Балочная конструкция рабочей площадки

ˠ_с =1 – коэффициент условной работы конструкции [ Табл. П2.1] 

 Ориентировочно  принимаем толщину стенки 12 мм [ Табл.5]; t_w = 1,2 см  

h = (1/10)L = (1/10)16 = 1,6 м – высота главной балки 

Определяем оптимальную  высоту балки:

 Определяем  минимальную высоту балки:

 n =

при l = 6 =0,005;    f_u = 6 / 200 = 0,03

при l =24 =0,004;    f_u = 0,096

при l =16 f _u = 0,066666

n = = = 240

= =107,4 см

 

h ≥ h_min

160 ≥ 107,4 см 

h → h_opt,  так как h_opt =148,16, то h =140 см 

 Минимальную толщину стенки из   условия  работы на срез определяем по формуле:

 ≥  

 Окончательно  принимаем толщину стенки мм   

 Определяем  :

h =140 см;    см 

 Определяю требуемую  площадь сечения балки:

 

h  ≤ b_f  ≤ h   

28 ≤ b_f ≤ 46,66 (см) 

t_w  ≤ t_f  ≤ 3 t_w   

 1,2  ≤ t_f  ≤ 3,6 см 

 Принимаем сечение  пояса из листа b_f = 45 см; t_f  =3 см

 Площадь принятого  сечения  полки A_f  = b_{f  ·} t_f  ≥ = 114,28 см² 
 

 Проверка: 

                                     21,9 см

h_w = h – 2t_f =140 – 2 · 3 = 134 cм 

13,1 см 

 ≤                                = = 7,3

7,3 < 13,1 – условие выполняется, местная устойчивость пояса обеспечена 

 Определяем  нагрузку от собственного веса балки:

- нагрузка от собственного  веса балки

В – шаг балки

А – площадь сечения

= 78,5 кН/м³

0,48 кН/м²

 Уточним полную фактическую нагрузку и расчетные  усилия:

6557,44  кН·м = 655744 кН·см  

1639,36  кН   
 

 Проверим  прочность сечения балки на действие изгибаемого элемента:

;    I_x – момент инерции сечения

+ 2 ( + b_f ·t_f ( )²) =  + 2 ( +45 _·  3 ( )²) = 

= 240600 + 1267100 = 15,08 · 10⁵ см⁴ 

= 21,54 · 10³ см³

= 0,92 ˂ 1 

с₁=1,1 [ Прил. 3] 

 Условие выполняется, прочность балки обеспечена.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 2.1. Проверка общей устойчивости главной балки 
 

                                                                  

;   l_ef = a 
 

                         рис. 6.                                                             

   

   - коэффициент, учитывающий гибкость 

 

   - условная гибкость стенки 

  = 0,24 – 8,5 · 10^-3( - 2,2)² = 0,24 – 8,5 · 10^-3( 4,2433 - 2,2)² = 0,24 – 0,0345 = 0,2055

  = 30 · 1 ·  1,2 ·  134² (0,8395 + 0,2055) = 675504,72 кН/см 

  655744 ≤ 675504,72 – условие выполняется 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 2.2. Конструктивные решения для местной устойчивости главной балки 

 Так как условная гибкость стенки балки ; продольные ребра устанавливать не требуется.  

 Укрепляем стенку поперечными ребрами жесткости. Ребра располагаем в местах опирания балок настила с шагом не более  = 268 см 

  = = 84,6 мм

 Принимаем 100 мм 

  3,5872 м 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 рис. 7. Проверка местной устойчивости стенки главной балки. 

= = =200 см = 2000 мм 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 2.3. Расчёт опорного ребра главной балки

 Опорное ребро 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 рис. 8. Расчет опорного ребра главной балки 

 Опорная реакция главной балки  кН. Примем мм.

 Находим требуемую  площадь опорного ребра

  36,4302 см²

  - расчетное сопротивление стали  сжатию

   R_{u =} 45 кН/см² [ прил. 1] (С345).

 Принимаем ребро из широкополосного универсального проката сечением 16 × 240 мм по табл. П10.7 [1].

 b_h ≤ b_f                    b_h ≥ 180 мм                    t_h  ≥ 14 мм 

 принимаем

 t_{h =} 16 мм;             b_h = 240 мм 

 b_h ≤ b_f                   

 240 ≤  352

 

  = 240 · 16 = 3840 мм² ≥ 3643 мм²

 38,4 см² ≥ 36,43 см² 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 2.4. Расчёт опорного ребра на устойчивость 

 Проверяем устойчивость опорной части балки: 

  22,8239 см 

 

  = 65,7886 см²

  - площадь сечения 

 рис. 9. Расчет опорного ребра

    1846,4866 см⁴

  5,2978 см

  

 R_y = 300 МПа → 0,939 [ прил. 7] 

 Проверка:

  0,8845 < 1,

 Устойчивость  ребра обеспечена. 

 2.5. Расчёт сварного шва 

 Торцевое  ребро привариваем сплошными  швами к стенке ручной сваркой электродами Э50. Предварительно определим сечение, по которому необходимо рассчитать угловой шов на срез (условный)

 

 Где кН/см²; кН/см² [прил. 1]

  ; [ табл. П4.4] 

 Расчет следует проводить по металлу шва.

 Определим катет шва

  1,43 · 0,6776 = 0,969 см. 

 Принимаю  катет сварного шва  10 мм

 Проверим  выполнение конструктивных требований к сварным швам (табл. П.4.5.)

   мм < 10 мм

 Проверяем длину рабочей части сварного шва 
 

 3. Расчёт колонны. 

3.1.Подбор сечения сплошной колонны 

Определим продольно сжимающую силу:

 кН

где максимальная поперечная сила в главной балке.

=6 м – отметка верха настила (по заданию)

 м – размер колонны ниже отметки пола

Принимаем м

h_к = h^гб + = 1,6 + 0,016 = 1,616 м

= 6 – 1,616 + 0,6 = 4,984 м 

 рис. 10. Схема колонны 

  N = 3286,65 кН;                  R_y = 30 кН/ см² 
 
 
 
 
 
 
 

    b = b₀ - 2 z₀  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 рис. 10. Подбор сечения сплошной колонны

 Подбор сечения  ветвей 

 Определяем  требуемую площадь сечения колонны:

   

φ → λ = 60……80 ( кН)

             40……60 ( кН)

N = 3159,2 кН

  Задаемся  гибкостью колонны λ = 70,