Конструирование балочной клетки (стр. 5 из 8)

Требуемый момент сопротивления при с1 = 1,1:

По сортаменту принимаем двутавр №36 ГОСТ 8239-89 (Iх=13380см4, Wх=732см4, Sх=423 см3, b=145 мм, t=12,3 мм, d =7,5 мм, h = 360 мм, mбн =48,6 кг/м).

Проверка прочности

;

Рис.11

Rggс = 1,1 × 24 = 26.4 кН/см2

24,898 < 26,4 - условие прочности выполняется

Уточним коэффициент с1=с по табл. 66 СНиП II-23-81*

Аf=bt=14,5·1,23=17,84 см2;

Аw = (h-2t)d = (36-2·1,23)0.75= 25,115 см2;

Þ с = 1,0991=>

24,92 < 26,4 - условие прочности выполняется

Проверка касательных напряжений.

;

;

RS gс =

= 14,94 кН/см2;

5,15<14.94=> условие выполняется.

Проверка жесткости.

;

;

lвб=500 см;

Е=2,06·104 кН/см2;

qн=0,00306956·200=0,613912 кН/см;

Jx=13380см4

0,0036<0,004=>жесткость балки обеспечена

При приложении сосредоточенной нагрузи через полку вспомогательной балки в месте, не укрепленном поперечным ребром, стенка балки должна быть проверена на прочность от местного давления по формуле

,

где Fбн =81,39кН- расчетная сосредоточенная нагрузка;

lef=b+2tef =14+2·2,63=19,76(см)– условная длина распределения нагрузи, где b=16-ширина полки балки настила;

tef =t+r =1,23+1,4=2,63(см)– расстояние от нагруженной грани полки до начала внутреннего закругления стенки.

;

Ryγc=24·1,1=26,4;

3,35<26,4- условие выполнено=> стенка балки обладает прочностью от местного давления.

Проверка общей устойчивости балки

- расчет на общую устойчивость не требуется.

5. СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ.

Таблица 10

Наименование элементов	1- вариант		2- вариант		3- вариант
	Расход стали,кг/	Количество балок,шт	Расход стали,кг/	Количество балок,шт	Расход стали, кг/	Количество балок,шт
Стальной настил	94,2	35	62,8	40	125,6	28
Балки настила	13,7	28	29,44	35	10,96	21
Вспомогательные балки	24,3	8	19	4	24,3	8
ИТОГО:	132,2	71	111,24	79	160,86	57

Вывод: по расходу стали и количеству монтажных элементов наиболее экономичен вариант №2.

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВНОЙ БАЛКИ

Сбор нагрузки на главную балку Таблица 11

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	f	Расчетная нагрузка, кН/м2
1	Металло-цементный раствор t=30мм	0,75	1,3	0,975
2	Гидроизоляция:2 слоя рубероида на мастике	0,1	1,3	0,13
3	Теплоизоляция: шлако-бетон t=40мм	0,48	1,3	0,624
4	Стальной настил t=8мм	0,628	1,05	0,6594
5	Балки настила № 18	0,2944	1,05	0,30912
6	Вспомогательная балка №45	0,19	1,05	0,1995
7	Полезная нагрузка	28	1,05	29,4
8	Итого:	30,4424	32,29702

6.1.Компоновка и подбор сечения балки

Сечение составной сварной балки состоит из трех листов: вертикального - стенки и двух горизонтальных - полок .

Максимальный расчетный изгибающий момент и максимальная перерезывающая сила определяем с учётом собственного веса главной балки, умножением расчетным значений на коэффициентa=1,02 .

Рис. 12

;

Мрасч=3956,4 кНм;

Мmax=1,02·3956,4=4074,68 кНм;

Qрасч=2*565,2=1130,4 кН;

Qmax=1,02·1130,4=1164,3 кН;

Найдём требуемый момент сопротивления по формуле:

;

где gс =1,1

Рис. 13

Определим минимально допустимую высоту балки

Определим оптимальную высоту балки, соответствующую наименьшему расходу стали:

;

k=1,2;

;

- вычисляется по эмпирической формуле:

Принимаем tw=12мм

Принимаем высоту главной балки

.

Из условия среза определяем минимальную толщину стенки (без учёта работы поясов)

Принимаем толщину стенки 10 мм.

Чтобы обеспечить местную устойчивость стенки без укрепления продольными рёбрами жёсткости необходимо чтобы

, т.е. должно выполняться условие:

;

1>0,78=>не требуется укрепление стенки дополнительными ребрами.

Подбор сечения поясов

Требуемый момент инерции сечения

Момент инерции стенки:

Рис. 14

Требуемый момент инерции полок:

Jf тр = Jтр - JW ;

Jf тр =1003236-166698=836538 см4;

Требуемая площадь сечения полки:

Пусть

=53 см

tf=Af/ bf=102,12/53≈20 мм.

Уточним площадь сечения полки:

Af= bftf=53·2=106 см2.

Для обеспечения устойчивости сжатого пояса балки необходимо выполнение условия:

bef=(bf-tw)/2=(530-10)/2=260;

13<14,65 => устойчивость сжатого пояса обеспечена.

6.2.Проверка прочности

Момент инерции:

Момент сопротивления:

Статический момент:

;

Rggс = 1,1 × 24 = 26.4 кН/см2

25,29 < 26,4 - условие прочности выполняется.

Выбираем листовой прокат для поясов 530х20х14000, для стенки 1300х10х14000.

Т.к. пролет 14 м, то экономически целесообразно уменьшить сечение балки. Уменьшение сечения будем делать на расстоянии 1/6 пролета балки от опоры, т.е. х=2,33 м.

Рис. 15

С учетом собственного веса главной балки М/=1,02·2306=2352,12 кНм.

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