Расчет балок настила и вспомогательных балок

Введение

Разработка проекта балочной клетки имеет своей целью закрепить теоретические знания по соответствующему разделу курса и дать необходимые навыки в расчёте и конструировании металлических конструкций. По характеру рассматриваемых и решаемых задач курсовая работа разделена на две основные части: расчётную и графическую. В расчётной части выбирается вариант балочной клетки, выполняются расчёты настила, балок настила, вспомогательных балок, производится анализ и выбор наиболее экономичного решения балочной клетки. Затем выполняется расчёт конструктивных элементов принятого варианта балочной клетки, деталей и узлов.

В графической части составляются чертежи балочной клетки в стадии КМ и КМД. В этой части разрабатываются: монтажная схема балочной клетки с маркировкой всех элементов, чертежи отправочных марок главной и вспомогательной балок, колонны, а также узлов сопряжения конструкций. Составляется спецификация стали и таблица отправочных марок.

Исходные данные:

· шифр 5В072900

· Продольный шаг колонн L=16м;

· Поперечный шаг колонн l=6м;

· Нормативная полезная нагрузка р^н=1600кг/м²;

· Высота колонн Н=8м;

· Марка стали С255;

· l_н =1,6м – для нормальной балочной клетки;

· l_н =1,6м – для усложненной балочной клетки;

· Шаг вспомогательных балок м.

1. Компоновка балочной клетки

Система несущих балок, образующих конструкцию перекрытия, называется балочной клеткой. Балочные клетки подразделяют на три основных типа: упрощенный, нормальный и усложненный. В курсовой работе же рассматриваем два варианта для выбора оптимальной компоновочной клетки, один из которых нормальный, а другой усложненный тип балочной клетки.

В нормальной балочной клетке балки настила опираются на главные балки, которые устанавливаются на поддерживающие конструкции (колонны) в направлении большого пролета.

В усложненную балочную клетку по сравнению с нормальной вводят вспомогательные балки, передающие нагрузки с балок настила на главные балки.

После компоновки выполняется расчет настила, балок настила и вспомогательных балок обоих вариантов, а затем принимается для дальнейшей разработки наиболее экономичный вариант.

Шаг балок настила зависит от несущей способности настила. Для упрощения узлов сопряжения балки настила не следует размещать в местах опирания главных балок на колонны и в монтажных стыках, которые располагаются в середине главных балок. Поэтому рекомендуется устанавливать четное количество балок настила в нормальном типе балочной клетки и вспомогательных балок в усложненной балочной клетке.

а)                                                          б)

Рис. 1. а) - нормальная балочная клетка; б) - усложненная балочная клетка

Расчет несущего настила

Стальной настил рассчитывается для двух вариантов балочной клетки. Из расчета на жесткость определяется отношение пролета настила к его толщине по формуле

где  пролет настила;  толщина настила; ; р^н – нормативная длительная нагрузка на настил, которая равняется полезной нагрузке по заданию.

Рис. 2. Стальной настил

Растягивающее усилие в настиле, по которому рассчитываются сварные швы, крепящие настил к балкам, находят по формуле: кН=402кг

где коэффициент надежности по полезной нагрузке по [3];  предельный прогиб [4].

Расчетную толщину углового шва, прикрепляющего настил к балкам, находим по формулам:

см, см

где  коэффициенты учитывающие глубину проплавления шва [2] (при ручной сварке );

 кгс/см² – расчетные сопротивления угловых сварных швов, определяемые по СНиП [2], табл. 3, 51 и 56;

Rwf = 180 (1850)МПа (кгс/см²)

R_wz = 0,45×R_un = 0,45×3800=1710 кгс/см²

 – коэффициенты условий работы [2], п. 4*, 11.2*. ( ). Катеты угловых швов следует принимать с учетом конструктивных требований СНиП [2], п. 12.8. 10мм.

Расчет балок настила и вспомогательных балок

Расчет балок начинают с определения нагрузок. Погонная нормативная нагрузка на балку настила определяется по формуле:

Расчетная погонная нагрузка на балку настила определяется по формуле:

где  коэффициенты надежности по нагрузкам;  нормативная полезная нагрузка;  пролет настила; кН/м³.

кН/м²

нормативная нагрузка от настила

кН/м

кН/м

А. Рассчитываем балку настила с пролетом м:

Б. Рассчитываем балку для второго варианта l = 2м:

Рассчитываем вспомогательную балку м: