Курсовая работа (т): Балочная клетка

где  - расчетное сопротивление по пределу текучести, по прил. 6 для стали С345;

 - коэффициент условия работы, - табл. 6 [2];

Откуда:

По сортаменту согласно ГОСТ 8239-89 подбираем двутавр №24:

h=24 см, b=11,5 см, d=0,56 см, t=0,95 см

 - масса 1 погонного метра профиля

Проверка:

а) На жесткость:

 - согласно СНиП II-23-81*, таблица 40*.

где - модуль упругости.

- условие не выполнено.

Увеличиваем сечение балки. По сортаменту согласно ГОСТ 8239-89 подбираем двутавр №30.

h=30 см, b=13,5 см, d=0,65 см, t =1,02 см

 - масса 1 погонного метра профиля

Так как условия выполняются, то для балок настила принимаем двутавр №30.

) Расчет вспомогательной балки.

Сталь С345;

q_вр= 2,8 т/м²;

а₁=5 м, а₂=1,0 м;

 - расчетное сопротивление по пределу текучести по приложению 5 [1], для стали С345;

 - коэффициенты надежности по нагрузке:

 - табл. 1 [4];

 - п. 3.7 [4];

 - табл. 2 [4];

 - коэффициент условия работы:

 - табл. 6 [2];

Поскольку на вспомогательную балку опирается 7 балок настила, то вся нагрузка от вышележащих элементов передается как равномерно распределённая.

Полная нормативная нагрузка на вспомогательную балку,  равна:

где p - нагрузка, создаваемая весом листов настила, кН/м;

q - поверхностная нагрузка, кН/м;

 - нагрузка от балок настила.

Полная расчетная нагрузка на вспомогательную балку,  равна:

где - коэффициенты надежности по нагрузке.

Поверхностная нагрузка равна:

где а₁ - шаг вспомогательных балок;

В-шаг колонн в поперечном направлении, м.

q_вр= 2,8 т/м² - временная равномерно распределенная нагрузка.

Нагрузка, создаваемая весом листов настила равна:

где  - плотность стального настила,

 - толщина настила, м (= 8 мм = 0,008 м)

Нагрузка от балок настила:

где - масса 1 м профиля, кг/м.

кг/м.

Рис. 7. Расчетная схема вспомогательной балки

Полная нормативная нагрузка на вспомогательную балку:

Полная расчетная нагрузка на вспомогательную балку:

Для вспомогательной балки строим эпюры изгибающего момента М и перерезывающей силы Q.

Подбираем профиль двутаврового сечения для вспомогательной балки из условия прочности:

где  - расчетное сопротивление по пределу текучести, по прил. 6 для стали С345;

 - коэффициент условия работы, - табл. 6 [2];

Откуда:

По сортаменту согласно ГОСТ 8239-89 подбираем двутавр №60:

h=60 см, b=19 см, d=1,2 см, t=1,78 см

 - масса 1 погонного метра профиля

Проверка:

а) На жесткость:

 - согласно СНиП II-23-81*, таблица 40*.

где - модуль упругости.

- условие выполнено.

Проверяем общую устойчивость вспомогательных балок в сечении с наибольшими нормальными напряжениями - в середине пролета. Необходимо проверить сначала по формулам:

В сечении l/2 τ=0, следовательно С₁ = С и

Определим отношение (l_ef/b_f), при котором можно не проверять устойчивость:

Принятое сечение удовлетворяет требованиям прочности, устойчивости и прогиба.

.2 Определение расхода материала по вариантам

По стоимости:

где п - количество балок настила (вспомогательных балок) в одной ячейке;

l - длина балки настила (вспомогательной балки);

 - вес одного метра проката, кг/м;

А - шаг колонн в продольном направлении, м;

В-шаг колонн в поперечном направлении, м;

 - толщина настила, м;

k - стоимость стали, k=30000 руб./т;

I вариант:

II вариант:

III вариант:

.3 Выбор основного варианта

Наиболее выгодным вариантом компоновки балочной клетки является I вариант:

а=0,8 м - шаг балок настила;

п=25 шт. - количество балок настила в одной ячейке;

t_н= 0,7 мм - толщина настила;

 - расчетная нагрузка на балку настила;

двутавр №33 - профиль балки настила.

2. Расчет и конструирование главной балки

.1 Построение расчетной схемы балки, сбор нагрузки и построение эпюр изгибающих моментов и поперечных сил

Рис. 8. Нормальная компоновка балочной площадки

Сталь - С345;

q_вр=2.8 т/м²;

l=B=7 м=7000 мм;

А=20 м=20000 мм;

q_а=42,2 кг/м - масса 1 погонного метра балки настила;

- расчетное сопротивление по пределу текучести, по прил. 5 [1], для стали С345;

 - коэффициенты надежности по нагрузке:

 - табл. 1 [4];

 - п. 3.7 [4];

 - табл. 2 [4];

 - коэффициент условия работы:

 - табл. 6 [2];

Полная нормативная нагрузка на главную балку,  равна:

где p - нагрузка, создаваемая весом листов настила, кН/м;

q - поверхностная нагрузка, кН/м;

 - нагрузка от балок настила;

 - коэффициент, учитывающий собственный вес главной балки, =1,02;

Полная расчетная нагрузка на главную балку,  равна:

где - коэффициенты надежности по нагрузке.

Поверхностная нагрузка равна:

где А - шаг колонн в продольном направлении, м;

В-шаг колонн в поперечном направлении, м;

q_вр=2,8 т/м² =28 кН/ м² - временная равномерно распределенная нагрузка.

Нагрузка, создаваемая весом листов настила равна:

где  - плотность стального настила,

 - толщина настила, м (= 7 мм = 0,007 м).

Нагрузка от балок настила:

где n=25 - количество балок настила в одной ячейке;

q_а - масса одного погонного метра профиля.

Полная нормативная нагрузка на главную балку:

Полная расчетная нагрузка на главную балку:

Рис. 9. Расчетная схема главной балки

Определим требуемый момент сопротивления профиля главной балки составного сечения из условия прочности:

где- расчетное сопротивление по пределу текучести, по прил. 5 [1], для стали С345;

 - коэффициент условия работы, - табл. 6 [2];

Откуда:

Выбор размеров сечений стенки и полок сварной балки.

) Определяем оптимальную высоту главной балки:

где - требуемый момент сопротивления главной балки;

Задаемся приблизительной толщиной стенки: =14 см.

) Определяем минимальную высоту балки:

где - расчетное сопротивление по пределу текучести;

- допустимый относительный прогиб, ;

l - длина главной балки, l=A=20 м;

- полная нормативная нагрузка;

- полная расчетная нагрузка;

Из условия известно что строительная высота перекрытия не должна превышать 2,0 м. Учитывая полученные значения оптимальной и минимальной высот, примем высоту балки близкую к оптимальной, и равной 189 см и толщину поясов равную 3 см. Тогда высота балки равна см.

2.3 Подбор и проверка сечения балки по максимальному изгибающему моменту

Определяем толщину стенки балки.

а) Из условия работы стенки на касательные напряжения на опоре по формуле:

где  - расчетное сопротивление на срез (табл. 1 [2]);

 по приложению 5.

 - коэффициент условия работы, - табл. 6 [2];

,

б) По эмпирической формуле: