Расчет главной балки металлические конструкции


Расчет главной балки

< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая >
   

Перейти к загрузке файла

Балки проектируют сварными из трех листов.

I. Исходные данные:

  • 1. Пролет балки L=18 м;
  • 2. Шаг колонн l = 6 м;
  • 3. Вертикальный предельный прогиб ;
  • 4. Временная нормативная нагрузка: pn = 22 кН/м2;
  • 5. Масса настила g1 = 0,92 кН/м2;
  • 6. Масса балок настила g2 = 0,21 кН/м2;
  • 7. Собственную массу главной балки принимаем ориентировочно 2% нагрузки на нее (учитываем коэффициентом 1,02);
  • 8. Балка из стали С 255, Ry = 24 кН/см2 при t > 20 мм, Rs = 0,58Ry = 13,92 кН/см2;
  • 9. Строительная высота балочного перекрытия - не ограничено;
  • 10. Коэффициент условий работы: гс = 1.

Расчетные схемы

Рис. 2

При частом, 7-8 и более, расположении вспомогательных балок в пролете, сосредоточенные силы можно заменить эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой.

Определяем нормативную и расчетную нагрузку на балку:

Определяем расчетный изгибающий момент в середине пролета и поперечную силу на опоре:

Главную балку рассчитываем на прочность с учетом развития пластических деформаций (п. 5.18 СНиП II-23-81*), первоначально принимая C1 = C = 1,12.

Определяем требуемый момент сопротивления:

Определяем оптимальную высоту балки, предварительно задав ее высоту h = 0,1L = 1,8м.

Приближенно (для балок высотой 1-2 м) определяем толщину стенки по эмпирической формуле:

. Принимаем tw = 13 мм.

1,15 - коэффициент для сварных балок.

Определяем минимальную высоту балки:

,

где

Сравнивая полученные высоты, принимаем высоту балки, близкую к оптимальной с учетом ширины, выпускаемых листов по ГОСТ 19903-74 и общей толщиной 2-х поясов не > 60 мм. Принимаем tf = 28 мм; h=1641 мм, =1700 мм.

Определяем толщину стенки из условия работы стенки на срез от касательных напряжений у опоры:

Определяем необходимую толщину стенки из условия местной устойчивости, при котором не требуется укрепление ее продольными ребрами в середине пролета:

Окончательно принимаем tw = 1,2 см.

Размеры горизонтальных поясных листов находим исходя из необходимой несущей способности балки при tw = 1,2 см.

Задаемся толщиной поясных листов tf ? 3tw = 3•12 = 36 мм и не >30мм и в соответствии с ГОСТ 82-70 (сокращенный сортамент) принимаем tf =28 мм.

Вычисляем требуемый момент инерции сечения балки:

Находим момент инерции стенки балки:

,

где

Момент инерции, приходящийся на поясные листы:

Момент инерции поясных листов балки относительно ее нейтральной оси:

,

где Af - площадь сечения одного пояса (моментом инерции поясов относительно их собственной оси ввиду его малости пренебрегаем). Отсюда получаем требуемую площадь сечения поясов балки:

Ширину пояса bf принимаем в пределах(1/5-1/3)h, но не более , и не менее 180 мм и в соответствии с ГОСТ 82-70.

Принимаем пояса из универсальной стали 520 x 28 мм (по ГОСТ 82-70).

Уточняем принятый ранее коэффициент учета развития пластических деформаций C1 исходя из отношения :

По СНиП II-23-81*, табл. 66 принимаем C1 = 1,14

Проверяем принятую ширину (свес) поясов исходя из их местной устойчивости:

А) В сечениях, работающих упруго;

; , соблюдается

Б) В сечениях, работающих с учетом развития пластических деформаций.

, соблюдается.

Несущая способность балки обеспечена.

Подобранное сечение проверяем на прочность с учетом развития пластических деформаций. Для этого определяем момент инерции и момент сопротивления балки.

Наибольшее напряжение в балке

;

Недонапряжение , что меньше 5% и не требуется перерасчет.

Проверка прогиба балки. Проверку прогиба балки делать не нужно, так как принятая высота сечения больше hmin и фактический прогиб будет меньше предельного.

Изменение сечения балки.

Рис. 3

Место изменения сечения принимаем на расстоянии 1/6 пролета от опоры.

Сечение изменяем уменьшением ширины поясов. Разные сечения поясов соединяем прямым сварным швом встык, выводом концов его на технологические планки, ручной сварки электродами Э42 с применением физических методов контроля. При этих условиях для растянутого пояса Rwy = Ry , табл. 3 СНиП.

Определяем расчетный момент и перерезывающую силу в сечении:

Подбор измененного сечения ведем по упругой стадии работы материала.

Определяем измененную ширину пояса bf1, сохраняя другие параметры сечения.

Рис. 4

Вычисляем требуемый момент сопротивления и момент инерции измененного сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:

Вычисляем требуемый момент инерции поясов:

Вычисляем площадь сечения поясов:

Принимаем пояс 300 x 28 мм, Af1 = 50,4 см2.

Максимальное напряжение в уменьшенном сечении

,

что меньше предельно допустимого расчетного сопротивления стыкового шва по пределу текучести.

Укрепление стенки поперечными ребрами жесткости.

Определяем необходимость укрепления стенки поперечными ребрами жесткости при когда на балку действует местная нагрузка:

,

поперечные ребра жесткости необходимы.

Устанавливаем необходимость проверки устойчивости стенки:

При наличии в отсеке местной нагрузки и при ее отсутствии

, проверка необходима.

Проверку производим в отсеке, где изменяется сечение, под локальной нагрузкой, где нормальные и касательные напряжения имеют высокие значения и стенка укреплена только поперечными основными ребрами жесткости () по формуле:

Для проверки устойчивости стенки балки в отсеке определяем средние значения M и Q в месте изменения сечения:

x=

Определяем действующие напряжения в сечении:

Определяем критические напряжения:

кН/см2;

; Rs = 13,92 кН/см2;

Где d - меньшая сторона отсека;

a-большее значение из этих;

=33,01 по табл. 25 СНиП, (a/hef = 185/160 = 1,2)

Для определения ccr вычисляем:

где в = 0,8 (табл. 22 СНиП)

По табл. 24 СНиП при д = 1,85 и a/hef = 185/160 = 1,2

предельное значение

Расчетное значение предельного, поэтому уcr определяем по формуле (см. выше), где = 2,01 получено по табл. 25 СНиП, при a/hef = 300/164 = 1,79.

,

где принимаем по табл. 23 СНиП, a/2 вместо a=30см; a/hef = 300/164,4=1,79

=11,55;

Проверка устойчивости стенки в отсеке

Устойчивость стенки обеспечена.

Page 2

Сталь С 245; Ry = 24 кН/см2; Rр = 36 кН/см2 - расчетное сопротивление на смятие.

Рис. 5

Опорная реакция балки:

кН

Определяем площадь смятия торца ребра по формуле:

==36 кН/см2

Ширина опорного ребра ;

Принимаем толщину опорного ребра :

Принимаем ребро с поперчным сечением 280 х 16 мм.

Проверяем опорную стойку балки на устойчивость. Ширина участка стенки, включенной в работу опорной стойки:

Площадь стенки включенной в работу опорной стойки:

Определим момент инерции:

По прил. 8

Рассчитываем прикрепление опорного ребра к стенке балки двусторонними швами с помощью полуавтоматической сварки проволокой Св-08А.

1. Расчет по металлу шва.

Коэффициент глубины провара шва f =0.9 (СНиП II-23-81*, табл.34)

Коэффициент условия работы wf = 1 (СНиП II-23-81*, пп. 11.2)

Расчетное сопротивление металла R wf =18 кН/см2

2. Расчет по металлу границы сплавления.

Коэффициент глубины провара шва z =1,05 (СНиП II-23-81*, табл.34)

Коэффициент условия работы wz = 1 (СНиП II-23-81*, пп. 11.2)

Расчетное сопротивление металла ; Rwz = 0,45Run = 0,45•37 = 16,65 кН/см2

кН/см2

кН/см2

Для дальнейших расчетов принимаем ;

Принимаем шов kf = 8 мм.

Проверяем длину расчетной части шва:

Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами.

Page 3

I. Исходные данные:

  • 1. M = , Q = 0; сталь С 245, Ry = 23 кН/см2;
  • 2. Стык осуществляем высокопрочными болтами d = 24 мм из стали 40Х«селект», Rbun = 110 кН/см2 (табл. 61 СНиП), Abn = 3,52 см2 (табл. 62 СНиП), Rbh = 0,7Rbun = 0,7•110=77 кН/см2 - расчетное сопротивление материала болта растяжению;
  • 3. Обработка поверхности - газопламенная, µ = 0,42 (табл. 36* СНиП);
  • 4. Принимаем способ регулирования натяжения болта по моменту закручивания (M) и разницу в диаметрах отверстия болта д = 1-4 мм, гh = 1,12 (табл. 36* СНиП);
  • 5. Ks = 2 - две плоскости трения
  • 6. Сечение балки:

Несущую способность одного болта, имеющего две плоскости трения, вычисляем по формуле:

Рис. 6

Общая площадь сечения накладок одного пояса:

Усилие в поясе определяем из условия равнопрочности соединения:

Количество болтов для прикрепления накладок находим по формуле:

Принимаем 18 болтов и размещаем их согласно табл. 39 СНиП.

Рис. 7

Проверяем ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты d = 24 мм (на 2 мм больше диаметра болта). Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка:

Условие соблюдается, ослабление пояса можно не учитывать.

Проверяем ослабление накладок в середине стыка четырьмя отверстиями:

Условие соблюдается, ослабление накладок можно не учитывать.

Стык стенки перекрываем двумя вертикальными накладками сечением 340x1530x8 мм.

кН*м

Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов:

мм

Вычисляем коэффициент стыка б:

m=2 - число вертикальных рядов болтов на полунакладке (принимаем). Окончательно принимаем 10 рядов болтов по высоте с шагом 165 мм (10*153=1530 мм).

Проверяем стык на максимальное горизонтальное усилие от изгибающего момента, действующего на каждый крайний наиболее нагруженный болт по формуле:

=203кН,

где =0,165+0,495+0,825+1,155+1,48=4,77

Условие соблюдается, принятый болт воспринимает усилие (203 кН) больше чем фактическое (202,8 кН).

vuzlit.ru

Расчёт металлической балки онлайн (калькулятор).

1. Сбор нагрузок

Перед началом расчета стальной балки необходимо собрать нагрузку, действующая на металлическую балку. В зависимости от продолжительности действия нагрузки разделяют на постоянные и временные.

К постоянным нагрузкам относятся:

  • собственный вес металлической балки;
  • собственный вес перекрытия и т.д.;

К временным нагрузкам относятся:

  • длительная нагрузка (полезная нагрузка, принимается в зависимости от назначения здания);
  • кратковременная нагрузка (снеговая нагрузка, принимается в зависимости от географического расположения здания);
  • особая нагрузка (сейсмическая, взрывная и т.д. В рамках данного калькулятора не учитывается);

Нагрузки на балку разделяют на два типа: расчетные и нормативные. Расчетные нагрузки применяются для расчета балки на прочность и устойчивость (1 предельное состояние). Нормативные нагрузки устанавливаются нормами и применяется для расчета балки на прогиб (2 предельное состояние). Расчетные нагрузки определяют умножением нормативной нагрузки на коэффициент нагрузки по надежности. В рамках данного калькулятора расчетная нагрузка применяется при определении прогиба балки в запас.

Общий расчет металлоконструкций можно почитать нашем сайте.

Нагрузки можно собрать на нашем сайте.

После того как собрали поверхностную нагрузку на перекрытие, измеряемой в кг/м2, необходимо посчитать сколько из этой поверхностной нагрузки на себя берет балка. Для этого надо поверхностную нагрузку умножить на шаг балок(так называемая грузовая полоса).

Например: Мы посчитали, что суммарная нагрузка получилась Qповерхн.= 500кг/м2, а шаг балок 2,5м. Тогда распределенная нагрузка на металлическую балку будет: Qраспр.= 500кг/м2 * 2,5м = 1250кг/м. Эта нагрузка вносится в калькулятор

2. Построение эпюр

Далее производится построение эпюры моментов, поперечной силы. Эпюра зависит от схемы нагружения балки, вида опирания балки. Строится эпюра по правилам строительной механики. Для наиболее частоиспользуемых схем нагружения и опирания существуют готовые таблицы с выведенными формулами эпюр и прогибов.

3. Расчет по прочности и прогибу

После построения эпюр производится расчет по прочности (1 предельное состояние) и прогибу (2 предельное состояние). Для того, чтобы подобрать балку по прочности, необходимо найти требуемый момент инерции Wтр и из таблицы сортамента выбрать подходящий металлопрофиль. Вертикальный предельный прогиб fult принимается по таблице 19 из СНиП 2.01.07-85* (Нагрузки и воздействия). Пункт2.а в зависимости от пролета. Например предельный прогиб fult=L/200 при пролете L=6м. означает, что калькулятор подберет сечение прокатного профиля (двутавра, швеллера или двух швеллеров в коробку), предельный прогиб которого не будет превышать fult=6м/200=0,03м=30мм. Для подбора металлопрофиля по прогибу находят требуемый момент инерции Iтр, который получен из формулы нахождения предельного прогиба. И также из таблицы сортамента подбирают подходящий металлопрофиль.

4. Подбор металлической балки из таблицы сортамента

Из двух результатов подбора (1 и 2 предельное состояние) выбирается металлопрофиль с большим номером сечения.

3d-konstruktiv.com

Расчет металлической конструкции (стр. 1 из 6)

Содержание

Задание

1. Компоновка балочной клетки

2. Расчет несущего настила

3. Расчет балок настила

4. Расчет и конструирование главных балок

5. Расчет и конструирование центрально-сжатой колонны

Литература

1. Компоновка балочной клетки

Главные балки располагаются вдоль больших расстояний. Пролет главных балок обычно составляет . Шаг главных балок . Шаг балок настила зависти от типа настила. При стальном плоском настиле принимается .

2. Расчёт несущего настила

Для стального плоского настила применяют листы толщиной 6-14 мм из стали С245.

Настил рассчитывается в следующем порядке:

- устанавливается относительный прогиб полосы от нормативной нагрузки

- определяют отношение пролёта настила к его толщине

,

где - коэффициент Пуассона для стали;

–модуль упругости прокатной стали;

где - нормативная равномерно распределённая нагрузка на настил;

-нормативная временная нагрузка;

- нормативная постоянная нагрузка;

расчётный пролёт настила, см,

толщина листа настила, см.

Толщина листа настила назначается в зависимости от нормативной временной нагрузки .

рекомендуемая толщина настила .

Зная толщину настила и отношение расчётного пролета к толщине полосы настила , можно вычислить пролёт настила:

а затем шаг a балок настила и кол-во балок настила.

, принимаем, а=1м.

Растягивающую силу Н, на действие которой надо проверить сварные швы, прикрепляющие настил, можно определить по приближённой формуле:

где – коэффициент надёжности по нагрузке.

Расчётное значение катета углового шва, прикрепляющего настил к балкам:

где - минимальное значение произведений;

расчет по металлу шва;

расчет по металлу границы сплавления;

,-для полуавтоматической сварки;

и - коэффициенты условий работы сварного соединения с угловыми швами по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно;

и - расчётное сопротивление угловых сварных швов условному срезу по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно;

коэффициент условий работы.

Прочность одного из расчетных сечений будет меньше прочности другого, поэтому достаточно выполнить расчет по менее прочному сечению. Установить расчетное сечение можно путем сравнения значений и :

Так как

mirznanii.com

4. Пример расчётов конструкций балочной клетки

Расчетная схема настила

Определение силы, растягивающей настил, и катета сварного шва.

По первому предельному состоянию найдем распор Н:

кН/см.

- приведенный модуль жесткости.

Таким образом, для нашего случая получим

кН/см2,

Определим катет шва сварного соединения настила и балки настила:

, (4.1)

где f – коэффициент проплавления принимаем при полуавтоматической сварке элементов из стали согласно СНиП II-23-81*, равным 0,9;

lw – расчетная длина шва, принимаем равной 1 см;

Rwf – расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва согласно СНиП II-23-81* определяется как:

,

где Rwun – нормативное сопротивления металла шва по временному сопротивлению, определяем по СНиП II-23-81* для электрода типа Э42 и марки проволоки Св-08 равно 41 кН/см2;

wm – коэффициент надежности по материалу по металлу шва, по СНиП II-23-81 равен 1,25.

кН/см2.

Таким образом, с учетом этого расчетная толщина шва сварного соединения настила и балок настила по формуле (4.1) будет

см.

Принимаем kw = 4 мм, так как это минимально допустимый катет.

4.1.1. Расчёт балки настила

Рис. 4.1. Схема нормального типа балочной клетки

при t=12 мм и b=1200 мм

Рис.4.2. Расчётная схема балки настила

Толщина настила tн = 12 мм; шаг балок настила b=1,2м.

Вес 1м2 настила при tн = 12 мм gn= 0,942 кН/м2

Нормативная нагрузка на балку настила

qn = (pn +gn)·b = (22+0,942)·1,2 = 27,53 кН/м

Расчетная нагрузка на балку настила

q= (p·pn + g·gn)·b = (1,2·22 + 1,05·0,942)·1,2 =32,87 кН/м

p= 1,2, g= 1,05 – коэффициенты надежности

Расчетный изгибающий момент (длина балки настила 6 м)

Требуемый момент сопротивления балки настила:

см3.

При условии Wx>Wтр по ГОСТ 8239-72 принимаем стальной горячекатанный двутавр № 33 с уклоном внутренних граней полок. Для него из сортамента выписываем: Wx = 597 см3; Ix = 9840 см4; g = 42,2 кг/м, ширина полки b=140 мм.

Так как W = 597 см3Wр,тр= 560,23 см3, то проверяем только прогиб балки настила по формуле:

,

здесь l – длина изгибаемой балки, в нашем случае это а=600 см.

см.

По формуле находим, что наибольший допустимый прогиб для балки такой длины составляет:

f = 2,29см < 2,4см = [f], следовательно принятая балка удовлетворяет условиям прочности и прогиба. Проверку касательных напряжений в прокатных балках при отсутствии ослабления опорных сечений обычно не производят, так как она легко удовлетворяется из-за относительно большой толщины стенок балок.

Общую устойчивость балок настила проверять не надо, так как их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним настилом.

Вычислим общую массу настила и балок настила на одном пролете:

кг,

тогда расход металла на 1 м2 будет:

кг/м2.

4.2. Проектирование и расчет главных балок*

Главные балки – несущие нагрузки от балок настила и настила, являются балками составного сечения. Составные балки используются в тех случаях, когда прокатные балки не удовлетворяют хотя бы одному из условий – прочности, жесткости, общей устойчивости. Проверим необходимость использования составного сечения.

Расчетная схема для главной балки будет выглядеть, как показано на рис. 4.3. Здесь же построены эпюры изгибающих моментов М и поперечных сил Q.

*) Приведённый ниже пример расчёта главной балки выполнен

для балочной клетки с шагом балок настила b= 0,9м, толщине настила tн =0,6см и сечении балки настила – двутавр №22.

Рис. 4.3 Расчетная схема главной балки

Вес балок настила

кг/м2 = 0,411 кН/м2.

Нормативная нагрузка на главную балку без учета собственного веса главной балки

кН/м = 1,4 кН/см.

Расчетная нагрузка на главную балку с учетом собственного веса главной балки

кН/м=

= 1,6724 кН/см

С учетом принятой расчетной схемы и того, что на главную балку действует равномерно распределенная нагрузка, расчетный максимальный изгибающий момент в середине пролета найдем по формуле:

кНм = 535168 кНсм.

Максимальное значение поперечная сила принимает на опорах и равняется:

кН.

Главную балку рассчитываем с учетом развития пластических деформаций. Требуемый момент сопротивления главной балки, первоначально принимая с=1,1:

см3.

Условие Wx>Wтр не выполняется ни для одной прокатной балки даже если не учитывать собственный вес при подсчете нагрузки на балку. Таким образом будем подбирать составное сечение главной балки.

Сечение главной балки будем подбирать двутаврового типа, состоящего из трех листов: вертикального – стенки и двух горизонтальных – полок, которые сваривают в заводских условиях автоматической сваркой.

Запишем необходимые для расчета величины:

  • материал главной балки – сталь С255;

  • расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию и изгибу Ry = 23 кН/см2 при t20 мм принимаем по ГОСТ 27772-88;

  • расчетное сопротивление стали сдвигу RS принимаем по СНиП II-23-81*:

кН/см2.

  • строительная высота перекрытия hстр – не ограничена

  • прогиб f< (1/400)l

Масса балки состоит из массы ее поясов, стенки и некоторых конструктивных элементов (стыковых накладок, ребер жесткости), учитываемых строительным коэффициентом, причем с увеличением высоты балки масса поясов уменьшается (3), а масса стенки возрастает (2). Так как (как видно из рисунка), функции массы поясов и стенки с изменением высоты балки изменяются неодинаково – одна убывает, а другая возрастает, то существует наименьшее значение суммы обеих функций, т.е. должна быть высота, при которой суммарная масса поясов и стенки будет наименьшей.

Определим оптимальную высоту балки, предварительно задав ее высоту:

h (1/10)l1,6 м

и рассчитав толщину стенки

tw = 7+3·1600/1000 = 11,8 мм = 12 мм

По справочным данным определим, что k = 1,15.

см = 150 см.

Из условия жесткости главной балки найдем величину минимальной высоты главной балкиhmin:

см.

В целях унификации конструкции примем окончательное значение высоты балки кратное 100 мм, т.е. h=140 см.

Проверяем принятую толщину стенки:

по эмпирической формуле

tw = 7+3·1400/1000 = 11,2 мм

из условия работы стенки на касательные напряжения на опоре

см

studfiles.net

Расчет главной балки

3.4.1.Подсчет нагрузок на главную балку и определение расчетных величин М иQпроизводится в соответствии с принятой схемой расположения элементов балочной клетки. При этом нагрузка от собственной массы главной балки может приниматься приближенно равной 3% от полной нормативной нагрузки.

При определении расчетной нагрузки, действующей на главную балку, вводятся соответствующие коэффициенты надежности по нагрузке установленные нормами для постоянной и временной нагрузок [6].

3.4.2. Подбор сечения главной балки производится в такой последовательности:

1)По расчетному изгибающему моменту М и расчетному сопротивлению стали, при изгибеRyопределяется требуемый момент сопротивления:

2)Назначается ориентировочно высота балки в результате сопоставления:

а)оптимальной (наивыгоднейшей) высоты по расходу стали, определяется по формуле:

где коэффициент, принимаемый для сварных балок – 1,0…1,1;

толщина стенки балки, которая предварительно может быть вычислена по формуле:

здесь

б)наименьшей высоты по жесткости, определяемой по формуле:

где пролет главной балки;

отношение нормативной нагрузки к расчетной; здесь;

допускаемый относительный прогиб (значения приводятся в СНиПе [7] и таблице 3);

в)строительной высоты, определяемой из задания или 1/6L.

При назначении высоты балки должен быть решен вопрос об уровнях сопряжения главной балки с вспомогательной и балками настила, так как общая высота балочной клетки не должна превышать строительную высоту.

Принятая высота балки (в пределах строительной) должна быть достаточно близка к оптимальной и при этом больше наименьшей высоты (в противном случае прогибы балки будут больше допускаемых или напряжения будут ниже расчетного сопротивления материала Ry, т.е. балка будет с перерасходом стали).

Затем определяется требуемый момент инерции для сварных балок:

3)Назначаются высота и толщина стенки. Высота стенки назначается путем вычета из общей высоты балки 5-7 см., т.е. предполагаемой толщины поясных листов в сварной балке. Высоту стенки следует назначать в соответствии с сортаментами на листовую сталь (кратной 5 см. при высоте до 1 м. и 10 см. при высоте свыше 1 м. с тем, чтобы при изготовлении стенки можно было использовать листы ходовых размеров).

Толщина стенки назначается по принятой высоте в результате сопоставления толщин стенки балки: принятой при определении,, получаемой из условия [1,c. 161] прочности на срез:

и , получаемой из условия местной устойчивости (при укреплении стенки только поперечными ребрами жесткости).

Вследствие опасности коррозии толщина стенки главных балок рабочих площадок принимается не менее 8 мм.

4)Подбор сечения поясов сварной балки производится в такой последовательности:

а)определяется момент инерции поясов:

б)при подборе сечения поясов необходимо иметь в виду следующие рекомендации: ширина поясов принимается обычно в пределахвысоты балки; каждый пояс сварной балки рекомендуется проектировать из одного листа; толщина листа пояса должна быть по соображениям местной устойчивости сжатого пояса не менееширины и желательно, не более 40 мм, так как при большей толщине расчетное сопротивления стали, уменьшается, а это приведет к увеличению расхода стали.

При назначении размеров горизонтальных листов следует, исходить из стандартных ширины и толщины универсальной стали (см. [8, 9]).

Для принятого сечения определяем IиW.

Поскольку подбор сечения является предварительным процессом, устанавливающим необходимые размеры балки, нужно произвести проверку нормальных напряжений (расчет по первому предельному состоянию):

Проверка несущей способности главной балки по касательным напряжениям обычно является излишней, поскольку толщина стенки принимается больше минимальной.

Проверка прогиба главной балки (расчет по второму предельному состоянию) также является излишней при условии, что принятая высота балки больше, чем найденная выше наименьшая высота по жесткости.

в)Изменение сечения главной балки по длине производится в соответствии с эпюрой наибольших изгибающих моментов. Главные балки площадок при пролете 12 и более метров обычно проектируются переменного сечения.

В местах балки, где нормальные и касательные напряжения одновременно достигают больших величин, надлежит проверить приведенное напряжение. Приведенное напряжение на уровне швов проверяется по формуле:

В сварных балках изменение сечения осуществляется обычно за счет уменьшения ширины поясного листа.

Место изменения сечения определяют либо из условия экономичности (около 1/6 пролета от опоры), либо исходя из наименьшей рациональной по конструктивным и производственным соображениям ширины поясного листа (и не менее половины первоначальной ширины поясного листа).

г) Соединение поясов составной балки со стенкой рассчитывается на сдвигающие усилия, возникающие при изгибе балки (см. [1,c. 161]).

д) Проверка общей устойчивости балок двутаврового сечения требуется, если отношение свободной длины сжатого пояса к его ширине превышает величины, приведенные в специальной таблице (см. [8 п.4, 17]).

е) Проверка местной устойчивости стенки производится в соответствии с указанием п. 6.1-6.9 СНиП [8].

Напряжения смятия стенки под сосредоточенными грузами не учитывают ввиду того, что соответствующие сечения стенки укрепляются ребрами жесткости. Если стенка не устойчива, то ставят дополнительные ребра жесткости и снова проверяют.

Размер выступающей части парного симметричного ребра должен быть не менее () мм, гдевысота балки в мм.

ж) Опорные ребра должны быть плотно пригнаны или приварены к нижнему поясу балки и проверены на передачу опорной реакции с опоры на балку из условия работы на смятие:

Опорное ребро жесткости затем проверяют на продольный изгиб из плоскости балки как стойку с шарнирно-опертыми концами, нагруженную опорной реакцией (см. [8, п.6.9]). В расчетное сечение этой стойки включается опорное ребро жесткости и полоса стенки шириной с каждой стороны ребра. Расчетная длина стойки принимается равной высоте стенки.

3.4.3. Расчет стыков балок [1, c. 162-168].

При разработке стыка на высокопрочных болтах для сварной балки необходимо определить возможное место расположения стыка (в связи с ослаблением сечения балки в месте стыка отверстиями).

3.4.4.Расчет узлов сопряжения балок настила (второстепенных) с главной балкой приведен в прил. 4.

studfiles.net

Расчет металлических конструкций

Проверка позволяет убедиться в том, что заданные в расчетной схеме металлические конструкции несут заданную нагрузку.

Расчет стальных конструкций осуществляется на базе нормативных данных, которые содержат сведения о расчетных характеристиках сталей, размерах и геометрических характеристиках выпускаемого листового и фасонного проката. Пользователь имеет возможность дополнить или отредактировать эти данные, используя специализированный редактор Редактируемый сортамент стального проката РС-САПР.

Расчет элементов металлических конструкций выполняется по нормам СНиП II.23-81*, СП 16.13330.2011, СНиП 2.01.07-85, Eurocode 3.1.1 ENV 1993-1-1:1992, LRFD (AISC) 2nd edition, ДБН В.2.6-198:2014

Возможен расчет элементов металлических конструкций следующих поперечных сечений:

  • двутавры прокатные, двутавры сварные, тавры прокатные,
  • уголки прокатные, сечения из пар прокатных уголков,
  • швеллеры прокатные, швеллеры сварные,
  • С-образные сечения, двойные швеллеры,
  • замкнутые сечения,
  • сквозные сечения,
  • полнотелые сечения и канаты

Все элементы металлических конструкций для расчета подразделяются на типы: колонны, балки, фермы и канаты. Колонны учитывают в расчете осевое усилие, изгибающие моменты и поперечные силы: N, My, Qz, Mz, Qy; балки – изгибающие моменты и поперечные силы: My, Qz, Mz, Qy; фермы – только осевое усилие N; канаты – только растягивающее осевое усилие N+. Это позволяет выполнять следующие расчеты:

  • расчет несущей способности балок как изгибаемых элементов;
  • расчет несущей способности ригелей как сжато-изгибаемых и растянуто-изгибаемых элементов;
  • расчет несущей способности и колонн как внецентренно-сжатых и внецентренно-растянутых элементов, а также как центрально-сжатых и центрально-растянутых элементов
  • расчет несущей способности ферм как центрально-сжатых и центрально-растянутых элементов;

Расчет несущей способности элементов металлических конструкций подразумевает получение следующих результатов

Расчет несущей способности сечения по 1-му предельному состоянию:

  • расчет на прочность, в том числе на разрыв, срез, по нормальным, касательным, приведенным (октаэдрическим) напряжениям
  • расчет на устойчивость изгибаемых, центрально- и внецентренно-сжатых элементов, в том числе при действии момента в двух плоскостях

Расчет несущей способности сечения по 2-му предельному состоянию:

  • расчет по прогибу изгибаемых элементов
  • расчет по предельной гибкости сжатых и растянутых элементов

Расчет несущей способности сечения по местной устойчивости:

  • расчет на местную устойчивость полок и стенок
Результатами расчета элементов металлических конструкций являются мозаики и таблицы, содержащие проценты исчерпания несущей способности элементов, работающих под воздействием заданных нагрузок. Для еще более подробного исследования элемент расчетной схемы может быть экспортирован в систему СТК-САПР.

Расчет узлов выполняется по СНиП II.23-81* и СП 16.13330.2011

Возможен расчет таких узлов:

  • шарнирное примыкание двутавровой балки к колонне
  • жесткое примыкание двутавровой балки к колонне
  • стык двутавровых балок на накладках
  • сопряжение балок
  • стык колонн на высокопрочных болтах
  • шарнирная база двутавровых колонн
  • жесткая база двутавровых колонн
  • шарнирная база колонн коробчатого сечения
  • жесткая база колонн коробчатого сечения
  • примыкание связей
  • стык элементов на фланцевом соединении
  • примыкание балки к колонне на фланцевом соединении
  • опорные и промежуточные узлы ферм из уголков
  • опорные и промежуточные ферменные узлы из трубчатых (круглого сечения) элементов
  • опорные и промежуточные узлы прямоугольных труб по СП 16.13330.2011
  • узлы жестких баз колонн с различными вариантами расположения анкерных болтов и траверс

Узлы металлических конструкций

Результатами расчета узлов металлических конструкций являются размеры соединительных элементов узла, краткий отчет о расчете и полная трассировка расчета узла. Трехмерную модель и чертежи рассчитанного узла можно автоматически сгенерировать в системе КМ-САПР.

Имеется режим составления сложных узлов из более простых. Так на основе простых узлов «примыкание ригеля к колонне» и «примыкания связей» можно составить сложный узел примыкания трех ригелей и четырех связей к колонне, чтобы отправить такой узел для документирования в систему КМ-САПР (система предназначена для получения в автоматизированном режиме полного набора рабочих чертежей КМ).

Если режим «Железобетонные и стальные конструкции» системы ВИЗОР-САПР реализует расчет металлических конструкций всей расчетной схемы здания, то система СТК-САПР предназначена для расчета и конструирования отдельных элементов и узлов металлических конструкций. Из ВИЗОР-САПР в СТК-САПР может быть передан один элемент стального поперечного сечения или один узел для более детального рассмотрения результатов расчета.

Для поиска оптимального конструктивного решения в СТК-САПР пользователь может быстро варьировать поперечное сечение элементов и узлов, усилия, действующие на элементы и характеристики материалов. С другой стороны, СТК-САПР позволяет выполнить расчет элемента стальных конструкций или узла стальных конструкций, минуя привлечение функциональности системы ВИЗОР-САПР. В этом случае усилия, поперечные сечения и материалы для расчета элемента или узла необходимо задать непосредственно в СТК-САПР.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.

help.liraland.ru

3. Расчет балки настила

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования и науки Российской федерации

Государственное учреждение высшего профессионального образования

«БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Строительные конструкции, здания и сооружения»

Курсовая работа

“Расчёт технологической площадки “

Выполнила: студентка гр. ПГС011

Чаплыгин А.

Проверила: преподаватель

Опанасюк Л.Г.

Могилёв, 2004

Содержание

Введение…………………………………………………………………………

1.Исходные данные к курсовой работе………………………………………...

2. Расчёт стального настила…………………………….....................................

3. Расчёт балки настила…………………………………………………………

3.1 Проверка жёсткости балки…………………………………………………

3.2 Проверка прочности балки…………………………………………………

4. Расчёт главной балки…………………………………………………………

4.1 Подбор сечения главной балки…………………………………………….

4.2 Компоновка сечения главной балки………………………………………..

4.3 Проверочные расчёты…………………………………………………………………

4.3.1 Проверка прочности балки по нормальным и касательным напряжениям………….

4.3.2 Проверка жёсткости главной балки………………………………………

4.4 Расчёт опорного ребра……………………………………………………….

4.5 Опирания и сопряжения балок……………………………………………...

4.6 Изменение сечения главной балки по длине………………………………

5. Расчёт сквозной центрально-сжатой колонны

5.1 Выбор расчётной схемы и типа сечения колонны…………………………

5.2 Подбор сечения стержня колонны…………………………………………..

5.3 Расчёт колонны относительно свободной оси……………………………..

5.4 Проверка сечения относительно свободной оси…………………………..

5.5 Расчёт соединительных планок……………………………………………..

5.6 Расчёт и конструирование базы колонны………………………………….

5.7 Расчёт и конструирование оголовка колонны……………………………...

Список литературы……………………………………………………………….

Введение

Площадки предназначены для размещения технологического оборудования, организации его обслуживания и ремонта.

В курсовой работе выполнены расчеты колонны, главной балки, балки настила и настила технологической площадки. Расчет конструкций проведен по методу предельных состояний: настил, балки настила и главная балка рассчитаны по первой и второй, а колонна - по первой группе предельных состояний. К технологической площадке приложены нагрузка от собственного веса конструкций и временная нормативная нагрузка. Нагрузка, воспринимаемая настилом, передается на балки настила, которые в свою очередь передают ее на главные балки, опирающиеся на колонны и далее на фундамент. Стержни центрально сжатых колонн состоят из двух ветвей, связанных между собой по высоте планками, приваренными к ветвям колонны. Для повышения сопротивления закручиванию и сохранения ее контура устанавливаем диафрагмы, которые располагаем у торцов отправочных элементов. Балки настила проектируем из прокатных профилей - двутавров, а главные балки - составными. Настил приварен к балкам настила, что делает невозможным сближение балок настила при его прогибе под нагрузкой. Кроме того, путем приварки настила к поясам балок создается частичное защемление настила, появляются опорные моменты, снижающие моменты и прогиб в пролете.

Взаимное расположение балок в балочной клетке согласно заданию на курсовую работу принято в одном уровне.

Колонны в рабочих площадках проектируем центрально-сжатые, состоящие из оголовка, стержня и базы. Стержень колонны выполняем из двух двутавров. Передача давления от стержня колонны на фундамент осуществляется через базу. Для соединения базы с фундаментом используем анкерные болты, диаметр которых из условий коррозии принимаем не менее 20 мм. Для обеспечения геометрической неизменяемости технологической площадки между колоннами устраиваем связи.

Исходные данные для проектирования рабочей площадки выбираются согласно шифра зачётной книжки:

Временная нормативная нагрузка Pо n=40 кН/м

сопряжение балок настила с главной балкой – в одном уровне

отметка верха настила = 7,7м

шаг колонн в продольном направлении l1 = 15,5м

шаг колонн в поперечном направлении l2 = 7,5м

Материал конструкций:

-- настил –14Г2

-- балка настила – сталь – ВСт3сп5-2

-- главная балка – 18кп

--колонна – сталь – 18Гпс

В данном курсовом проекте предложено запроектировать рабочую площадку с нормальным расположением несущих балок (балочная клетка нормального типа).

Принимаем шаг балок настила a, м таким образом, чтобы в пролёте главной балки умещалось целое число равных отрезков, т.е. a=0,775м.

Полезная нагрузка настила перекрытия равномерно распределена, а предельный относительный прогиб настила принимаем равным

Для настила применяем листы толстолистовой стали по ГОСТ 19903-74.

Предварительно принимаем толщину стального настила в зависимости от временной нормативной нагрузки по [2]; t=14 мм. Шаг балок настила принимаем равным a= ln =0,775 м; количество балок настила nb = l1/a= 15,5/0,775=20шт.

Проверим принятую толщину листов настила, для чего определим отношение пролета настила к его толщине

При жестком закреплении тонкого настила (40   300), его рассчитываем на изгиб с распором (рисунок 1).

Рисунок 1 - К расчету плоского стального настила

Толщину листа при работе настила на изгиб с распором определяем по формуле [2]

(1)

где - цилиндрическая жесткость пластинки;

(2)

- коэффициент Пуассона; для стали принимается равным 0,3;

- поправка, учитывающая отсутствие в настиле поперечной линейной деформации;

E=2.06*10 5Па - модуль упругости прокатной стали [4];

- расчетная ширина полосы настила; принимается равной 100 см;

Изм. Кол. Лист № док. Подпись Дата

- заданное отношение пролета настила к его предельному прогибу;

- нормативная нагрузка на 1 см полосы настила;

- собственный вес настила., =129.5кг/м2

Н/см2.

МПа

мм < 14 мм

Принимаем t = 12 мм.

Силу распора Н определяем по формуле (3)

, (3)

где - коэффициент надежности по нагрузке; принимаем[5];

кН.

Расчетное значение катета шва, прикрепляющего настил к балкам при ручной сварке, определяем по одной из формул(4):

или , (4)

где - расчетная длина шва; принимаемсм;

и - коэффициенты, принимаемые при сварке элементов; принимаеми;

- коэффициент надежности по материалу шва; принимаем = 1,25;

и - расчетные сопротивления сварных соединений угловых швов при срезе соответственно по металлу шва и металлу границы сплавления [4]; принимаем;;

здесь Rwun=Run; Rwun- нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению; Run - временное сопротивление стали разрыву; Rwun=450МПа; тогда

МПа; МПа.

и - коэффициенты условий работы шва; принимаем;;

Изм. Кол. Лист № док. Подпись Дата

- коэффициент условий работы [5]; принимаем .

мм;

мм.

Принимаем катет шва kf = 6 мм.

3.1 Подбор сечения балки настила

Балки настила принимаем из прокатных двутавров по ГОСТ8239-72 (таблица 3.1) [7].

Расчетная погонная нагрузка на балку [1]

(5)

где - коэффициент надежности по нагрузке для равномерно распределенной нагрузки; при полном нормативном значении равномерно распределенной нагрузки 2,0 кПа[5];

- коэффициент надежности по нагрузке; для металлических конструкций [5];

- собственный вес настила; ранее определен кг/м2;

- собственный вес 1 м балки; принимаем Н/м2) [2].

кН/м.

Расчетная схема представлена на рисунке 2

Рисунок 2 – К расчету балки настила

Максимальный изгибающий момент M находим по формуле (6):

. (6)

кНм

Наибольшая поперечная сила определяется по формуле (7):

. (7)

кН

Требуемый момент сопротивления сечения балки «нетто» для случая упругопластической работы при изгибе балки в одной из главных плоскостей можно определить по формуле (8):

(8)

где - коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по сечению; предварительно принимаем[1];

- расчетное сопротивление материала; принимаем по [1] в зависимости от марки стали (таблицы 2.5 и 2.6) МПа;

- коэффициент условий работы; предварительно принимаем .

см 3

По сортаменту [2] принимаем прокатный двутавр № 45, его характеристики: см3, масса 1м 66,5 кг, см4.

Определяем соотношения площадей пояса и стенкибалки по формуле (9):

(9)

где и- ширина и толщина пояса выбранного двутавра;мм;мм;

- толщина стенки двутавра; мм;

- высота двутавра; мм.

.

По таблице 3.3 [7] с помощью линейной интерполяции находим значения коэффициентов c(cx), cy и n:

Принимаем c=1,1 ;cy=1,47; n=1,5

3.2 Проверка жесткости балки

Проверка второго предельного состояния ведем путем определения прогиба балки от действия нормативных нагрузок при допущении упругой работы материала. Для однопролетной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой, проверка деформативности производится по формуле (10):

, (10)

где - значение нормативной нагрузки на балку; определяется по формуле с учетом значений, соответствующих выбранной балке настила;

Н/м

studfiles.net


Смотрите также