Розділ 2

Головну балку, номінальним прольотом 6,6 м.(див. план-схему перекриття на рис 1.1), проектуємо із двотаврів з паралельними гранями поличок типу Б і Ш за ГОСТ 26020-83. Сталь класу С245 згідно із завданням на проектування. Балка ГБ – 2 обпирається на металеві колони збоку: через опорні ребра на опорні столики (рис 3.1) колон.

2.1 Обчислення навантаження.

Головну балку розглядаємо як однопрольотну балку з опорами на колонах, яка навантажена зосередженими силами в третинах прольоту. Для обчислення цих сил скористаємося вантажними площами впливу на їх величину (рис 1). Так ширина вантажної площі рівна крокові балок настилу , а довжина – віддалі від осі головної балки до внутрішньої грані стіни Із таблиці 2.1 розрахункове граничне навантаження від власної ваги конструкції підлоги і балки настилу.

Фактичне зведене розподілене навантаження від балки настилу номер 22, якщо її маса становить а крок балок :

Зведене розподілене навантаження від власної ваги головної балки попередньо приймаємо в рекомендованих межах 0,2 – 0,3 кН/м², а саме: Таким чином, розрахункова гранична сила в кожній третині прольоту головної балки, якщо розміри вантажної площі а граничне змінне навантаження становить обчислюємо за формулою:

2.2 Обчислення розрахункового прольоту.

З достатньою точністю попередньо призначаємо висоту перерізу колони.

де H – висота поверху. В нашому випадку, якщо H=3,5м.:

Приймаємо розмір, кратний сортаменту колонних або широкополичних двотаврів, які рекомендуються для колон, тобто

У випадку обпирання головних балок на опорні столики колон (рис 3.1) розрахунковий проліт обчислюємо за формулою:

2.3 Статичний розрахунок головної балки.

Найбільший згинальний момент від розрахункового граничного навантаження – сили :

Найбільша поперечна сила від розрахункового граничного навантаження:

Епюри моментів і поперечних сил:

2.4 Підбір перерізу головної балки з умови міцності за нормальними напруженнями (при дії згинального момента).

Для зварних балок постійного перерізу розрахунок ведемо з урахуванням пружно-пластичної роботи сталі в зоні чистого згину, оскільки поперечна сила в середній третині довжини балки рівна нулю. Приймаючи попередньо для двотаврового перерізу, обчислимо з урахуванням п. 5.18* норм[1] середнє значення коефіцієнта с_1m, який враховує розвиток пластичних деформацій.

Таким чином, для будинку ІІ-го класу відповідальності необхідний момент опору перерізу обчислюємо за формулою:

де для сталі класу С245, якщо припустити товщину листів поличок 2-20 мм.;

- коефіцієнт умов роботи головних балок (табл. 6[1]);

- коефіцієнт надійності за відповідальністю для будинку ІІ-го класу.

За сортаментом вибираємо балковий двотавр номер 35Б2 з наступними характеристиками:

Знаходимо співвідношення

За табл. 66 для двотаврового перерізу знаходимо, інтерполюючи:

Тоді

Перевірку нормальних напружень здійснюємо, виходячи з умови:

Таким чином,

Недонапруження:

2.5 Перевірка міцності головної балки в зоні впливу моментів і поперечних сил.

Як видно з епюр на рис 3.2 в перерізі, розташованому на початку зони чистого згину діють найбільші зусилля: M_max і поперечна сила Q_max. Їхній сумісний вплив на напружений стан перерізу оцінюємо на рівні волокна, що знаходиться на краю стінки (рис 3.3). Перевірку міцності здійснюємо за зведеними напруженнями урахуванням пластичних деформацій. При цьому, перевіривши умову щодо усереднених дотичних напружень:

де - розрахунковий опір сталі класу С245 із умови зрізання.

За формулою 42 Норм [1] приймаємо таким чином, нормальні напруження:

Тоді дотичні напруження на цьому ж рівні, якщо статичний момент площі пояса, який вище краю стінки:

Зведені напруження знаходимо за формулою 33 Норм[1], якщо :

Умова виконується, міцність забезпечена.

2.6 Перевірка головної балки в зоні впливу поперечних сил (в опорному перерізі).

Перевірку міцності здійснюємо на рівні нейтральної лінії перерізу за формулою 29 Норм [1], якщо статичний момент половини перерізу

Умова задовольняється, міцність забезпечується.

2.7 Розрахунок і конструювання опорного ребра головної балки.

Принципове конструктивне вирішення опорного ребра балки у вузлі обпирання на опорний столик колони наведено на рис, а у вузлі обпирання на монолітну опорну подушку – на рис.

Уточнюємо навантаження від головної балки із двотавра номер 35Б2 масою що при ширині вантажної площі що еквівалентно розподіленому поверхневому навантаженню:

що менше від попередньо прийнятої величини

Уточнене значення величини поперечної сили (див. п.3.1):

2.7.1 Розрахунок опорного ребра у випадку обпирання на опорний столик.

Розміри опорного ребра визначимо з умови міцності на зминання його торцевої поверхні. Розрахунковий опір листової сталі класу С245 товщиною 2-10 мм. (табл. 51 Норм [1]) Ширину опорного ребра приймаємо рівною ширині пояса балки (див. сортамент). Тоді необхідна товщина ребра, якщо :

Із конструктивних міркувань товщину опорного ребра головної балки приймаємо не менше, ніж товщина стінки, тобто Остаточно приймаємо

2.7.2 Розрахунок зварних швів прикріплення опорного ребра до стінки балки.

Приймаємо зварювання ручне, електродами типу Е46 для сталі класу С245 (табл. 55* Норм [1]). Розрахунковий опір металу кутового зварного шва (табл. 56* Норм [1]). Розрахунковий опір металу межі сплавлення обчислюємо:

де R_un – нормативний опір листового прокату при товщині деталі до 10мм. із сталі класу С245 (табл. 56* Норм [1]).

Перевіряємо вид роботи швів, виходячи з умови:

Коефіцієнт - для ручного зварювання (табл. 34* Норм [1]). Коефіцієнти для всіх конструкцій крім тих, які споруджуються в районах з кліматом нижче -40⁰С. Таким чином:

Умова виконується. Менш міцним є матеріал шва, тому розрахунок параметрів швів ведемо, виходячи з умови міцності металу шва. Довжину зварного шва L_w приймаємо рівною висоті стінки головної балки (рис 3.4). При кількості зварних швів необхідний катет шва із умови зрізування опорною реакцією допускаючи, що обчислюємо за формулою:

Із конструктивних міркувань (табл. 38*) мінімальний катет зварного шва таврового з’єднання із двосторонніми швами у випадку ручного зварювання листів із сталі класу С245≤С430 – приймається рівним , що є більше, ніж розрахунковий катет. Остаточно приймаємо для вертикальних швів Решту швів - , оскільки товщина поясів – 10 мм.

2.7.3 Розрахунок опорних ребер у випадку обпирання головної балки на монолітну опорну подушку.

Розміри одного із двох опорних ребер визначаємо як і в першому випадку, виходячи з умови міцності на зминання його торцевої поверхні. Ширину ребра приймаємо в межах габариту балки а саме З урахуванням конструктивного скосу ребра для пропуску поясного шва ширина опорної ділянки, через яку передається опорний тиск, буде рівною:

Необхідна товщина опорного ребра, якщо а кількість ребер :

Із конструктивних міркувань призначаємо товщину парних опорних ребер Остаточно приймаємо Необхідний катет швів прикріплення опорних ребер до стінки головної балки як і в першому випадку, в допущенні, що максимальна розрахункова довжина шва становить і якщо обчислюємо за формулою:

Виходячи із конструктивних вимог (табл. 38 Норм [1]), приймаємо катети вертикальних швів Зауважимо, що нижчі горизонтальні шви опорних ребер в межах контрольної ділянки є конструктивними, оскільки опорна реакція передається через фрезерований торець ребра.

2.8 Розрахунок прогину головної балки (розрахунок за другою групою граничних станів).

Оскільки прогини балок обмежуються естетично-психологічними умовами, обчислюємо розрахункову експлуатаційну зосереджену силу, якщо характеристичне значення власної ваги конструкції підлоги і ваги балки настилу (табл. 2.1), власної ваги головної балки квазіпостійне (тривале) змінне навантаження
, коефіцієнт надійності за експлуатаційним навантаженням , а вантажна площа

Прогин головної балки від розрахункового експлуатаційного навантаження обчислюємо за формулою:

де

Коефіцієнт для схеми завантаження нарис. на 3.6.

Таким чином,якщо

Граничний прогин за табл. 1 ДСТУ Б.В.1.2-3:2006 [2], якщо , інтерполюючи:

Перевіривши умову - умова виконується, жорсткість головної балки забезпечується.

2.9 Розрахунок і конструювання проміжних ребер жорсткості.

В місцях обпирання балок настилу на головну балку в одному рівні передбачаємо опорні ребра жорсткості шириною (за аналогією рис 3.5), а товщину ребер призначаємо виходячи із умови (п. 7.10 Норм [1]):

і не менше товщини стінки балки настилу і не менше 8 мм. із конструктивних вимог. Приймаємо остаточно товщину ребер із листової сталі. Шви прикріплення ребер двосторонні катетом 5 мм. вертикальний, катетом 6 мм. – горизонтальні – із конструктивних вимог.

2.10 Розрахунок болтового з’єднання балок настилу БН – 1 з головною балкою ГБ – 1.

Приймаємо болти нормальної точності (класу В) з класом міцності 4.8. За табл. 58^* Норм [1] приймаємо За табл. 59 Норм [1] приймаємо якщо класи сталей: С245 – балки настилу, С245 – головної балки, для менш міцної сталі класу С245 із .

Необхідна площа перерізу монтажних болтів із умови зрізу, якщо :

де

Приймаємо два болта М16 із

Дата добавления: 2015-08-31