгибаемого по цилиндрической поверхности, вырезается полоска единичной ширины, работающая на изгиб от момента Мmax и растяжение от усилия Н, вызванные поперечной равномерно распределенной нагрузкой q (рис. 4.4).
Рис. 4.4. Расчетная схема настила
Цилиндрическая изгибная жесткость настила при отсутствии поперечных деформаций E1I, где Е1= Е/(1–ν2) = 2,06 · 104/(1 – 0,32) = 2,26 ·104 кН/см2.
Здесь Е = 2,06 · 104 кН/см2 – модуль упругости стали, n = 0,3 – коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона).
|
|
|
Толщина стального настила t н, не подкрепленного ребрами жесткости, назначается в зависимости от заданной полезной нагрузки p n. Ее рекомендуемое значение принимается по табл. 4.3 и согласуется с ГОСТ 82-70 «Сталь широкополосная универсальная горячекатаная» и ГОСТ 19903-74 «Сталь листовая горячекатаная». При p n = 12,55 кН/м2 принимаем t н = 8 мм.
Нормативная нагрузка от веса стального настила
где 
– плотность (объемный вес) стального проката.
Таблица 4.3
Рекомендуемая толщина стального настила
| Полезная нагрузка p n, кН/м2 | Толщина листа, мм |
| До 10 | 6 – 8 |
| 11 – 20 | 8 – 10 |
| 21 – 30 | 10 – 12 |
| ³ 31 | 12 – 14 |
При нагрузках, не превышающих 50 кН/м2, и предельном относительном прогибе f u/l н = 1/n о = ≤ 1/150 прочность шарнирно закрепленного по краям стального настила всегда будет обеспечена и его рассчитывают только на жесткость.
Максимальный пролет настила l н (шаг балок настила а1) определяется из условия жесткости по формуле
Принимаем в осях l н = a1 = 1,2 м (балки настила в этом случае укладываются в пролете главной балки 
целое число раз). Пролет можно принять несколько больше требуемого, так как фактический пролет настила (расстояние между краями полок соседних балок в свету) будет меньше.
|
|
|
Усилие Н на 1см ширины настила, на которое рассчитываются сварные
швы, прикрепляющие настил к балкам, определяется по формуле
где g¦p = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке для полезной нагрузки.
Выбор типа электродов для сварки стали соответствующего класса и расчетное сопротивление металла шва принимается по табл. 2.5 и 2.7.
Настил крепится к балкам угловыми швами, выполненными ручной сваркой электродами типа Э42 по ГОСТ 9467-75*, имеющими расчетное сопротивление металла швов 
R w¦= 18 кН/см2.
Катет углового шва k f определяется по формуле
k f = H/(β f l w R wf γ c) = 2,37 / (0,7 · 1 · 18 · 1) =0,19 см,
где 
– коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва для ручной сварки, принимается по табл. 3.6;
g с = 1,0 – коэффициент условий работы конструкции, учитывающий возможные отклонения принятой расчетной модели от реальных условий работы элементов конструкций, соединений, а также изменения свойств материала вследствие влияния температуры, влажности, длительности воздействия, его многократной повторяемости и других факторов, не отражаемых непосредственно в расчетах (принимают по табл. 3.5);
|
|
|
l w = 1,0 см – длина шва, равная ширине рассматриваемой пластинки.
Принимаем конструктивно минимальный катет k f ,min = 4 мм в зависимости от максимальной толщины соединяемых элементов по табл. 3.3.
Максимальный катет угловых швов k f ,max принимается не более толщины настила t н.
Расчет балки настила
Балка настила рассматривается как однопролетная шарнирно опертая система, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой (рис. 4,5). Балку, относящуюся ко 2-му классу, проектируем из прокатного двутавра.
Рис. 4.5. Расчетная схема балки настила (1-й вариант)
Определение нормативной и расчетной нагру зок. Нормативная нагрузка на балку при опирании на нее сплошного стального настила принимается равномерно распределенной:
Расчетная нагрузка
где g¦g = 1,05 – коэффициент надежности по нагрузке для постоянной на- грузки от стального проката.
Определение усилий и компоновка сечения . Расчетный пролет балки настила l равен шагу колонн В.
Расчетный изгибающий момент в середине пролета балки
Максимальная поперечная сила у опоры
Расчет балки на прочность выполняем с учетом развития пластических деформаций. Требуемый момент сопротивления поперечного сечения балки в этом случае определяется:
|
|
|
W n,min = Mmax/(c x βR y γ c) = 8487 / (1,12 · 1 · 24 · 1) = 315,74 см3,
где c x = 1,12 – коэффициент, учитывающий резерв несущей способности
изгибаемого элемента, обусловленный пластической работой материала (при проверке прочности балки уточняется);
β = 1 при τ x = 0 в сечении с Мmax.
По сортаменту выбираем ближайший номер двутавра, у которого W x > W n ,min. Принимаем I27, имеющий момент сопротивления W x = 371 см3; статический момент полусечения S x = 210 см3; момент инерции сечения I x = 5010 см4; площадь сечения А = 40,2 см2; ширину пояса b f = 125 мм; толщину пояса t¦ = 9,8 мм; толщину стенки t w = 6 мм; линейную плотность (массу 1 м пог.) 31,5 кг/м.
Уточнение коэффициента с x, М и Q c учетом собственного веса балки настила, для чего определяем:
площадь пояса
A f = b f t f = 12,5 ∙ 0,98 = 12,25 см 2;
площадь стенки
A w= A – 2A f = 40,2– 2 ∙ 12,25 = 15,7 см 2;
отношение
α f = 
Коэффициент с x для двутаврового сечения определяется согласно табл. 4.2 линейной интерполяцией:
Равномерно распределенная нагрузка от собственного веса балки настила длиной 1 м q n ,бн = 0,315 кН/м.
Нормативная нагрузка
Расчетная нагрузка
Изгибающий момент
Поперечная сила
Проверка несущей способности балки . Проверка прочности по нормальным напряжениям в середине балки:
Недонапряжение (резерв несущей способности)
Несмотря на большое недонапряжение сечение принято, так как при изменении сечения в меньшую сторону, принимая ближайший профиль I24 с W x = 289 см3, перенапряжение составит 14,2%.
Проверка прочности по касательным напряжениям у опоры при расчете прокатной балки с учетом развития пластических деформаций:
где h w = h – 2t¦ = 27 – 2 ∙ 9,8 = 25,04 cм.
Общую устойчивость балок настила проверять не надо, поскольку их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним стальным сплошным настилом.
Проверка местной устойчивости поясов и стенки прокатных балок не требуется, так как она обеспечивается относительно большими их толщинами, принятыми из условий технологии проката.
Проверка жесткости. Прогибы, определяемые от нормативных нагрузок, не должны превышать их предельных значений, установленных нормами проектирования. Для однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, проверка прогиба производится по формуле
где 
при пролете l = 6 м (см. табл. 4.1).
Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.
При других видах загружения прогиб балки можно проверить по формуле
fmax = M n,maxl2/(10EI x) ≤ f u,
где M n,max– максимальный момент в балке от нормативной нагрузки.
В случае невыполнения любого из условий (перенапряжение или большой резерв несущей способности) необходимо изменить сечение, приняв по сортаменту другой ближайший больший или меньший номер двутавра и вновь произвести проверки.
Определяем вес балки настила на 1 м2 рабочей площадки, необходимый для дальнейших расчетов, деля линейную плотность балки на шаг балок настила а1 = 1,2 м:
Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 392; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!