Файл: Расчет конструкции балочной клетки.docx

кН/м.Требуемый момент сопротивления балки настила из условия прочности на изгиб определяется по формуле 1.1.6: см³.По сортаменту подбираем двутавр № 20 с характеристиками: J_x= 1840 см⁴, W_x = 184 см³, вес 1 пог. м балки настила m₄ = 21,0 кг.Проверка жёсткости (прогиба балки) по условию 6:Данная балка удовлетворяет требованиям деформативности. 1.3.2 Подбор сечения вспомогательных балок для усложнённой балочной клетки №2- нормативная нагрузка рассчитывается по формуле: (1.3.3) 118,38 кН/м;- расчётная нагрузка рассчитывается по формуле: (1.3.4) 141,43 кН/м.Максимальный изгибающий момент определяется по формуле : кН/м.Требуемый момент сопротивления балки из условия прочности на изгиб определяется по формуле 5: см³.По сортаменту подбираем двутавр № 60 с характеристиками: J_x= 76806 см⁴, W_x = 2560 см³, вес 1 пог. м балки настила m₄ = 108 кг.Проверка жёсткости (прогиба балки) по условию 6: .Данная балка удовлетворяет требованиям деформативности.Определяем расход материалов по УБК по формуле 14: (1.3.5) 128,51 кг/м².К дальнейшей разработке принимаем вариант с меньшим расходом материала, т.е. УБК №2.2 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ БАЛКИ 2.1 Сбор нагрузокГлавная балка проектируется в виде сварного симметричного двутавра.Рисунок 2.1 – Главная балкаОпределим нагрузки на главную балку.Нормативная нагрузка определяется по формуле:

---

(2.1.1) 179,22 кН/мРасчетная нагрузка определяется по формуле 15: (2.1.2) 213,89 кН/мОпределим максимальный изгибающий момент по формуле: кН·мОпределим максимальную поперечную силу по формуле: (2.1.3) 1711,12 кН.Требуемый момент сопротивления балки настила определим по формуле: см³. 2.2 Выбор высоты главной балкиПоскольку момент сопротивления балки выходит за пределы сортамента, то сечение балки проектируем составное, сварное из трех листов. Рисунок 2.2 – Геометрические характеристики сечения главной балкиВысота главной балки определяется по двум условиям:

1. 
   h≥h_min;
   
2. 
   h≈h_opt;
   

Первое условие обеспечивает жесткость главной балки, второе условие – наименьшую материалоёмкость балки.Минимальная высота балки определяется по формуле: (2.2.1)где l = A – пролет главной балки; – величина, обратная допустимому относительному прогибу главной балки, . смОптимальная высота балки из опыта проектирования определяется по формуле: (2.2.2)где k – коэффициент для сварных балок, k = 1,1t_w – толщина стенки, предварительно принимаем t_w = 1см. смПредварительно принимаем высоту балки по максимальной величине h=175,30 см.

---

Задаемся толщиной поясов t_f = 25 мм, тогда требуемая высота стенки определяем по формуле 19: (2.2.3)h_wтреб=175,3 - 2⋅2,5=170,3 смВ соответствии с ГОСТ 19903-74* на листовую сталь ([1], п.2.6) принимаем высоту стенки h_w=1800 мм. Тогда, окончательная высота балки определяется по формуле : (2.2.4)h=1800+2⋅25=1850мм 2.3 Компоновка сеченияОпределяем толщину стенки из условия прочности на срез по формуле : (2.3.1)где Q_max – максимальная поперечная сила в балке;R_s – расчетное сопротивление стали срезу, R_s = 0,58∙R_y = 14,79кН/см²;h_w– высота стенки балки, см. смПредварительно мы приняли толщину стенки t_w=1см, но так как при расчете на срез мы получили t_w=1 см, значит толщина стенки была принята правильно.Определим момент инерции стенки балки по формуле: (2.3.2) см⁴Определим требуемый момент инерции для всего сечения балки по формуле: ; (2.3.3) см⁴Определим требуемый момент инерции поясных листов по формуле 24: ; (2.3.4) см⁴Определим требуемую площадь поясных листов по формуле 25: , (2.3.5)где h_f – расстояние между центрами тяжести поясных листов. ; (2.3.6)h_f=185-2,5=182,5 смТогда требуемая площадь поясных листов: 111,88 см²Определим требуемую ширину поясных листов по формуле 26: ; (2.3.7) см.Окончательно требуемую ширину пояса принимаем в соответствии с ГОСТ 82-70* на листовую сталь ([2], п.2.8) (кратно 5 мм, при этом не меньше 180 мм) принимаем b

---

_f = 450мм.Для обеспечения устойчивости пояса должны выполняться условия:

1. 
   ;
   
2. 
   ,
   

где b_ef – свес пояса. ; (2.3.8) мм

1. 
   ;
   
2. 
   
   

Условия выполняются, следовательно, окончательная ширина пояса мм.Определим геометрические характеристики принятого сечения по формуле 2.3.9: ; (2.3.9) см⁴ ; (2.3.10) см³Прочность принятого сечения определяем по формуле 2.3.11: ; (2.3.11)Условие прочности выполняется

---

2.4 Изменение сечения главной балки

В целях экономии материала изменением сечения балки в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Изменение сечения производим за счет уменьшения ширины поясов. Изменение сечения производится на расстоянии от опоры Определим изгибающий момент в месте изменения сечения по формуле 2.4.1: ; (2.4.1) кН мОпределим поперечную силу в этом сечении по формуле 2.4.2: ; (2.4.2)Требуемый момент сопротивления измененного сечения определяется с учетом прочности стыкового сварного шва.Расчетное сопротивление шва определяем по формуле 2.4.3: ; (2.4.3) кН/см²Требуемый момент сопротивления измененного сечения определяем по формуле 2.4.4: ; (2.4.4) см³Определим требуемый момент инерции измененного сечения по формуле 2.4.5: ; (2.4.5) см⁴Определим требуемый момент инерции измененного пояса по формуле 2.4.6: ; (2.4.6) см⁴Определим требуемую ширину измененного пояса по формуле 2.4.7: ; (2.4.7) смШирину листа принимаем по ГОСТ 82-70* ([2], п.2.8) см.Должны обеспечиваться два условия:

1. 
   ;
   

---