Проектирование однопролетных шарнирно-опертых балок и колонн
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
ю проверку не проводим.
.2 Главные балки
3.2.1Определение расчетного пролета и нагрузок
Расчетный пролет l зависит от конструктивного решения опорных частей балок. При опирании балки на стальную колонну сверху, расчетный пролет l равен расстоянию между осями колонн. В соответствии с заданием принимаем l =9,8м.
Нагрузку на главные балки принимаем равномерно распределенной, величину которой определяем по формуле:
qг.б. = (p + q)1.04B,
где (p + q) - расчетное значение нагрузки;
.04 - коэффициент, учитывающий собственный вес главных балок;
B - шаг главных балок.
qг.б. = 26,421.056 = 166,446кН/м.
.2.2Силовой расчет
Опорные реакции:
VА = VВ = ql/2 = 166,44611/2 =915,453кН.
Максимальный изгибающий момент:
Мmax = ql2/8=166,446112/8 =2517,496кНм.
Максимальная поперечная сила:
Qmax = ql/2 = 166,44611/2 =915,453кН.
3.2.3 Компоновка сечения и проверка прочности и общей устойчивости
Тип сечения - сварной двутавр.
Выбор стали (т. 50* [2]) сталь - С255.
Расчетное сопротивление: Ry=230 МПа. T 20-40мм.]
Компоновка сечения начинается с назначения высоты балки h. В нашем случае высота балки назначается исходя из двух критериев:
. Из условия экономичности.
. Из условия жесткости балки.
Исходя из условия минимального расхода стали, высота балки определяется при h ? 1.3 по формуле:
hопт = kWтр/tw,
где h - высота балки, определяется в первом приближении как h ? 0.1l;
l - пролет главной балки;
к = 1.1 - для балок переменного сечения;
?с = 1.
Из условий прочности требуемый момент сопротивления:
Wтр = Mрасч/Ry?c = 2422,21102/231 = 10489,567кНсмі, 0.111 = 1,1м = 110см,
tw = [7 + 3(h,м)] = 7 + 31,1 = 10,3мм = 1,03см,опт = 1.110489,567/1,03= 111,01cм.
Из условия обеспечения требуемой жесткости:
hmin = 5Ry ?cl|l/ѓ|(pн+ qн)/[23E(p + q)],
hmin = 52311140026,42/[242060031,75] = 0,889м=89см.
Из полученных высот hопт, hmin принимаем большую, h = hопт =111,01 см, следуя рекомендациям при h>1м - принимаем h кратную 10 см, т.е. h= 120см=1,2 м Минимально допустимая толщина стенки из условия прочности на срез определяется по формуле:
tw min 1.5Qрасч/hef Rs?c,
где Rs - расчетное сопротивление стали сдвигу в зависимости от значения Ry:
Rs = 0,58Ry=0,5823=13,34kH/см2
hef - расчетная высота стенки, равная hef = 0.97h=1200.97=116,4см
tw min 1.5915,453/116,413,341 = 0,925см = 9,25мм.
tw min > 6мм. Cогласно сортаменту, принимаем толщину стенки tw = 10мм.
Для определения значений bf, tf необходимо найти требуемую площадь пояса Аf по формуле:
Af = 2(Ix - Iw)/hІ,
где Ix - требуемый момент инерции, определяемый по формуле:
Ix = Wтрh/2,
Iw - момент инерции стенки сечения, определяемый по формуле:
Iw = twhef і/12,x = 10489,567120/2 =629374,02 см4,w = 1,0116,43/12 = 131424,912 см4,
получаем:
Af = 2(629374,02 -131424,912)/120І = 69,16 смІ.
Ширину пояса выбираем из условия:
bf = (1/3 - 1/5)h,
tf = Af/bf,
bf и tf назначаем с учетом сортамента на листовую сталь, при этом должно выполняться условие:
bf/tf < |bf/tf| E/Ry.
bf = 1201/4 = 30см,
тогда
tf = 69,16 /30 = 2,305 см
В соответствии с сортаментом и расчетом принимаем: tf = 2,5см, bf = 30см.
30/2,5 = 12,99< 20600 /23 = 29,297.w=116,4см.=Aw+2Af=116,41+269,16=254,72 cм2,x = 1116,43/12+2(302,53/12+59,452(302,5))=661648,412 см4.x = tfbf(hef + tf)/2 + twhef/2hef/4x=6152,37см3
Wx = Ix/(h/2),x = 2661648,412/120= 11027,47 смі,
Прочность сечения проверяем, исходя из предположения упругой работы стали:
? = Mрасч/Wx Ry?c
? = 2517,496102/11027,47 = 22,83кН/смІ < 231 = 23кН/смІ. (недогруз
менее 5%)
Проверка касательных напряжений и прочность стенки производятся после изменения сечения балки.
3.2.4 Изменение сечения главной балки
В однопролетных шарнирно опертых балках целесообразно изменять ее сечение в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Следуя рекомендациям, изменение сечения производим путем уменьшения bf, оставляя без изменения h, tf, tw.
Для этого ширину пояса bf1 в концевой части балки назначаем равной (0.5-0.75)bf, принятой для сечения с расчетным моментом Мрасч. При этом, соблюдая условия:
bf1 0.1h и bf1 16см.
bf1 = 0.6bf = 0.630 =18см,
> 0,1110 = 12см,
см > 16см.
После назначения bf находим геометрические характеристики Ix1, Wx1, Sx1, Sf1, где Sf1 - статический момент полки.
Ix1=Iw+2If=131424,912+2159043,6125=449512,137 см4,x1 = Ix1/h/2 = 2449512,137 /120 = 7491,87 смі,x1 = (hw+bf)/2 bf1 tf+hw/4 hw/2twx1 = 4371,12 с мі.
Изгибающий момент, который может быть воспринят измененным сечением, определяется по формуле:
M1 = Wx1Ry?c, , где ?с = 1.
M1 =7491,87 231 =179804,8548Кнсм =1798,048548 кНм
Далее находим расстояние от опоры балки до ординаты М1.
M(x) = VAx - qxІ/2,
приравниваем M(x) =M1:
,446/2XІ - 915,453 X + 1798,048548 = 0,
X = (915,453 - 915,4532-483,2231798,048548)/283,223= 2,55979 м.
Стык поясов в балках относим от сечения с ординатой М1 в сторону опор на 200-250мм.
X=2,56-0,25=2,31 м
В месте изменения сечения балки производим проверки:
? = Mрасч/Wx1 Ry?c,
Mрасч.(x=2,31)=915,4532,31-166,4462,312/2=1670,61 кНм
? = 1670,61 102/7491,87 = 22,299кН/смІ <241 = 24кН/смІ;
? = QрасчSx1/Ix1tw Rs?c,
Qрасч = VA - q1 = 915,453 -166,4462,31 = 530.963кН,
? = 530.9634371,12/(449512,137 1) = 5,163кН/смІ < 0,58231 =
,34кН/смІ.
Кроме того, прочность стенки проверяем на совместное действие ?x, ?xy:
?x = Mрасчhef/2Ix = 1670,61 102116,4/(2449512,137) =21,63 кН/см2;
?xy = Qрасч/(twhef) = 530.963/(1116,4)= 4,56кН/?/p>