Расчет настила металлические конструкции
Обновлено: 04.10.2024
В качестве балок настила и вспомогательных балок применяются двутавры ГОСТ 8239-89, двутавры с параллельными гранями полок (тип Б и Ш) по ГОСТ 26020-83 или швеллеры по ГОСТ 8240-93 из стали С235-С345 по ГОСТ 27772-88. Принимаем С245
Сечение балок настила подбирается на основе данных статического расчёта, в результате которого определяются расчетные изгибающие моменты и расчетные поперечные силы в характерных сечениях. Расчет балок производится по двум группам предельных состояний и сводится к определению необходимого номера профиля по сортаменту и проверке его на прочность, жёсткость и устойчивость.
Нормативная погонная нагрузка на балку настила:
Расчетная погонная нагрузка:
гдеМаксимальное значение изгибающего момента:
Наибольшая поперечная сила на опоре:
Номер прокатного профиля определяется по требуемому моменту сопротивления:
где ;
С учетом требуемого момента сопротивления подбирается сечение с ближайшим значениемПо сортаменту устанавливаются геометрические характеристики сечения балки.
Принимаем двутавр №35Б1 стальной горячекатаный с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020-83:
; ;
Проверка прочности от действия касательных напряжений в опорном сечении балки:
Проверка местной устойчивости поясов и стенки прокатных балок не требуется, поскольку она обеспечивается их толщинами.
Прогибы не должны превышать предельных значений, установленных нормами проектирования:
4. Расчет и конструирование главных балок
Нагрузка на главную балку передается от балок настила. Для главной балки ширина грузовой площади равна шагу главных балок.
Нагрузку на главную балку в балочной клетке нормального типа можно считать равномерно распределенной, в связи с частым расположением балок настила.
Нормативная и расчетная нагрузка на главную балку:
Расчетный изгибающий момент в середине пролета:
Поперечная сила на опоре:
Требуемый момент сопротивления сечения балки:
Для балок высотой 1-2м значение толщины стенки можно определить по эмпирической формуле:
Оптимальная высота главной балки из условия наименьшего расхода материала:
где k- коэффициент, зависящий от конструктивного оформления (для сварных балокНаименьшая допустимая высота балки определяется из условия жесткости:
Окончательно высота балки назначается с учетом следующих требований:
Высоту составной балки рационально принимать кратно 100 мм, если для стенки не использовалась универсальная сталь. При выборе высоты балки возможны отступления от Для определения наименьшей толщины стенки из условия работы на срез для балок оптимального сечения сИз условия обеспечения местной устойчивости стенки балки без дополнительного укрепления ее продольными ребрами жесткости необходимо, чтобы выполнялось условие:
Толщина стенки должна быть согласована с имеющимися толщинами проката листовой стали. ПринимаемВ сварных балках пояса рационально принимать из листов универсальной стали. Размеры горизонтальных поясных листов находят исходя из необходимой несущей способности балки.
Требуемая площадь сечения пояса балки, исходя из условия прочности, может быть определена по приближенной формуле:
ТолщинаШирина поясных листов принимается из условия обеспечения общей устойчивости в пределах:
По конструктивным соображениям: Окончательно принимаемУточняется коэффициент и выполняется проверка прочности по нормальным напряжениям. =1,07.
Характеристики принятого сечения:
Наибольшее нормальное напряжение в балке:
Недонапряжение:Прогиб составных балок можно не проверять, если принятая высота балки больше минимальной.
С целью экономии стали рационально предусмотреть изменение сечения балки, например за счет изменения ширины пояса. При равномерно
распределенной нагрузке наиболее выгодное по расходу стали место изменения сечения однопролетной сварной балки находится на расстоянии По моменту измененного сечения балки, исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:Определяем требуемый момент инерции уменьшенного сечения поясов:
Требуемая площадь уменьшенного сечения пояса балки:
Отсюда
Принимаем уменьшенное сечение пояса:Определяем геометрические характеристики уменьшенного сечения балки:
Проверяем максимальное касательное напряжение в стенке на опоре балки:
Проверка совместного действия нормальных и касательных напряжений (приведенных напряжений) производится в месте изменения сечения на уровне поясных швов:
При воздействии на верхний пояс балки сосредоточенной нагрузки
необходима проверка местных напряжений в сечениях, не укрепленных поперечными ребрами жесткости:
где F=180кН - опорная реакция двух балок настила;
Приведенные напряжения, в этом случае, проверяются с учетом местных напряжений:
Общая устойчивость составных балок:
Устойчивость балок не требуется проверять, если выполняются условия:
а) при передаче нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно связанный с ним;
б) при выполнении условияПроверка в середине балки, где материал работает в упруго-пластической стадии
где илиПроверка в месте уменьшенного сечения балки, где материал работает в упругой стадии:
Значит, общую устойчивость балки проверять не требуется.
Местная устойчивость сжатого пояса:
а) в пределах упругих деформаций
б) с учетом развития пластических деформаций при
Устойчивость стенки балки обеспечивается за счет укрепления ее ребрами жесткости. В балках, несущих статическую нагрузку, поперечные ребра жесткости привариваются к поясам. При этом торцы ребер должны иметь скосы размером для снижения концентрации сварочных напряжений и пропуска поясных швов.
Размеры поперечных ребер жесткости:
, принимаем Ребра жесткости рекомендуется устанавливать с шагомДлина участка, на котором развиваются упругопластические деформации, подсчитывается по формуле:
Т.к. Проверка местной устойчивости производится в каждом отсеке, на которые ребра жесткости разделяют стенку балки. Напряжения подсчитываются по средним значениям М и Q в пределах коротких отсеков ( (Определяем действующие напряжения:
Проверка устойчивости стенки балки выполняется по формуле:
d - меньшая сторона пластинки.
- коэффициент, принимаемый для сварных балок в зависимости от значения коэффициентагде ,
где :
Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения с учетом развития пластических деформаций при , ;
Соединение поясов со стенкой в сварных балках осуществляют непрерывными угловыми швами.
Требуемый катет швов, соединяющих пояса балки со стенкой подсчитывается по формуле:
-для полуавтоматической сварки;
- коэффициенты условий работы сварного соединения с угловыми швами по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно;
- расчётное сопротивление угловых сварных швов условному срезу по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно;
- расчетная поперечная сила в рассматриваемом сечении (под первой от опоры балкой настила).
принимаемВ стыках составных балок на высокопрочных болтах пояса балки перекрывают тремя накладками, а стенку - двумя вертикальными накладками.
Определяем несущую способность одного высокопрочного болта (диаметром задаются предварительно).
Стык осуществляется на высокопрочных болтахОпределяем усилие в поясе:
Рассчитываем количество болтов для прикрепления накладок:
Принимаем 10 болтов.
Диаметр отверстийТолщина накладок меньше чем толщина пояса .
Определяем общую площадь поясных накладок:
Проверяем ослабление сечения поясов балки:
;Расстановка болтов соответствует констр-ым требованиям.
где n-количество отверстий, которые влияют на ослабление сечения.
Проверяем ослабление накладок в середине стыка:
принимаем накладки толщиной 22мм.
Определяем момент, приходящийся на стенку:
Расстояние между крайними по высоте рядами болтов:
Находим коэффициент стыка:
По таблице определяем четное количество горизонтальных рядов болтов: k=10 с шагом а=100мм.
Уточняем значениеОпределяем максимальное горизонтальное усилие от изгибаемого момента, действующего на каждый крайний, наиболее нагруженный болт:
т-число вертикальных рядов на полунакладке
Толщина накладки принимается на , но не менееРасчет опорного ребра.
Размер опорных ребер определяется из расчета на смятие:
Ширина опорных ребер должна быть не менее 90мм, а торцевых диафрагм – не менее 180мм.
Принимаем торцевую диафрагму сПроверка местной устойчивости торцевой диафрагмы:
Проверка условной стойки.
Момент инерции условной стойки относительно оси стенки:
Радиус инерции:Проверяем условную стойку на устойчивость из плоскости стенки:
Рассчитываем прикрепление диафрагмы к стенке балки.
Зададимся катетом шва принимаемПроверяем прочность сварных швов:
где , принимаемДиафрагма приваривается к стенке балки по всей высоте сплошными швами.
Раздел: Строительство
Количество знаков с пробелами: 18438
Количество таблиц: 0
Количество изображений: 2
Методика расчета листового настила
Здравствуйте!! Помогите пожалуйста разобраться.
Имеется площадка для обслуживания оборудования, шаг колонн 6х6 метров, необходимо запроектировать настил из рефленки и определить шаг балок настила.
Нагрузка по заданию 150 кг/м2, и несколько сосредоточенных от оборудования по 1-4 тонн. Настил рассчитываю на нагрузку 200 кг/м2, нагрузки с оборудования будут передаваться на балки настила. Настил подбирал по Руководство по подбору сечений эл-в строительных стальных конструкций часть 2 и по учебнику Горева В.В. (принял шаг балок 1500, и толщину листа 10).
Собственно вопросы:
1. В руководстве, в приложении 6 сказано что можно учитывать в расчете балок часть листа, а именно по 30t в каждую сторону(рис1), на рисунке ДБ 20х1. Насколько верно создать такое сечение в редакторе сечений что бы потом применять его для расчетов в Robot Structural или лучше задать лист пластиной t=10, по балкам.
2. Нужно учитывать вес оборудования при расчете настила?
3. В руководстве приведена таблица (для шарнирной схемы) в которой указана предельная нормативная нагрузка на лист t=10 при шаге 1500 и прогибе 1/150, нагрузка 11kN/m2, однако при расчете Robot прогиб получается 10 мм при 2кН/м2, и там и там, как я понимаю учтены мембранные усилия. Где правильно?
Наверно в роботе не учтены все таки мембранные усилия, или что то другое не верно. Правильно так, как в таблице
Я конечно всех тонкостей задания не знаю, но скажу как нужно сделать. Нужно поставить балки двутавр Б12 через 600мм с длиной 1500 и принять рефленку толщиной 8мм.
Там в Гореве по-моему не правильная таблица (точно не помню), она для минимального пролета при определенном соотношении сторон (нужно еще учесть закрепление), т.е. если у тебя 1500х600 то нужно брать 600.
Чтобы учитывать настил в работе балки, такое редко кто делает, много чего нужно учесть.
В Гореве есть формулы. По ним можно поросчитать. И они для опертого по двум сторонам листа дают 10мм толщину при пролете 1.5м и прогибе 1/150
Нужно учитывать еще, что лист не только "оперт", но и приварен. Там может и "пятерка" пройти, но будет "хлюпать" при хождении.
Это учтено в формулах в Гореве и именно при такой постановке лист 10мм прогибается на 1/150 при нагрузке 11кН.
В программе это учитывается геометрической нелинейностью.
1. Если вы будете учитывать настил, что конечно же правильно, то из симметричного двутаврового профиля получите
не симметричный двутавровый с бОльшим моментом инерции. Вряд ли это позволит принять меньший
по сортаменту профиль, но прогибы будут меньше.
2. Так как прогибы настила нормируются и зависят от нагрузки, сосредоточенную нагрузку учитывать нужно.
3. В книге Горева, насколько помню, расчет ведется с цилиндической изгибной жесткостью, и листовой настил
с соотношением пролета к толщине 40 ≤ lн/tн ≤ 300 занимает промежуточное значение между плитой и мембраной,
работает на изгиб с растяжением, а что использует в данном случае Робот мне не известно
10ка на 1.5м хлопать не будет.
А расчет настила это не какое то ноу-хау. Можно по формулам в учебниках МК, можно в прогах, любая просчитает и результат будет похожим на формульный
В Robot и вправду мембранные усилия не учитывались(не включил нелинейный расчет, после включения которого прогибы стали 1см при 150 кг/м2.)
2.
Посчитал (вложения 1,2) у меня получилось что проходит 4мм лист при шаге 1,2м, (что как то нереально)
3.[quote=Колян;1050945]Руководство тоже посмотрел. Там таблица, которая и смущает: при пролете в 1.5 м и толщине 10, лист держит 1.1 тонны на метр квадратный, как понимаю, при таком раскладе львиная доля напряжений (зависит от пролета) в листе будет следствием именно мембранных сил, и в таком случае мембранное усилие должно восприниматься двутавровом, к которому приварен лист. Возникает вопрос: как обеспечить расстояние между балками, особенно ближе к краям площадки, где эти сближения будут нарастать; потому как небольшое сближение опор будет приводить к уменьшению доли изгибной составляющей и увеличению мембранной, при этом малейшее сближение будет вызывать большие прогибы, и тогда, как написал VVapan4ik, будет хлюпать. Может и перемудрил и не прав, поправьте если так.
3.
Посчитал (вложения 1,2) у меня получилось что проходит 4мм лист при шаге 1,2м, (что как то нереально)
Почему не реально? Как раз реально. Рифленка как раз и придумана с учетом, чтоб "проходила" для таких мостиков. Но ребра, как сказали выше, сделать нужно.
Похоже задача успешно разрешилась, однако для информации пусть будет:
Данный вопрос - проектирование конструкций типа "листовой настил с приварными балками / ребрами жесткости" - типичная судостроителная задача (а также, видимо, авиастроительная). Именно из такого рода конструкций и сформирован корпус корабля (в частности - рассматриваемый случай - перекрытие платформы или палубы). Соответственно имеется и серьезная нормативная база (например, Правила Классификации и Постройки Судов - Морского или Речного Регистра) и большое количество специалной литературы по данному вопросу (дисциплины "Конструкция Корпуса Судна", "Прочность Корабля", "Строителная Механика Корабля"). Конечно же имеется своя специфика, и с непривычки дла специалиста-не корабела может быть не очень комфортно разбирться во всем этом (как и для корабела - разбиратся в СНиПах), но при необходимости - вполне реально. Например можно дла начала ознакомиться с имеющейся в инете книгой: В.Н. Лазарев, Н.В. Юношева "Проектирование конструкций судового корпуса и основы прочности судов" Ленинград, 1989.
| . может быть не очень комфортно разбираться во всем этом. |
Вот это верно - вряд ли кто то из строителей будет разбираться с корабельной механикой,
а вместо Горева будет использовать Лазарева
Читайте также: