Компоновка балочной клетки. Расчёт настила. Расчет центрально-сжатой колонны

1.  Компоновка балочной клетки.

Согласно рекомендации при В > 4м, принимаем балочную клетку усложненного типа.

2.  Расчёт настила.

2.1 Выбор марки стали для настила

Принимаем сталь С235 (табл. 50/1/)

R_yn=235МПа; R_un=360МПа; R_y=230МПа; R_u=350МПа; (табл.51/1/)

2.2 Сбор нагрузок

Наименование нагрузки

Нормативные нагрузки, кН/м²

γ_{f  (п.2/2/)}

Расчетные нагрузки, кН/м²

1. Собственный вес настила, t_н=14мм, γ_н=7850 кг/м³

1,099

1,05

1,15

2. Вес защитного слоя, t_з=80мм, γ_з=2300 кг/ м³

1,84

1,2

2,208

3. Полезная нагрузка

16,9

1,2

20,28

∑q^н=19,839

∑q=23,638

2.3 Определение параметров настила

Пролет определяем по формуле: (а/t_н) ≤ [а/t_н ] = 4n₀/15 (1+72Е₁/n₀⁴∑q^н) =

   Е₁=Е/(1 – ν²) = 2,06×10⁵/(1 – 0,3²) =2,26×10⁵

Е = 2,06×10⁵МПа (табл.63/1/); назначаем t_н = 14мм

а/0,014 ≤ 40,054, отсюда а ≤ 0,56м;

Принимаем а = 0,5м.

КР 2903 – АД 2511

Лист

2

2.4 Проверка прочности настила и расчет сварных швов, крепящих настил

Нагрузка не превышает 50 кН/м², предельный относительный прогиб стального настила принимается не более [1/50] согласно табл.40/1/, следовательно, прочность настила обеспечивается.

Рассчитываем сварной шов, крепящий настил:

Действующее на единицу длины сварного шва усилие:

Расчёт катета сварного шва.

Принимаем полуавтоматическую сварку, выбираем сварочную проволоку Св – 08Г2С диаметром d = 1,4мм (табл.55/1/).

Расчет катета сварного шва при разрушении по металлу шва:

l_w = 1м; b_f = 0,9 (табл.34/1/); g_wf = 1(п.11.2/1/); R_wf = 200МПа (табл.56/1/); g_c = 1 (табл.6/1/)

Расчет катета сварного шва при разрушении по металлу границы сплавления:

b_z = 1,05 (табл.34/1/); g_wz = 1 (п.11.2/1/); R_un = 410МПа; R_wz = 0,45×R_un = 0,45×410 = =184,5МПа (табл.56/1/).

При толщине настила 14мм, согласно табл.38/1/ принимаем к_f  = 6мм.

Окончательно принимаем а = 0,5м, t_н = 14мм, к_f  = 6мм.              

3.  Расчет балок настила.

3.1 Выбор марки стали для балки

Балка настила относится ко 2 группе конструкций. Принимаем марку стали ВСт3сп (табл.50/1/).

R_yn=255МПа; R_un=380МПа; R_y=250МПа; R_u=370МПа; (табл.51/1/); R_s = =0.58×R_yn/γ_m  (табл.1/1/); где γ_m = 1.025 (табл.2/1/); R_s = 0,58×255/1,025 = =144,3МПа

3.2 Выбор расчетной схемы балки

Принимаем двухпролетную расчетную схему балки.

Согласно рекомендациям принимаем В₁ = 3м.

КР 2903 – АД 2511

Лист

3

3.3  Сбор нагрузок на настил

Определяем нормативную погонную нагрузку:

q_б^н = (1,02 – 1,04)∑q^н × а = 1,04×19,839×0,5 = 10,32 кН/м

q_б  =  (1,02 – 1,04)∑q × а = 1,04×23,638×0,5 = 12,29 кН/м

3.4  Статический расчет

Расчетные усилия в балке: изгибающий момент М_max и поперечную силу Q_max в характерных сечениях, определяем по правилам строительной механики.

3.5 Определение требуемого момента сопротивления

Балка настила загружена статической нагрузкой, имеет сплошное сечение, следовательно, ее расчет можно выполнять с учетом развития пластических деформаций, тогда требуемый момент сопротивления:

γ_с = 1,0 (табл.6/1/); с = 1,12 (табл.66/1/)

3.6 Выбор типа профиля и номера проката

Принимаем по сортаменту профиль [ 14, ГОСТ 8240 – 89

W_x = 70,2 см³  > W_тр = 16,64 см³

Геометрические характеристики сечения:

Y_x = 491 см⁴ 

ρ = 12,3 кг/м

b = 58 мм

t = 8,1 мм

s = 4,9 мм 

S_x = 40,8 см³

A = 15,6 см²

R = 8мм

 

                                                                                                                                                                                                    

КР 2903 – АД 2511

Лист

4

3.7  Проверка балки по первой группе предельных состояний

Прочность по нормальным напряжениям:

 

Недонапряжение:

Прочность по касательным напряжениям:

 

Недонапряжение:

Так как балка неразрезная, следовательно, производим проверку балки на одновременное действие нормальных и касательных напряжений на опоре:

Недонапряжение:

                                     

3.8 Проверка балок по второй группе предельных состояний:

Жесткость балок обеспечивается, если выполняется условие:

                       , где [f/B] = 1/250 (табл.40/1/)

Прогиб определяем по правилам строительной механики от действия нормативной нагрузки.

f/B = 0.0034 < [f/B] = 0.004

Вывод: жесткость балки обеспечена.

3.9 Проверка балки на общую устойчивость:

Так как нагрузка передаётся через сплошной жесткий металлический настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный при помощи сварного шва, проверка на общую устойчивость может выполняться согласно пункту 5.16/1/.