Расчет и конструирование сварной (главной) балки

Расчетная схема, нагрузки и усилия

Расчетная схема балки приведена на рис.7

Рисунок 7- Расчетная схема балки

Подсчет нагрузок на сварную (главную) балку производится для выбранной схемы расположения элементов балочной клетки (рис.8).

.

Рисунок 8- К определению нагрузки на сварную балку

При передаче нагрузки через 5 и более балок настила нагрузку можно считать равномерно распределенной. Вычислим погонную нагрузку на сварную балку (от настила, балок настила, временной нагрузки), учитывая собственный вес балки коэф. 1.02.

P_н = 1.02(q + g_cт)D =1.02 (20 +1.15)6=129 кН/м

p =1.02(q g_f1 + g_ст g_f2)D =1.02(20х1.2+1.15х1.05) 6=154 кН/м

Определяем расчетные усилия:

М_max= P l ²/8 =(154х 15²)/8 = 4332 кНм = 433200 кНcм

Q_max=P l /2 =(154х15)/2= l 155 кН

Подбор сечения балки

Подбор сечения состоит в определении высоты балки, размеров поясов и стенки исходя из условий экономичности, прочности, устойчивости и деформативности балки.

При больших пролетах и изгибающих моментах применяют балки составного сечения - сварные или клепаные. Как правило, применяют сварные балки, так как они экономичнее клепаных. Сечение сварных балок обычно состоит из трех листов: вертикального - стенки и двух горизонтальных - поясов, которые сваривают на заводе автоматической сваркой.

Начинать компоновку сечения составной балки надо с определения высоты балки, от которой зависят все остальные ее параметры. Балку рассчитываем с учетом развития пластических деформаций, вводя коэффициент С_х. Определяем требуемый момент сопротивления, первоначально принимая С_х = 1.1:

Определение высоты балки

 

Высоту балки устанавливаем исходя из трех условий:

I - наименьшего расхода металла, т.е. h_опт

155 см

При этом гибкость стенки l_w = h_W/t_W целесообразно принимать равной 120 ¸ 150, меньшее значение при больших R_у (h_W и t_W – соответственно высота и толщина стенки).

II - требуемой жесткости (деформативности) балки - h _min

134 см,

где [ ] =400 - значение, обратное нормируемому относительному прогибу сварной балки.

III - ограниченной строительной высоты конструкции перекрытия, принимаемой по заданию.

При определении высоты балки по третьему условию рассмотрим три вида опирания балок настила на сварную балку: поэтажное (рис.9), в одном уровне (рис.10), повышенное (рис.11).

h_1г.б. = h_стр.- t_н – h_б.н. = 190-1-30=159 см

 

Рисунок 9 - Поэтажное сопряжение

h_2г.б. = h_стр.- t_н = 190-1=189 см

 

Рисунок 10 - Сопряжение в одном уровне

h_3г.б. = h_стр.- t_н – h_б.н./2 = 190-1-30/2=174 см

 

Рисунок 11 - Повышенное сопряжение

 

Под строительной высотой перекрытия понимают расстояние от низа главной (сварной) балки до верха настила. Обычно строительная высота задается в технологической или архитектурной части реального проекта.

Все установленные высоты главной балки в см сводим в табл.2.

 

Таблица 2

hопт	hmin	h1 г.б.	h2 г.б.	h3 г.б.

Высоту главной балки h_г.б. целесообразно назначить близкой к оптимальной, при этом она не должна быть меньше h_min, установленной из условия допустимого прогиба балки.

Высоту балки также следует согласовывать с размерами ширины листов по сортаменту. Желательно, чтобы стенка по высоте выполнялась из одного листа шириной не более 2 - 2.2 м. В курсовом проекте высоту стенки составной балки следует принимать кратной 100 мм.

На основании данных табл.2 принимаем поэтажное сопряже­ние балок и предварительно назначаем высоту стенки сварной балки h_w =1500мм и толщину пояса t_f =20 мм. Тогда высота балки будет равна h_r._б.= h_w +2t_f = 1500 + 2х20=1540 мм.