1. Сравнение вариантов балочной клетки.

В курсовом проекте рассмотрены два варианта нормального и один вариант усложненного типа балочной клетки. Для того чтобы произвести технико-экономическое сравнение вариантов различных типов балочной клетки, необходимо для каждого варианта подобрать толщину настила, назначить сечение балок настила и второстепенных балок.

1.1.Определение толщины стального настила.

При требуемом относительном прогибе (1/150) [5] толщина настила определяется его жесткостью

= ,

где l_n – пролет настила;

t_n – толщина настила;

n₀ = = 150 -- отношение пролета настила к предельному прогибу;

Е₁= Е ( 1- μ ²) = 2,26 Ä 10⁴ кН/см²;

р_n -- нормативная эксплуатационная нагрузка на настил.

1.2.Расчет вспомогательных балок.

Вспомогательные балки (балки настила, второстепенные балки) проектируются из прокатных двутавров. Расчет производится по двум предельным состояниям – по прочности и жесткости.

Погонная, равномерно распределенная нагрузка (кН/м) на вспомогательные балки будет

q₁ = р₁ Ä а (для балок настила);

q₂ = р₂ Ä в (для второстепенных балок),

где р₁, р₂ -- эксплуатационная нагрузка на настил с учетом собственной массы конструкций, кН/м²;

а, в – соответственно шаг балок настила и второстепенных балок, м.

Максимальный изгибающий момент:

М _мах = ,

где l – пролет рассчитываемой балки.

Требуемый момент сопротивления балки:

W_треб= ,

где С_х -- коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций, С_х = 1,12;

_с – коэффициент условия работы, _с = 1,1;

R_y -- расчетное сопротивление стали по пределу текучести

По полученному значению W_треб из сортамента назначается номер двутавра и производится проверка жесткости по формуле:

=

При несоблюдении неравенства необходимо принять следующий номер двутавра и вновь проверить условие.

Первый вариант балочной клетки.

Расчет настила.

Н аходим отношение толщины настила к пролету:

= = = 135,24;

т.к. l_n =140 см, тогда t_п = l_n /135,24 = 1,04 см.

Назначаем t_п = 11 мм.

Масса настила составляет g^н_п = 0,86 кН/м².

Расчет балки настила.

Погонная нагрузка на балку составляет:

q^н₁ = (р^н + g^н_п) Ä а =(13,5+0,86) Ä 1,4 = 20,104 кН/м = 0,201 кН/см;

q₁ = (р^н Ä _f.р.+ g^н_п Ä _f.g) Ä а =(13,5 Ä 1,2+0,86 Ä 1,05) Ä 1,4 = 23,94 кН/м,

где _f.р.=1,2 -- коэффициент надежности по нагрузке;

_f.g.=1,05 -- коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса конструкций.

Расчетный изгибающий момент:

М _мах = = =47,88 кН*м = 47,88*10² кН*см.

Требуемый момент сопротивления:

W_треб= = = 168,97 см³

Принимаем Ι 20, W_х =184,0 см³ , J _х = 1840 см⁴.

Проверяем прогиб подобранной балки:

=

= = 0,0043 > 0.004, т.е. прогиб недопустим.

Принимаем Ι 22 W_х =232,0 см³ , J _х = 2550 см⁴.

Проверяем прогиб подобранной балки:

=

= = 0,0031 < 0.004, т.е. прогиб допустим.

Принимаем Ι 22 W_х =232,0 см³ , J _х = 2550 см⁴.

Масса балки настила на 1 м² площадки составляет:

q^н₁= = 0,171 кН/м²,

где 0,240 кН/м – масса 1 метра балки.