В рамках данной статьи, разберём процесс расчёта прогибов стальной прокатной балки в соответствии с действующими нормативными документами.
Основная информация о расчёте стальных балок на прогиб, представлена в статьях:
- Проверка прогибов стальной балки - https://rflira.ru/kb/12/716/
- Проверка прогибов стальной балки при косом изгибе - https://rflira.ru/kb/12/772/
- Коэффициенты к временным нагрузкам при проверке прогиба - https://rflira.ru/kb/12/717/
В рамках данной статьи, рассказано, как применить инструменты ПК ЛИРА САПР, при расчёте в соответствии с требованиями норм.
Исходные данные
Балка стальная, пролёт 6 м, служит для опирания плит перекрытия в общественном здании. Сечение балки – прокатный двутавр 30Ш1 Опирание – жёсткое. Необходимо выполнить проверку прогиба балки, в соответствии с нормативными документами СП 16.13330.ХХХХ, СП 20.133330.ХХХХ.
Сбор нагрузок
Сбор нагрузок выполним в табличной форме
Ширина грузовой площади балки, составляет 6 м, исходя из этой величины, определим погонные нагрузки на балку (расчётные значения):
Постоянные нагрузки: 0.4605*6=2.763 т/м;
Длительные нагрузки: 0.24*6=1.44 т/м;
Кратковременные нагрузки: 0.24*6=1.44 т/м;
Для постоянных нагрузок вычислен итоговый коэффициент надёжности, его следует применять, если планируется все постоянные нагрузки, объединить в одном загружении.
Расчёт прогибов балки
Описание расчётной модели
Расчётная модель балки, принята в виде стержня, жёстко защемлённого на опорах. Тип КЭ10, количество расчётных сечений – 5 шт.
Нагрузки, действующие на балку, распределены по трём загружениям:
Балке назначена жёсткость двутавр 30Ш1:
Для данной задачи, составлены таблицы РСУ и РСН:
Коэффициенты в столбце 2:
Постоянные - 1/1.14=0.877
Длительные - 1/1.2=0.833
Кратковременные - 1/1.2*0.35=0.292
Пояснения по принятым коэффициентам к нагрузкам для расчёта прогиба
Положения СП 20.13330.2016, в части расчёта прогибов:
В рамках рассматриваемой задачи, будем считать, что определение прогиба, выполняется исходя из эстетико-психологических требований, на действие постоянных и длительных нагрузок
В рамках данной задачи, учитываем пониженное значение кратковременной нагрузки. Величину пониженного значения нагрузки, принятой по таблице 8.3 СП 20.13330.2016, следует устанавливать по п.8.2.3
Дополнительная информация из СП 20.13330.2016:
8.4.4 Пониженные значения равномерно распределенных нагрузок от транспортных средств следует устанавливать умножением их нормативных значений на коэффициент 0,35.
10.11 Для районов со средней температурой января минус 5°С и ниже (по таблице 5.1 СП 131.13330) пониженное нормативное значение снеговой нагрузки (см. 4.1) определяется умножением ее нормативного значения на коэффициент 0,5. При этом коэффициенты с СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* (с Изменениями N 1, 2) и с СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* (с Изменениями N 1, 2) принимаются равными единице.
Для районов со средней температурой января выше минус 5°C пониженное значение снеговой нагрузки не учитывается.
Пониженное нормативное значение следует учитывать при расчете прогибов покрытий или их участков, оборудованных системами снеготаяния, а также в других случаях, установленных в нормах проектирования строительных конструкций.
Настройка вариантов конструирования для стального расчёта
Расчёт стальных сечений производится по РСУ, в соответствии с требованиями норм СП 16.13330.2017. В окне параметров расчёта, дополнительно, производится настройка коэффициентов для расчёта балки по второму предельному состоянию.
Определение коэффициента Kn для кратковременных нагрузок Kn=1.2/0.35=3.429.
Настройка характеристик для стального расчёта
Для проверки сечения балки, заданы следующие характеристики:
В данной задаче, проверка общей устойчивости балки не требуется, т.к. плиты перекрытия, опирающиеся на балку сверху, можно считать раскреплением сжатого пояса балки по всей длине.
Расчёт и анализ результатов
Проанализируем результаты статического расчёта:
Анализ результатов стального расчёта, выполним в окне СТК-САПР:
Предельно допустимый прогиб L/200=6000/200=30 мм
Прогиб по результатам расчёта:
5.72/6000=1/1048.95<1/200
Условия по второму предельному состоянию (прогиб) выполняются.