Файл: Исходные данные Шаг колонн в продольном направлении А, м 15.doc

1. 
   Исходные данные
   

1. Шаг колонн в продольном направлении А, м: 15

2. Шаг колонн в поперечном направлении В, м: 5

3. Габариты в плане: 3Ах3В

4. Отметка верха настила, м: 8

5. Строительная высота перекрытия, м: не ограничена

6. Временная равномерно распределенная нагрузка- q, кН/м²: 24

7. Материал конструкций: настила – сталь С235

Балок настила и вспомогательных – сталь С255

Главных балок – сталь С275

Колонн – сталь С255

Фундаментов – бетон класса В12,5

8. Допустимый относительный прогиб настила: 1/150

2. 
   Выбор схемы балочной клетки
   

В зависимости от заданной нагрузки (q=24 кН/м²) и относительно прогиба (f/e=1/150) определим наибольшее отношение пролета настила к его толщине l_н/t_н.

Цилиндрическая жесткость настила Е₁, при коэффициенте Пуассона =0,3 равна:

кН/см²; ;



Для настилов следует использовать листы толщиной 8-12 мм. При 21q30 кН/м². Следовательно при q=24 кН/м² принимаем t_н=10 мм. Тогда l_н=9410=940 мм и возможный шаг балок настила а₁=1м или а₂=0,8м.

Схема сопряжения балок

Схема балочной клетки №1

Схема балочной клетки №2

Примем t_н=10 мм. Тогда l_н=900 мм, а шаг балок настила a=1 м. Схема балочной клетки №1

После компоновки вариантов выполняется расчет балок по каждому из вариантов в следующей последовательности:

• 
  определение нормативных нагрузок;
  
• 
  определение расчетных нагрузок с учетом коэффициента перегрузки для временной нагрузки n_р=1,2; для собственного веса стальных конструкций n_q=1,05;
  
• 
  расчет балок настила и вспомогательных с учетом развития пластических деформаций на прочность и проверка их прогибов по формулам
  

---

Предельный относительный прогиб для балок настила и вспомогательных

После расчета балок варианты сравниваются по расходу стали или по стоимости.

2. 
   Расчет балок настила и сравнение вариантов
   
   1. 
      По схеме балочной клетки №1
      

Определяем вес настила зная что 1 м² стального листа толщиной 10 мм весит 78,5 кН = 7850 кг/м³.

Толщина настила – 10 мм

Вес настила: кН/м²

30,22кН/м²

25,28 кН/м²

94,44 кНм

373,3 см³

По сортаменту находим такой двутавр, чтобы W_x W_треб:

-принимаем двутавр № 30 (по ГОСТ 8239-89) W_x=472 см³, I_x=7080 см⁴, вес g=36,5 кг/м, h=300 мм, b=135 мм.

Проверяем прогиб по формуле:

так как W_т=373,3 см³W_x=472 см³

см

Расход материала, кг/м²

кг/м²

2. 
   По схеме балочной клетки №2
   

Толщина настила – 8 мм

Вес настила кН/м²

24,04 кН/м²

20,09 кН/м²

75,13 кНм

---

296,94 см³

По сортаменту находим такой двутавр, чтобы W_x W_треб:

-принимаем двутавр № 27 (по ГОСТ 8239-89) W_x=371 см³, I_x=5010 см ⁴, вес g=31,5 кг/м, h=270 мм, b=125 мм.

Проверяем прогиб по формуле:

так как W_т=296,94см³W_x=371 см³

см

Расход материала, кг/м²

кг/м²

По расходу материала выгоднее второй вариант, но с целью уменьшения количества монтажных элементов и уменьшения трудоемкости монтажа принимаем к дальнейшему расчету 1-й вариант.

Определим силу растягивающую настил:

кН/см;

Расчетная толщина углового шва, прикрепляющего настил к балкам, выполнено полуавтоматической сваркой в нижнем положении.

Определим катет сварного шва:

см, принимаем К_Ш=5мм.


4. Расчет и конструирование главной балки

4.1. Расчетная схема. Расчетные нагрузки и усилия

Схема к определению нагрузки на главную балку

Расчетная схема и усилие в главной балки
В ысоту главной балки целесообразно назначить близко к оптимальной и кратной 100 мм при соблюдении условия Минимальная высота определяется из условия обеспечения предельного прогиба - не более при полном использовании расчетного сопротивления материала по формуле:



При расчете с учетом пластических деформаций h

---

_min увеличивается умножением на коэффициент С₁ . Оптимальная высота определяется по формуле:



При этом гибкость стенки целесообразно применять равной 120…150

( меньше значение при больших R), принимаем ;

128,27 кН/м

153,04 кН/м

Определяем расчетный изгибающий момент в середине пролета:

4304,25 кНм= 430425 кНсм

Поперечную силу на опоре:

1147,8 кН

Требуемы момент сопротивления:

16554,81 см³

R=26 кН/см² (т.к. сталь главной балки С275, и толщина поясных листов до 20 мм)

Определяем оптимальную высоту балки, предварительно задав ее высоту 1,5 м, а толщина стенки 11,5 мм. Принимаем толщину стенки 12 мм

147,8 см.

Минимальную высоту определяем по формуле:

132,23 см

Строительная высота – не ограничена.

Принимаем h=1,5 м, что больше h_min и h_опт
4.2. Подбор сечения главной балки

Подбор сечения главной балки состоит из следующих этапов:

Из:

а) условия прочности на срез

б) местной устойчивости (без продольных ребер жесткости)

в) опыта проектирования

Толщина стенки

Полагая, что t_п=2см; h_ст=h-2 t_п =150-22=146см; R_S=150 МПа=15кН/см ² (для стали С275):

а) 0,63 см

---

7 мм;

б) 0,94 см =9,4 мм;

в) 11,5 мм 12 мм;

Принимаем t_ст=12 мм. При этом 121,7, что незначительно отличается от принятого, поэтому пересчет h_опт не требуется.

Определение требуемой площади поясов А_птр

Обеспечивающей необходимый момент инерции сечения по формулам:

а) 1241610,75 см ⁴

б) 311213,6 см ⁴

в) 1241610,75-311213,6=930397,15 см ⁴

84,95 см ²; где h_п - принимаем на 2-3см меньше высоты балки. Принимаем пояса из листа 480х18 мм (по ГОСТ 82-70*). При этом А_п=48*1,8=86,4 см ²
Компоновка сечений с учетом рекомендаций

Желательно учитывать стандартную ширину и толщину листов широкополосной универсальной стали в соответствии с сортаментом, а также зависимость расчетного сопротивления R от толщины листа:

; ; ;

где b_св= b_п/2-t_ст/2=48/2-12/2=24-0,6=23,4; Таким образом, все рекомендации выполнены.

Геометрические характеристики сечения




1260025,57 см ⁴

16800,34 см ³

Проверка прочности:



Недонапряжение:

1,46%<5%

Проверки прогиба балки не требуется, т.к. принятая высота h=1,5м больше h

---