4. Порядок расчета

Цель расчёта – обеспечить заданные условия эксплуатации и необходимую прочность и устойчивость при минимальном расходе материала и минимальных затратах труда на изготовление и монтаж. Расчёт проводится с использованием методов сопротивления материалов и строительной механики. Основной задачей этих методов является определение внутренних усилий, которые возникают в конструкциях под воздействием приложенных нагрузок.

Расчёт начинают с составления расчётных схем сооружения в целом и его отдельных элементов. Составлению расчётных схем должна предшествовать работа по компоновке отдельных конструкций с предварительной эскизной проработкой чертежей элементов и их сопряжений.

4.1. Расчётная часть.

Введение

4.1.1. Исходные данные на проектирование стальной балочной клетки.

4.1.2. Расчет стальной балочной клетки.

- Разработка вариантов стальной балочной клетки.

- Вариант 1. Балочная клетка нормального типа.

4.1.3 Расчет балки настила

- Вариант 2. Балочная клетка усложненного типа.

4.1.4 Расчет настила

4.1.5.Расчет балки настила

4.1.6. Расчет вспомогательной балки

4.1.7. Проектирование составной главной балки.

4.1.8. Подбор сечений главной балок.

4.1.9. Расчет опорного ребра жесткости главной балки.

1. Исходные данные на проектирование балочной клетки

Р абочие площадки служат для размещения производственного оборудования на определенной высоте в помещении цеха промышленного здания. В конструкцию площадки входят колонны, балки, настил и связи (рис. 1). Система несущих балок стального покрытия называется балочной клеткой.

Б алочные клетки могут быть упрощенного, нормального или усложненного типа (рис.2)

• временная нагрузка - q^Н₀ = 12 кН/м²;

• толщина настила площадки нормального типа - 12 мм

• толщина настила площадки усложненного типа - 6 мм

• пролет главной балки - 17,50 м

• пролет вспомогательной балки - 7,00 м

• габарит помещения под перекрытием - h = 6,6 м

• отметка верха настила (ОВН) - Н = 8,4 м

• тип сечения колонны - сплошная

• сталь настила и прокатных балок - С235

• сталь главной балки и колонны - С375

4.1.2. Расчет стальной балочной клетки

- Разработка вариантов стальной балочной клетки

Вариант 1. Балочная клетка нормального типа

Расчет настила

Сбор нагрузки на 1 м² настила.

Таблица 1

	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	f	Расчетная нагрузка, кН/м2
1	Временная нагрузка - Р	12	1,2	14,4
2	Собственный все настила gН =  tН = где удельный вес стали-  =   g = 7850  9,81 10-3	0,924	1,05	0,97
Итого q = g +Р		qn = 12,924		q = 15,37

Средняя величина коэффициента надежности по нагрузке

Примем расчетную схему настила (рис.4)

Сварные швы крепления настила к балкам не дают возможности его опорам сближаться при изгибе. Поэтому в настиле возникают растягивающие цепные усилия Н. Изгиб настила происходит по цилиндрической поверхности. Цилиндрический модуль упругости стали определяется по формуле:

В расчете определим наибольший пролет полосы настила единичной ширины при заданной толщине листа t_Н = 0,012 м и предельном прогибе :

После подстановки величин qⁿ и t_Н в формулу, получаем:

П ринимаем L = 1,944 м, т.е. пролет L_Н укладывается 9 раз по длине главной балки. Предельный прогиб для заданного пролета . Вычисляем наибольший пролет: L_max = 2,12 м. По расчету принимаем L_Н = 1,944 м.

Разбивка главной балки показана на рис.5

Проверка прогиба настила.

Вычислим балочный прогиб, т.е. прогиб от поперечной нагрузки в середине полосы шириной b = 1 м, имеющий цилиндрическую жесткость Е₁J, без учета растягивающей силы Н:

Прогиб настила с учетом растягивающей силы Н:

, коэффициент  найдем по формулам.

Прогиб настила :

Относительный прогиб:

Предельный прогиб: - проверка удовлетворяется

Проверка прочности настила:

Изгибающий момент с учетом приварки настила на опорах:

Растягивающая сила

Проверка прочности полосы настила шириной b = 1 м.

,

где W=(t²_Н)/6 =0,012²/6 = 2,410^-5 м³

_СR_ =1,1230 = 253 МПа, где R_=230 МПа - расчетное сопротивление проката по табл. 51^* СНиП II-23-81^*

  _СR_ - условие выполняется.

Расчет сварного шва крепления настила к балке.

1. Расчет по металлу шва

• коэффициент глубины провара шва _f = 0,7 (табл. 34^* СНиП II-23-81^*)

• коэффициент условия работы шва _wf = 1 (по п.11.2 СНиП II-23-81^*)

В соответствии с табл. 55 СНиП II-23-81^* принимаем электроды типа Э42. Расчетное сопротивление металла шва R _wf = 180 МПа.

_f _wf  R _wf = 0,7  1  180 = 126 МПа

2. Расчет по металлу границы сплавления.

• коэффициент глубины провара шва _z = 1,0 (табл.34 СНиП II-23-81^*)

• коэффициент условия работы шва _wz = 1 (п.11.2^* СНиП II-23-81^*)

Расчетное сопротивление по металлу границы сплавления:

R _wz = 0,45 R_un = 0,45  360 = 162 МПа (по табл. 3 СНиП II-23-81^*),

где R_un - нормативное сопротивление фасонного проката.

_z _wz  R _wz = 11162 = 162 МПа

Минимальная из величин при расчетах по металлу шва и по металлу границы сплавления ( _w  R _w)_min = 126 МПа

Требуемый катет шва

Принимаем К_f = К_fmin = 5 мм