1 Компоновка балочной клетки
Рис. 1 Варианты компоновки
1.1 Расчёт стального настила
Цель расчёта стального настила: определить толщины и расстояния между балками настила.
Рис. 2 Расчётная схема стального настила
где λ- гибкость настила;
tн – толщина настила (tн=12 мм).
По заданию допустимый прогиб настила равен ; .
Отсюда прогиб настила равен:
,
где Е1- цилиндрическая жёсткость пластины.
кПа, где
υ=0,3 – коэффициент Пуассона;
Е=2,06*105 МПа;
- норма прогиба;
мм.
1.2 Сравнение вариантов компоновки балочной клетки.
1.2.1 Нормальная компоновка.
Рис. 3 Нормальная схема компоновки
Определяем количество пролётов балок настила на длину главной балки.
;
мм;
- грузовая площадь между балками настила.
Подбираем сечение балки настила. Определяем нормативное значение полной нагрузки: ,
где кПа – собственный вес настила.
Тогда кН/м
Определяем расчётное значение полной нагрузки
кН/м, где
γfн=1,05 – коэффициент надёжности по нагрузки для стали
γfр=1,2 – коэффициент надёжности по нагрузке для перекрытий
Определяем изгибающий момент от расчётной нагрузки:
кН·м
В=5500 мм- расчётный пролёт
Проверяем по 1-й группе предельных состояний несущую способность
γc=1 – коэффициент условия работы
W – момент сопротивления
Rу- расчётное сопротивление стали по пределу текучести
По условию эксплуатации балку относим к 3 группе. Принимаем марку стали 18КП(С-235) Rу= 230 МПа=23 кН/м2
см3
Из сортамента выбираем сечение I 35 Б1 IХ=10060 см4
Wх=581,7 см3 qбн= 38,9 кг/ м
Проверка жёсткости сечения по 2-й группе предельных состояний
жёсткость балки настила обеспечена
Расчёт расхода металла
кг/м2
1.2.2 Усложнённый вариант компоновки
Рис. 4 Усложнённый вариант компоновки
Назначаем м.
Рассчитываем количество пролётов
.
Шаг балок настила
м.
Производим подбор балок настила:
кН/м
кН/м
Определяем изгибающий момент от расчётной нагрузки:
кН·м
Проверяем несущую способность по 1-й группе предельных состояний
W=М/( С1· Rу· γs)=10706/(1,1·23·1)=423,16cм3
Из сортамента выбираем сечение I 30Б1 IХ=6328 см4
Wх=427 см3 qбн= 32,9 кг/ м
Проверка жёсткости сечения по 2-й группе предельных состояний
жёсткость балки настила обеспечена
Подбор сечения вспомогательной балки
кН/м
кН/м
Определяем изгибающий момент от расчётной нагрузки:
кН·м
Проверяем по 1-й группе предельных состояний несущую способность
Из сортамента выбираем сечение I 70Б1 IХ=125930 см4
Wх=3645 см3 qбн= 129,3 кг/ м
Проверка жёсткости сечения по 2-й группе предельных состояний
жёсткость балки настила обеспечена
Расчёт расхода металла
Вывод:
Расход материала в нормальной компоновке меньше и по трудоёмкости менее сложен, чем усложнённый, поэтому выбираем нормальный вариант компоновки.
2 Расчёт и конструирование главной балки
2.1 Расчётные нагрузки и усилия.
Нагрузка на наиболее нагруженные балки по средним осям
кН/м
кН/м
кН·м
кН
Определяем группу стальных конструкций
Сварная главная балка относится ко II – группе конструкций. Для II группы выбираем сталь класс С-245 (18пс)
RУ=220 кН/см2
2.2 Компоновка сечения
Рис. 5 Поперечное сечение главной балки
см3
где γс – коэффициент условия работы
Определяем высоту сечения
1) минимальная высота сечения из соображения жёсткости при допустимом прогибе (n0=150)
м
2) оптимальная высота
см.
где λw – гибкость стенки
Принимаем λw=125
3) предельная высота сечения главной балки определяется из обеспечения заданной строительной высоты перекрытия
см
78