Расчет стального настила

Исходные данные для проектирования

Требуется рассчитать и законструировать элементы балочной клетки рабочей площадки промышленного здания в металлических конструкциях.

1.1 Исходные данные для проектирования.

1.1.1 Количество ячеек в плане – 4х4

1.1.2 Продольный шаг колонн – 15,0 м

						КП №1 ПГ-09-02 АД и ТСП	лист
Изм.	Кол.уч.	Лист	№ док

1.1.3 Поперечный шаг колонн – 8,0 м

1.1.4 Отметка чистого пола здания – 0,000;

1.1.5 Отметка верха габарита оборудования – +8,0 м;

1.1.6 Отметка верха настила рабочей площадки – +10,1 м;

1.1.6 Временная (полезная) нагрузка – 17 кН/м²;

1.1.7 Класс стали – по указаниям СНиП;

1.1.8 Марка электрода – по указаниям СНиП;

1.1.9 Конструкция площадки – настил листовой;

1.1.10 Балки настила и вспомогательные балки – прокатные;

1.1.11 Главные балки и колонна – сварные составные;

1.1.12 Монтажный стык главной балки – сварной;

1.1.13 Сопряжение вспомогательной балки с главной – шарнирное;

1.1.14 Колонны сквозного сечения;

1.1.15 Соединение ветвей колонны – планками

1.1.16 Базы колонн – с траверсами;

1.1.17 Марка бетона фундамента – В20;

РАСЧЕТ СТАЛЬНОГО НАСТИЛА

						КП №1 ПГ-09-02 АД и ТСП	лист
Изм.	Кол.уч.	Лист	№ док

В зависимости от заданной нагрузки (q =17 кН/м²) определим наибольшее отношение пролета настила к его толщине l_н/t_н по приближенной формуле Телояна А.Л.

Толщину настила t_н принимаем в зависимости от P₀ⁿ=17:

t =8…10 мм

при

=10…20 кН/м^2

Примем для настила в соответствии с табл. В.5* [1] сталь марки С255 c R_y=240 МПа и R_un=370 МПа, предельный относительный прогиб по табл. 19 [2] для покрытий и перекрытий, открытых для обзора, [f/l]=1/150, тогда n₀=[l/f]=150;

Е – модуль упругости стали, Е=2,06·10⁵ МПа;

– коэффициент Пуассона, = 0,3;

p_n – нормативная равномерно распределенная нагрузка на настил, P₀ⁿ=17 кН/м² (по заданию);

.

При полезной нагрузке толщину листа примем 9 мм (t_н= 9 мм). Тогда или примем .

Рис. 1 - а) опирание настила на балки б) расчетная схема

Определим силу, растягивающую настил:

где g_f =1,2 – коэффициент надежности по нагрузке, по п. 3.7 [ 2 ].

По таблице Г.1^* [ 1 ] выбираем тип электрода для выполнения углового шва, прикрепляющего настил к балкам. Для принятой марки стали С255 принимаем электрод Э46А. По таблице Г.1 [ 1 ] выбираем сварочный материал – проволоку Св-08ГА с нормативным сопротивление металла шва по временному сопротивлению R_wun =450 МПа, с расчетным сопротивлением срезу по металлу шва R_wf =200 МПа.

R_wz= 0,45R_un=0,45·370=166,5

где R_un =370МПа - временное сопротивление стали разрыву, по табл. В.5 [ 1 ];

где β_f - коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали: β_f = 0,7;

β_z - коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали: β_z = 1;

Расчет сварного соединения с угловыми швами следует выполнять на срез по металлу шва по формуле по п.14.1.16 формула (176) [1]:

где l_w - расчетная длина шва, принимаемая 10 мм (единичная длина шва);

β_f - коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали: β_f = 0,7;

γ_с -коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 1 [ 1 ], примеч. 5,принимаем равным 1;

R_wf =200 МПа - расчетное сопротивление срезу по металлу шва,

по табл. Г2 [ 1 ];

Проверка:

R_{w f} ≥ 1,1 R_wz

200 МПа ≥ 1,1*166,5 МПа;

Итак, k_f = 1,9мм, но в соответствии с п.14.1.7 [1] по табл. 38 окончательно принимаем для таврового соединения с односторонними угловыми швами при ручной сварке k_f = 6мм

k_f ^min =6 мм;

k_f ^max =1,2 k_f ^min =1,2 6=7 мм;

k_f ^max < 1,2 t_min

7 < 1,2 10=12 мм;

Условия выполняются.

=

По результатам расчета принимаем стальной настил со следующими характеристиками: марка стали - С255, толщина t_н =9 мм, пролет l_н =1м, катет сварного шва прикрепления настила к балкам k_f =6 мм.

КОМПОНОВКА БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ И ВЫБОР ВАРИАНТА ДЛЯ ДЕТАЛЬНОЙ РАЗРАБОТКИ

						КП №1 ПГ-09-02 АД и ТСП	лист
Изм.	Кол.уч.	Лист	№ док

Рассмотрим два варианта компоновки балочной клетки – нормальный тип (рисунок 1) и усложненный тип, и выберем более экономичный из них. Принимаем материал прокатных балок клетки - сталь марки С255.

						КП №1 ПГ-09-02 АД и ТСП	лист
Изм.	Кол.уч.	Лист	№ док

3.1 НОРМАЛЬНЫЙ ТИП БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

Схема нормального типа балочной клетки изображена на рис2. Расстояние между балками настила: a=l_н =1,0 м.

Количество шагов, укладываемых в пролете главной балки

а) б)

Рис. 2 – а) нормальный тип балочной клетки; б) расчетная схема балки настила, эпюры изгибающих моментов и поперечных сил

Определим нормативную и расчетную нагрузку на балку настила:

где q_g – нормативная нагрузка от собственного веса настила,

где γ_ст – удельный вес стали, γ _ст =7850 кг/м³;

– толщина настила, t_n= 9мм=0,009см

g – ускорение свободного падения, g=9,81 м/с².

Масса настила в соответствии с толщиной:

;

q_p – нормативная равномерно распределенная нагрузка на настил,

р_n =17 кН/м²;

– коэффициент надежности по нагрузке для веса конструкции, по табл.1 [2] =1,05;

– коэффициент надежности по нагрузке для равномерно распределенных нагрузок, по п.3.7 [2] =1,2.

Примем балку настила как шарнирно опертую балку, с пролетом l= 8,0 м, тогда расчетная схема будет иметь вид (рис.2,б).

Расчетная поперечная сила на опоре:

.

Расчетный изгибающий момент:

.

Тогда, требуемый момент сопротивления балки

,

где С_х – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по сечению, задаем равным 1,1;

R_y – расчетное сопротивление стали при работе на растяжение, сжатие, изгиб, по пределу текучести, по табл. В. 5 [1] R_y=240 МПа

γ_с – коэффициент условий работы, по табл. 6 [1],принимаем равным 1;

.

Из таблицы сортамента выберем двутавр №40Б2, имеющий W_x=935,7см³, I_x=18530см⁴, масса погонного метра 54,7кг/м³ площадь полки A_f = b·t= 16,5·1,15=18,97 см², площадь стенки A_w =39,6·0,75=29,7 см². По отношению по табл. Е.1 [1] определяем уточненное значение коэффициента с_х, которое равно 1,107. Тогда требуемый момент сопротивления балки:

.

Проверим подобранную балку на касательные напряжения:

где Q_max - расчетная поперечная сила на опоре;

S_x – статический момент полусечения относительно оси Х, принимаемый по сортаменту;

						КП №1 ПГ-09-02 АД и ТСП	лист
Изм.	Кол.уч.	Лист	№ док

I_x – момент инерции относительно оси Х, принимаемый по сортаменту;

t_w – толщина стенки двутавра, принимаемый по сортаменту;

R_s – прочность на сдвиг

γ_с – коэффициент условий работы, по табл. 6* [1], принимаем равным 1;

=

						КП №1 ПГ-09-02 АД и ТСП	лист
Изм.	Кол.уч.	Лист	№ док

Условие выполняется.

Проверим прогиб подобранной балки:

где

,

где q_n – нормативная нагрузка на балку настила;

f/l - предельный относительный прогиб, по табл. 19 [2] f/l =l/250;

l – пролет балки;

Е – модуль упругости стали, Е=2,06·10⁵ МПа;

I_x – момент инерции относительно оси Х, принимаемый по сортаменту;

,

т.е. прогиб возможен, поэтому назначаем №40Б2. Сечение подобранной балки изображено на рисунке 3.

l = 8,0м;

а=1,0м;

G = 54,7кг/м;

h = 396мм;

b = 165 мм;

s = 7,5 мм;

t = 11,5мм;

I_x = 15830 см⁴;

W_x= 935,7 см³;

S_x = 529,7 см³.

Рис. 3 - Балка настила, №40Б2.

3 .2 УСЛОЖНЕННЫЙ ТИП БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

Схема усложненного типа балочной клетки изображена на рисунке 4.

Расстояние между балками настила: a=l_н =1,0 м. Значит количество шагов, укладываемых в пролете вспомогательной балки:

Пролет балки настила примем l=3,0 м.

						КП №1 ПГ-09-02 АД и ТСП	лист
Изм.	Кол.уч.	Лист	№ док

Рис.4 – Усложненный тип балочной клетки

Дата добавления: 2015-09-06