ПРИМЕР РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РАБОЧЕЙ ПЛОЩАДКИ
Исходные данные:
Размеры площадки в плане – 45х18 м
Шаг колонн в продольном направлении - 15 м
Шаг колонн в поперечном направлении – 6 м
Отметка верха настила – 7,5 м
Максимальная строительная высота перекрытия hстр = 1,9 м
Временная нормативная равномерно-распределенная нагрузка – 20 кН/м2
Материал конструкций:
настила – сталь С 235
балок настила и вспомогательных балок – сталь С 235
главных балок – сталь С 255
колонн – сталь С 245
фундаментов – бетон класса В 10
Допустимые относительные прогибы:
- 1/150 l для настила,
- 1/250 l для балок настила и вспомогательных балок,
- 1/400 l для главной балки.
Рассматриваются два типа сечения колонн – сплошная и сквозная колонны.
ВЫБОР ТИПА БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ
Рассмотрим два варианта балочной клетки (нормального и усложненного типа) со стальным настилом.
ВАРИАНТ 1. Нормальный тип балочной клетки (рис.1).
Основной задачей первого варианта является установление рационального расстояния между балками настила, которое определяется несущей способностью настила и обычно принимается в пределах 0,6 -1,6 м. Принятое расстояние между балками должно быть кратно шагу колонн в продольном направлении.
Вначале выполняется расчет настила. Простейшая конструкция настила состоит из стального листа, уложенного на балки и приваренного к ним (рис. 2).
Толщину настила не рекомендуется принимать менее 6 мм, так как возрастает число балок настила, что резко увеличивает трудоемкость перекрытия [1].
|
|
Рисунок 1- Нормальный тип балочной клетки
Поэтому для настила следует использовать листы:
- толщиной 6 - 8 мм при нагрузке q£10 кН/м2;
- 8 - 10 мм при 11£q£20 кН/м2;
- 10 - 12 мм при 21£q£30 кН/м2;
- 12 - 14 мм при q > 30 кН/м2.
Приварка настила к балкам делает невозможным сближение опор настила при его прогибе под нагрузкой, что вызывает в нем растягивающие цепные усилия Н, улучшающие работу настила в пролете (рис.2). Приварка защемляет настил, создавая опорные моменты, и снижает моменты в пролете настила под нагрузкой. Однако в запас жесткости защемление обычно не учитывают и принимают опирание настила шарнирно-неподвижным, считая, что в опорном сечении может образоваться пластический шарнир.
При нагрузках, не превышающих 50 кН/м2, и предельном относительном прогибе не более 1/150 пролета прочность шарнирно закрепленного по краям стального настила будет обеспечена и его надо рассчитывать только на прогиб.
Рисунок 2 - Плоский стальной настил: а – опирание настила на балки;
б – расчетная схема
В соответствии с заданной временной нагрузкой q = 20 кН/м2 назначаем толщину настила tн = 10 мм.
|
|
Определяем длину (пролет) настила по формуле:
,
где l/tн - искомое отношение пролета настила к его толщине; n0 = [l/f] = 150 – величина обратная заданному относительному прогибу настила; q - нормативное значение нагрузки на настил из табл.3.
кН/см2
где E - модуль упругости стали, равный 2,06x104 кН/см2 ;
V - коэффициент Пуассона, для стали равный 0,3.
l = tнх104 =1х104 = 104 см.
Принимаем шаг балок настила 1 м, что кратно длине главной (сварной) балки.
Определяем растягивающую настил силу Н, на действие которой проверяются сварные швы настила:
где gf - коэффициент надежности по нагрузке [3], равный 1,2.
кН/см
Расчет угловых швов производим по двум сечениям:
по металлу шва
по металлу границы сплавления
При выполнении условия bf Rwf < bz Rwz расчет можно производить только по первой формуле.
По табл. 39[2] Bf = 0,7, Bz = 1,0
По табл. 4 и В.5 [2] Rwz = 0,45Run = 0,45х360 = 162 МПа
По табл.Г.2 прил.Г[2] Rwf =180 МПа для стали С 235 и электродов Э42
0,7х180= 126 мПа< 1,0х162 = 162 мПа
Следовательно:
см
По табл.3 окончательно принимаем минимально допустимое значение Кf = 4 мм (для механизированной (полуавтоматической) сварки) в зависимости от толщины более толстого из свариваемых металлов.
|
|
Определяем вес 1 м2 настила толщиной 1 см : g = 0,785 кН/м2.
РАСЧЕТ БАЛКИ НАСТИЛА
Принимаем расчетную схему балки настила (рис.3) и собираем нагрузку на балку с грузовой площади шириной а = 1 м (принятый шаг балок настила).
Вычисляем нагрузки, учитывая собственный вес балки коэффициентом 1,02:
- нормативная нагрузка
pн = 1,02 (qн + gн) a = 1,02(20 + 0,785)1 = 21,2 кН/м = 0,212 кН/см
- расчетная нагрузка
p = 1,02 (qн gf1 + gн gf2) a = 1,02(20х1,2 + 0,785х1,05)1=25,3 кН/м=0,253 кН/см,
где gf1 и gf2 - коэффициенты надежности по нагрузке и материалу соответственно.
Определяем расчетные значения момента и поперечной силы:
кНм = 11385 кНсм
кН
Рисунок 3- Расчетная схема балки настила
Определяем требуемый момент сопротивления балки с учетом ее упругопластической работы ,
где Сх - коэффициент, принимаемый равным 1,1.
Ry=23кН/см2 - расчетное сопротивление стали С 235 (табл.В.5[2])
см3
По сортаменту подбираем двутавр №30, у которого Wx = 472 см3, I Х = 7080 см4, вес одного погонного метра 0,365 кН, ширина полки 13,5 см.
Проверяем только прогиб, так как Wx =472 см3 > Wmp =450 см3,
2,4 см =
Принятое сечение балки удовлетворяет условиям прочности и прогиба.
Проверку касательных напряжений в прокатных балках при отсутствии ослабления опорных сечений обычно не производят.
|
|
Определяем расход металла на 1 м2 перекрытия (на настил и балки):
gcm = 0,785 + 0,365/1= 1,15 кН/м2 (0,365 – вес одного погонного метра балки настила ,кН; 1 – принятый шаг балок настила а,м).
ВАРИАНТ 2. Усложненный тип балочной клетки (рис.4).
Принимая толщину настила 1 см, как и в первом варианте, назначаем шаг балок настила равным 1,2 м, что кратно шагу колонн в поперечном направлении (количество балок настила на пролёте D должно быть не менее 5, тогда ломаную эпюру моментов можно заменить параболой).
Расстояние между вспомогательными балками назначается в пределах 2-5 м и оно должно быть кратно пролету главной балки. При выборе этого расстояния надо стремиться получить минимальное число вспомогательных балок, причем прокатных (балок также должно быть не менее 5).
Рисунок 4 - Схема балочной клетки усложненного типа
РАСЧЕТ БАЛКИ НАСТИЛА
Приняв расчетную схему балки настила (рис.5), собираем нагрузку с грузовой площади шириной 1,2 м. Нормативная и расчетная нагрузки на балку:
pн = 1,02(qн + gн)a = 1.02(20+0.785)1.2=25.44 кН/м = 0.2544 кН/см
p = 1,02(qн gf1 + gн gf2)a = 1.02(20х1.2+0.785х1.05)1.2=30.38 кН/м
Расчетный изгибающий момент и требуемый момент сопротивления балки:
М=30.38х32/8=34.18 кНм == 3418 кНсм; Wт p =3418/(1.1х23х1)=135.1 см3
Принимаем двутавр №18 Wx =143 см3, Iх=1290 см4, вес 1п.м. 18.4 кг=0.184 кН.
Проверяем прогиб балки, так как прочность удовлетворена выбором
Wx=143 см3>Wтр.
1 см < = 1,2 см
Принятое сечение удовлетворяет требованиям прочности и прогиба.
Рисунок 5 - Расчетная схема балки настила
РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ БАЛКИ.
Нагрузку на вспомогательную балку от балок настила считаем равномерно распределенной, так как число балок настила равно 5. Принимаем расчетную схему (рис.6) и собираем нагрузку на балку с грузовой площади шириной 3 м (шаг вспомогательных балок):
- нормативная нагрузка:
Рн = 1.02(20+0.785+0.184/1.2)3=64.1 кН/м = 0.641 кН/см
- расчетная нагрузка:
Р=1.02[20х1.2+1.05 (0.785+0.184/1.2)]3 = 76.45 кН/м
Определяем расчетный изгибающий момент и требуемый момент сопротивления:
М = 76.45х62/8 = 344 кНм = 34400 кНсм
Wтp =34400/(1.1х23х1) = 1360 см3
Принимаем двутавр №50 Wx =1589 см3, Iх = 39727 см4, вес 1 п.м. 78.5 кг = 0.785 кН.
Проверяем балку на прогиб, так как прочность ее обеспечена (Wx>Wtp):
1,32 см < = 2,4 см
Принятое сечение балки удовлетворяет требованиям прочности и прогиба, проверку общей устойчивости вспомогательной балки условно не делаем.
Рисунок 6 - Расчетная схема вспомогательной балки
Определяем суммарный расход металла по второму варианту:
gCT=0.785+0.184/1.2+0.785/3 = 1.2 кН/м2
Технико - экономические показатели по нормальному и усложнённому типам балочной клетки заносим в таблицу 1.
Таблица 1- Технико-экономические показатели вариантов балочной клетки
Показатели | 1 вариант | 2 вариант |
Расход стали, кН/м2 | 1,15 | 1,2 |
Трудоёмкость монтажа (число прокатных балок на ячейку 15x6м) | 15 | 30 |
На основании данных таблицы принимаем нормальный тип балочной клетки, так как он экономичнее по расходу стали и трудоемкости (в связи со значительно меньшим количеством элементов).
Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 188; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!