Пояснительная записка на курсовую работу "Балочная клетка из стали", страница 2

E₁=E/(1-m²)=2.06•10⁵/(1-0.3²)=2.264•10⁵ MПа,

где Е – модуль упругости, МПа;

m - коэффициент Пуассона.

Вычисляем величину нормативной нагрузки q_н^н.

По исходным данным и по [3, табл. 2] назначаем толщину настила t_н=12 мм.

Нормативная нагрузка на 1 м² от настила находится как произведение веса    1 м³ стали на толщину настила в м, т.е.

q_q^н=P_g•t_н ,

где q_q^н – постоянная нормативная нагрузка, кН/м²;

Р_g=78.5 кН/м³ – вес 1 м³ стали;

t_н – толщина настила, мм.

q_q^н=78.5•0.012=0.942 кН/м²

 Тогда q_н^н=q_q^н+q_p^н ,

где q_p^н – временно-длительная нагрузка, кН/м²,

q_н^н=0.942+32.40=33.342 кН/м².

Подставив выше рассчитанные значения в формулу (1.1) получаем

l/t_н=4•150/15• (1+72•2.264•10⁵•10⁶/150⁴•33.342•10³)=78.63,

по графику [2, рис.7.6.] l/t_н=85.

Принимаем предельное значение l/t_н»85.

Предельный пролет настила

l=85•t_н=85•1.2=102 см.

Фактический пролет настила l_ф назначим 975 см. Это ближайший размер к 102, который целое раз уложится на вспомогательной балке.

l_ф/t_н=0.975/1.2=0.8125, что не больше предельного значения l/t_н.

Расстояние между вспомогательными балками назначается величиной            ( 2…5) м.

При членении главных балок на два равных отправочных элемента рекомендуется не размещать вспомогательную балку в центре главной балки.

Компоновочная схема балок приведена на рис. 1.2.

    

2.1.2 Расчет балки настила

Расчетная схема балки настила приведена на рис. 2.1.

                          

Величины расчетных и нормативных нагрузок согласно [3] определяются по формулам:

q_бн=l_ф•(q_q^н•g_fq+q_p^н•g_fp),        (2.1); 

q_бн^н=l_ф•(q_q^н+q_p^н),                 (2.2);

где q_бн – расчетная нагрузка на балку настила, кН/м²;

q_бн^н – нормативная расчетная нагрузка на балку настила, кН/м²;

g_fq=1.05 – коэффициент надежности по постоянной нагрузке; 

g_fp=1.2 – коэффициент надежности по временно-длительной нагрузке;

q_q^н, q_p^н – постоянная и временные нормативные нагрузки соответственно;

l_ф=975см – фактический пролет настила.

Для выбора профиля из сортамента следует определить требуемый момент сопротивления W_min и требуемый момент инерции I_min. Их величины определяются из условия обеспечения прочности и жесткости балки [2] по формулам:

W_min=M/(R_y•g_c),                         (2.3);

I_min=5/384•q_бн^н•с⁴•1/(Е•[f]),           (2.4),

где M – расчетный момент, кН•м;

R_y – расчетное сопротивление стали по пределу текучести по

[1, табл. 51],

R_y=365 МПа=36.5 кН/см²;

g_с – коэффициент условия работы по [1, табл. 6], g_с=1;

с – пролет балки, м;

Е – модуль упругости, Е=2.06•10⁵ МПа=2.06•10⁴ кН/см²;

[f] – нормируемый прогиб по [1, табл. 40], [f]=с/200;

формула (3.4) справедлива только для расчетной схемы рис. 3.1.

По формулам (2.1), (2.2), (2.3), (2.4) получаем:

q_бн=0.975•(0.942•1.05+32.40•1.2)=38.87 кН/м;

q_бн^н=0.975• (0.942+ 32.40)=32.5 кН/м=0.325 кН/см;

М=q_бн•с²/8=38.87•(2.1)²/8=21.43 кН•м=2143 кН•см;

W_min=2143/(1.1•38)=58.7 см³;

I_min=5/384•0.325•(210)³•200/(2.06•10⁴)=380.5 см⁴.

По сортаменту принимаем двутавр №14 по ГОСТ 8239 – 72 с

I_x=572 см⁴, W_x=81.7 см³, средней толщиной полки t= 7.5 мм, массой одного погонного метра P₁=13.7 кг/м.

2.1.3 Расчет вспомогательной балки

Вспомогательная балка рассчитывается на прочность по нормальным напряжениям (изгибным и местным), жесткость, общую устойчивость. В ряде случаев может проверяться прочность по касательным напряжениям.

Балки настила передают нагрузку на вспомогательные балки. При числе балок настила 5 и более допускается принимать нагрузку от них равномерно распределенной [3].

Расчетная схема вспомогательной балки и ее расчет аналогичны рассмотренной на рис. 2.1.

Расчетная и нормативные нагрузки определяются по формулам (2.1) и (2.2) с заменой в них шага балок настила на шаг вспомогательных балок рис. 3.1и дополнительном учете нагрузки от балок настила G_бн/l_ф,

где G_бн – вес 1метра балки настила, G_бн=0.137 кН/м.

q_вб=с•[(q_q^н+G_бн/l_ф) •g_fq+q_p^н•g_fp]=