Файл: Расчет конструкции балочной клетки.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерациифедеральное государственное автономное образовательное учреждениевысшего образования«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»ВЫСШАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

По дисциплине		Металлические конструкции, включая сварку
На тему	Расчет конструкции балочной клетки

			Выполнил обучающийся: Балдин Алексей Игоревич
			Специальность: 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений
			Курс: 4
			Группа: 271808
			Руководитель: Губенко Людмила Александровна, доцент
Отметка о зачете
		(отметка прописью)			(дата)
Руководитель					Л.А. Губенко
		(подпись руководителя)

---

Архангельск 2021ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙЛИСТ ЗАДАНИЯСОДЕРЖАНИЕ1 Выбор схемы балочной клетки 1.1 Нормальная балочная клеткаНормальная балочная сетка (НБК) (рис. 1.1) состоит из колонн, на которые опираются сварные двутавровые главные балки, по которым, в свою очередь, устанавливаются прокатные балки настила. По балкам настила укладывается стальной настил.Рисунок 1.1 – Нормальная балочная клеткаШаг балок настила a = 0,6-1,6 м, при этом балка настила не ставится в середине ее пролета.Толщину стального настила определяем с учетом жесткости по формуле , (1.1.1)где l_н – пролет настила, м, для нормальной балочной клетки принимаем l_н= 1,6 м;t_н – толщина настила, м;n₀ – величина, обратная предельной деформации, n₀ = 200; E₁ – приведенный модуль упругости стали с учетом поперечной деформации, E₁ = 2,26⋅10⁸ ;p_n – временная нормативная нагрузка, p_n = 28 ; .Толщина настила для нормальной балочной клетки (1.1.2) 0,0220 м = 22 ммВ соответствии с ГОСТ 19903 – 74^* принимаем t_н1=22 мм.Расчетная схема балки настила приведена на рис. 1.2. Рисунок 1.2 – Расчетная схема балки настилаПодбор сечения балки настила осуществляется следующим образом.Нагрузки на балку настила:- нормативная нагрузка (на 1 м)q^н = 1,02 ∙ (t_н1 ∙ ρ_ст + p_n) ∙ a (1.1.3)где 1,02 – коэффициент, учитывающий собственный вес балки;ρ_ст – плотность стали, ρ_ст = 7825 = 78,2 ;p_n – нормативная нагрузка,

---

;

a – ширина грузовой площади, равная шагу балок настила a = 1,6 м;

30,31

- расчетная нагрузка

(1.1.4)

где γ_f1 – коэффициент надежности по материалу для стали, γ_f1 =1,05;

γ_f2 – коэффициент надежности по временной нагрузке, γ_f2 =1,2.

36,11

Максимальный изгибающий момент

M_max = (1.1.5)

136,54 .

Требуемый момент сопротивления балки настила из условия прочности на изгиб

(1.1.6)

Где R_y – расчетное сопротивление по пределу текучести, R_y = 24,5 кН/см²;

с – коэффициент пластичности.

506,64 см³.

По сортаменту подбираем двутавр № 33 с характеристиками: J_x= 9840 см⁴, W_x =572 см³, вес 1 пог. м балки настила m₁ = 42,2 кг.

Проверка жесткости (прогиба балки):

< (1.1.7)

где – относительная предельная деформация;

– модуль упругости, кН/см².



Расход материала по варианту 1:

(1.1.8)

198,525 кг/м².

1.2.1 Усложнённая балочная клетка №1

По главным балкам с шагом b = 2 м укладываются вспомогательные балки. По вспомогательным балкам с шагом a'=0,8 м.

---

Необходимые условия:1) b > a;2) a'< a. Условия выполняются. Эскиз усложненной балочной клетки №1 (УБК №1) приведён на рисунке 1.3.Рисунок 1.3 – Усложненная балочная клетка №1Толщина настила для усложненной балочной клетки №1 принимаем, используя предыдущие расчеты, из пропорции 8: (1.2.1)Выразим (1.2.2)где l_н2 – пролет настила для УБК, l_н2 = 0,6м. м,В соответствии с ГОСТ 19903-74* [2, п. 2.6] принимаем t_н2 = 8,5 мм. 1.2.1 Подбор сечения балки настилаОпределяем нагрузки на балки настила:- нормативная нагрузка рассчитывается по формуле : , (1.2.3) кН/м.- расчётная нагрузка рассчитывается по формуле : (1.2.4) кН/м.Максимальный изгибающий момент определяется по формуле 1.1.5: кН/м.Требуемый момент сопротивления балки настила из условия прочности на изгиб определяется по формуле 1.1.6: см³.По сортаменту подбираем двутавр № 12 с характеристиками: J_x= 350 см⁴, W_x = 58,4 см³, вес 1 пог. м балки настила m₂ = 11,5 кг.Проверка жёсткости (прогиба балки) по условию 1.1.7: .Данная балка удовлетворяет требованиям деформативности. 1.2.2 Подбор сечения вспомогательных балок для усложнённой балочной клетки №1- нормативная нагрузка рассчитывается по формуле: (1.2.5)

---

69,26 кН/м;

- расчётная нагрузка рассчитывается по формуле:

(1.2.6)

82,80 кН/м.

Максимальный изгибающий момент определяется по формуле 4:

кН/м.

Требуемый момент сопротивления балки настила из условия прочности на изгиб определяется по формуле 5:

см³.

По сортаменту подбираем двутавр № 45 с характеристиками: J_x= 27696 см⁴, W_x = 1231 см³, вес 1 пог. м балки настила m₃ = 66,5 кг.

Проверка жёсткости (прогиба балки) по условию 6:

.

Данная балка удовлетворяет требованиям деформативности.

Определяем расход материалов по УБК по формуле 13:

(1.2.7)

кг/м².

1.3.1 Усложнённая балочная клетка №2

По главным балкам с шагом b = 4 м укладываются вспомогательные балки. По вспомогательным балкам с шагом a'=0,6 м

Необходимые условия:

1) b > a;

2) a'^< a.

Условия выполняются. Эскиз УКБ №2 приведён на рисунке 1.4.



Рисунок 1.4 – Усложненная балочная клетка №2

Толщина настила для усложненной балочной клетки №2 принимаем, используя предыдущие расчеты, из пропорции 1.2.2:

м,

В соответствии с ГОСТ 19903-74* [2, п. 2.6] принимаем t_н2 = 8,5 мм.

1.3.1 Подбор сечения балки настила

Определяем нагрузки на балки настила:

- нормативная нагрузка рассчитывается по формуле :

, (1.3.1)

кН/м.

- расчётная нагрузка рассчитывается по формуле :

(1.3.2)

кН/м.

Максимальный изгибающий момент определяется по формуле 1.1.5:

---