Файл: Расчет конструкции балочной клетки.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего 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 2021

ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ

ЛИСТ ЗАДАНИЯ

СОДЕРЖАНИЕ


1 Выбор схемы балочной клетки

1.1 Нормальная балочная клетка

Нормальная 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 клетка

Шаг 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 мм

В 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 настила

Подбор 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 №1
Толщина 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 настила

Определяем 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:

---