Расчет балочной клетки металлоконструкции здания (продольный шаг колонны – 17м, строительная высота перекрытия не более – 1,6м), страница 2

Для дальнейшего расчета принимаем  I №27.

Соотношение площадей пояса и стенки для двутавра:

По интерполяции находим с (табл.66):

Проверяем напряжения

, прочность обеспечена.

1.3 Сравнение вариантов

Тип сопряжения при заданной высоте площадки можно установить имея высоты балок.

Высоту главной балки найдем по формуле  см

,   ,     кН¤м

 кН×м

см³

см, сопряжение балок в одном уровне.

Подсчитываем расход стали, кг/м², на прокатные балки и ребра:

Для нормальной балочной клетки с плоским настилом:

m_б=24/1,0=24 кг/м²,

m_н=7850×(1×1×0,014)=109,9 кг/м²,

m=133,9 кг/м²

Количество сварных швов, м/м², для крепления настила к балкам двумя швами:  m_б=2/b=2/1,0=2,0 м/м²

Для нормальной балочной клетки с ребристым настилом:

m_б=31,5/1,5=21 кг/м²,

m_н=7850×(1×1×0,014)=109,9 кг/м²,

 кг/м²

m=140,79 кг/м²

Количество сварных швов, м/м², для крепления настила к балкам двумя швами:  m_б=2/b=2/1,5=1,67  м/м²

Количество сварных швов, м/м²  для крепления ребер к настилу одним швом:  m_r=1/b_r=1/1,0=1 м/м²

Таблица1.Сравнение вариантов

Вари-ант	Тип балочной клетки и настила	Масса площадки, кг¤м2	Число узлов сопр-й на секцию	Длина сварных швов на 1м2площадки, м
			В одном уровне	По бал-кам насти-ла	По реб-рам насти-ла	Все-го свар-ных швов
1	Нормальный тип с плоским настилом	133,9	34	2,0	-	2,0
2	Нормальный тип с ребристым настилом	140,79	22	1,67	1,0	2,67

Из рассматриваемых вариантов к дальнейшим расчетам принимаем нормальный тип балочной клетки с плоским настилом т.к. он обладает меньшей массой.

1.4 Проверочные расчеты элементов балочной клетки

Выполняются с целью проверки прочности и жесткости балок. Нагрузка на каждый элемент подсчитывается в табличной форме.

Таблица 2. Нагрузки на второстепенную балку, кПа

Нагрузки	Нормативная нагрузка	Коэффициент перегрузки	Расчетная нагрузка
Постоянная: cобственный вес настила ( t=14мм ) cобственный вес балок ( двутавр №22 ) Временная: Полезная	1,1 0,24 30	1,05 1,05 1,3	1,16 0,252 39
Итого	31,34		40,412

Находим суммарную погонную нагрузку:

 кН¤м

 кН×м

Проверка прочности балки в упругой стадии:

,

 МПа, прочность обеспечена,  g_с=1,1

Проверка прочности в пластической стадии работы изгибаемых балок:

, где  с=1,09 (по таблице 66)

МПа, прочность обеспечена.

Относительный прогиб должен удовлетворять условию:

,  I_x=2550 см⁴

Сечение второстепенной балки удовлетворяет условию прочности и жесткости.

2. Проектирование главной балки

2.1 Определение нагрузок и расчетных усилий

Давление второстепенных балок:

,

где q_вб - расчетная погонная нагрузка на второстепенную балку;

      l_вб – пролет второстепенной балки.

кН

Так как число регулярно расположенных грузов более пяти, узловую нагрузку заменяем равномерно распределенной:

кН/м;

 кН×м;

 кН

2.2 Компоновка сечения главной балки

Вычисляем минимальную высоту главной балки из условия требуемой жесткости, см:

,

где  R_y – расчетное сопротивление стали, Мпа;

l – пролет балки, см;

 - величина обратная предельному прогибу, для главных балок рабочих площадок равная 400.

м = 130см.

Определяем толщину стенок из условия ее прочности на срез на опоре балки:

,

где R_s – расчетное сопротивление стали срезу, R_s=133,4Мпа.

              H_w – высота стенки, h_w =h-(4-5)=143.2-4=139,2см, принимаем h=140

см³

см,

м.

Принимаем t_w=10мм.

Из условия постановки только поперечных ребер:

,

см.

Принимаем t_w=10мм.

Оптимальную высоту балки находим из условия минимума массы

,

где k=1,15 - для балок постоянного сечения по длине;

W_тр – требуемый момент сопротивления для изгибающего момента в середине балки     см³

см

Принимаем h_опт=1600мм.

Площадь сечения одного пояса находим из выражения для момента инерции площади поясов балки:

,

где  ;     t_f=2-3;      h=h_w+2t_f=140+2×2=144см.

 см⁴

 см².

Ширину пояса назначаем в пределах

см,           см ( широкополосная универсальная сталь ГОСТ82-70)

тогда толщина пояса     см,            t_f=4,0 cм.

A_f=4,0×25=100 см².

Проверка местной устойчивости     ,       m=29,9 ( таблица 9 [1] )

 местная устойчивость обеспечена.

Площадь поперечного сечения балки пролетом свыше 12м к опорам уменьшают для снижения массы.

, м,

 кН×м

 см³.

Площадь одного пояса  см².

Ширина балки должна быть не менее       см,

Т.к. cм, то принимаемсм.