Компановка и конструктивной схемы балочной клетки

Исходные данные

Номер схемы – 4

1. Пролёт главной балки – 12,0 м

2. Вылет консоли главной балки – 0,75 м

3. Пролёт балки настила – 4,6 м

4. Отметка верха настила – 10,000 м

5. Временная нормативная нагрузка – 7,0 кН/м²

6. Постоянная нормативная нагрузка – 2,0 кН/м²

7. Тип сопряжения балок –в одном уровне

Компановка и конструктивной схемы балочной клетки

Расчёт стального настила

Исходные данные

Расчётный пролёт настила l_н=1417мм.

Материал настила – сталь С245 [2, табл.50^*].

Сварка элементов – полуавтоматическая в среде углекислого газа, сварочная проволока – Св-08Г2С [2, табл.55^*], положение швов – нижнее.

Вертикальный предельный прогиб

а)

qн=9 кН/м2

б)

2,78 кН/м

2,78 кН/м

Рисунок - 1. Плоский стальной настил:

А - конструктивная схема; б – расчётная схема

Расчёт настила

Нормативная нагрузка на 1м² настила:

Толщина настила при вертикальном предельном прогибе

Настил проектируем из листовой рифлённой стали (ГОСТ 8568-77^*); t_н=6(мм); ширина листов 1400 мм.

Растягивающее усилие на 1см настила:

кН/см

Расчётный катет углового шва, прикрепляющий настил к балкам настила;

при расчёте по металлу границы сплавления:

где при [2,табл.34^*]; МПа ( - временное сопротивление разрыву стали С245[2, табл.51^*]; равны 1 [2, п.11,2^*].

Принимаем катет углового шва, крепящий настил к балкам настила, [2, табл.38^*].

Расчёт балки настила

Исходные данные

Балки настила – прокатные, из двутавров по ГОСТ 26020-83, тип Б;

пролёт м. Материал – сталь С245 по ГОСТ 27772-88^* [2, табл.50^*]

c [2, табл.51^*]; .

Вертикальный предельный прогиб балки подсчитан по линейной интерполяции между значениями и :

Нормативная нагрузка на 1 погонный метр балки

где вес 1м² настила.

(здесь m_н=51 кг/м² по приложению 3,табл.2);

а=1,417 м-шаг балок настила

-масса 1 пог.м балки настила (ориентировачно для балки настила принят 26Б1)

где -коэффициенты надёжности по нагрузке соответственно для временной и постоянной нагрузок и для нагрузки от собственного веса металлических конструкций.

Статический расчёт балки

lбн=4,6м

Mmax

Qmax

Рисунок 2 - Расчётная схема балки настила

Конструктивный расчёт балки

Требуемый момент сопротивления сечения балки при условии работы материала в упругой стадии:

Здесь g_с=1 [2, табл.6^*].

По сортаменту принимаем двутавр №20Б1

Геометрические характеристики:

Проверка прочности балки настила

В сечениях с M=M_max и Q=0

В сечениях с Q=Q_max и M=0

Прочность балки настила обеспечена.

Проверка жёсткости балки (II группа предельных состояний)

1,99<3,83, следовательно жесткость балки обеспечена.

Расход стали на 1м² балочной клетки в осях 1-2 от настила и балок настила

Здесь - площадь ячейки балочной клетки,

n-количество балок в ячейке.

Расчёт и конструирование главной балки

Исходные данные

Главная балка – сварная, двутавровая из листового проката; по статической схеме – одноконсольная;

пролёт балки ;

вылет консолей ;

материал – сталь С245 по ГОСТ 27772-88^* [2, табл.50^*] с ; ; [2, табл.52^*]

Вертикальный предельный прогиб балки

Поясные швы выполняются автоматической сваркой под флюсом ( флюс АН-348-А по ГОСТ 9087-81^*; сварочная проволока Св-08А по ГОСТ 2246-70^*), положение швов – в лодочку; все остальные швы выполняются полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа ( сварочная проволока Св-08Г2С) [2, табл.55^*].

Нормативная погонная нагрузка на балку ( в связи с частым расположением балок настила нагрузку на главную балку принимают распределённой).

где - нагрузка от массы настила и балок настила;

- ориентировочный вес главной балки.

Расчётная погонная нагрузка на главную балку:

q=52,89 кН/м

Статический расчёт главной балки

R_A = 316,09

Эпюра M(кН*м)

R_B = 344,33кН

RB

RA

M_max= 961,9кН*м

Q_max= 318,59

12 0,75

		14,87
		961,9
	ЭпюраQ(кН)

25,74

	316,09
		318,59

Рисунок 3 - Расчётная схема главной балки

Рисунок 4 - Сечение составной балки

где

оптимальная при гибкости стенки

Так как больше , высоту балки назначаем близкой к оптимальной, но не менее ; при этом принимаем высоту стенки , увязывая этот размер со стандартной шириной универсальной широкополосной стали по ГОСТ 82-70^*; пояса балки принимаем толщиной 16мм. Высота балки .

Толщина стенки ; округляя этот размер до стандартной толщины стали по ГОСТ 82-70^*, имеем , что больше

Площадь сечения пояса главной балки:

Пояс проектируем также из универсальной широкополосной стали; при

.

Принимаем пояс из листа 240*16мм, что удовлетворяет конструктивным требованиям: 8мм<16мм<2,5*8=20мм; 180мм<240мм; 280 мм в пределах , т.е. 1/3*h=294мм, 1/5*h=176,4мм; 294>2400>176,4мм;

Геометрические характеристики подобранного сечения балки:

Момент инерции сечения относительно оси Х-Х:

момент сопротивления сечения относительно оси Х-Х:

статический момент полусечения относительно оси Х-Х:

Проверка жёсткости балки

Проверим прогиб главной балки:

Здесь

Предельный прогиб .

Прогиб не превышает предельный.

Расчёт опорных частей балки

На опорах главной балки устанавливаем внутренние опорные рёбра (рис.6)

Пусть толщина внутреннего опорного ребра , тогда из условия его прочности при работе на смятие требуемая площадь сечения:

Ширина опорного ребра:

Принимаем конструктивно внутреннее опорное ребро из – 200х14 мм.

Проверка опорной части балки на устойчивость:

;

где по [2, табл.72] в зависимости от .

Здесь

швов прикрепления внутренних опорных рёбер к стенке балки при .

При расчёте по металлу:

при расчёте по металлу границы сплавления:

Здесь n=4 – количество сварных швов, крепящих внутренние опорные рёбра к стенке балки; .

Нижний торец ребра

A=R/R=344,33/361*10=9,53см

Толщина внутренного опорного ребра t=12мм

b=A/2t+40мм=9,53*10/24+40=79,7мм

Принимаем 80х12мм

t=3b*0,34=3*80*0,034=8,19

Исходные данные

Рисунок 6 - Сечение стержня колонны

Предельная гибкость стержня колонны [2, табл.19]:

a=

где коэффициент a подсчитывается по формуле (см. условие устойчивости).

Общая устойчивость стержня колонны обеспечена.

Проверяем необходимость укрепления стенки колонны поперечными рёбрами жёсткости [2, п.7.21^*]; они необходимы, если ,

где - расчётная высота стенки; для прокатного двутавра .

Для стержня колонны и или 0,68<2,3

Условие постановки поперечных рёбер жёсткости не выполняется, но так как колонна может рассматриваться как отправочный элемент (габариты колонны позволяют транспортировать её полностью к месту монтажа), то согласно

[2, п.7.21^*] необходимо укрепить её стенку не менее, чем двумя поперечными рёбрами жёсткости (рис.9)

Размеры поперечных рёбер жёсткости

;

.

Принимаем .

Поперечные рёбра привариваем к колонне сплошным двусторонним швом с катетом [2, табл.38^*]

Рисунок 7-Стержень колонны с поперечными рёбрами жёсткости

Поперечная сила

Геометрические характеристики сечения траверсы:

Проверка прочности траверсы:

При определении толщины швов, прикрепляющих листы траверсы к плите, расчёт ведём по металлу границы сплавления :

Принимаем [2, табл.38^*].

Анкерные болты – конструктивные, фиксируют положение базы относительно фундамента; их диаметр 24мм, тип 1.

Список используемой литературы

1. Металлические конструкции: В Зт. Т1. Элементы стальных конструкций:
Учеб. пособие для строит. вузов /В.В.Горев, Б.Ю.Уваров, В.В.Филиппов,
Г.И.Белый, Л.В.Енджиевский, И.И.Крылов, Я.И.Ольков, В.Ф.Сабуров; Под ред.
В.В.Горева. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 2001. 551 с.

2. СНиП 11-23-81*. Стальные конструкции /Госстрой России. - М.: ГУП
ЦПП, 2002.90 с.

3. Металлические конструкции: В Зт. ТЗ. Специальные конструкции и
сооружения: Учеб.пособие для строительных, вузов /В.В.Аржаков, В.И.Бабкин, В.В.Горев, Л.В.Енджиевский, В.В.Зверев, В.С.Казарновский, И.И.Крылов, А.Ф.Кузнецов, Е.А.Митюгов, Я.И.Ольков, А.В.Панин, В.М.Путилин, А.Б.Пуховский, А.И.Репин, В.Ф.Сабуров, И.П.Сигаев, И.В.Сидоров, А.А.Собакин, В.В.Филиппов, А.С.Щеглов, О.П.Якимец; Под ред. В.В.Горева. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2002. 544 с.

4. СНиП 2.01.07 - 85*. Нагрузки и воздействия / Госстрой России. - М.: ГУП
ЦПП, 2001.44 с.

5. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов
/Е.ИБеленя, Г.С.Веденников, B.C.Игнатьева, Ю.И.Кудишин, Б.Ю.Уваров,
В.Н.Валь, Т.Н.Морачевский, Д.Н.Стрелецкий; Под ред. Г.С.Веденникова -7-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1998. 760с.

6. Металлические конструкции." Методические указания к курсовому
проекту для студентов специальности 290300 - «Промышленное и гражданское строительство» заочной формы обучения /Сост. Л.В.Енджиевский, И.Я.Петухова, С.В.Григорьев, В.Г.Кудрин,- Красноярск: КрасГАСА, 2002. 149 с.

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-строительный институт

институт

СКиУС

кафедра

КУРСОВАЯ РАБОТА

РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ БАЛОЧНОЙ СЕТКИ И ПОДДЕРЖИВАЮЩИХ ЕЁ КОНСТРУКЦИЙ

тема

Студент СБ 11-12 __________ Бабаев.Д.И.

номер группы подпись, дата инициалы, фамилия

Преподаватель __________ Тарасов А.В.

подпись, дата инициалы, фамилия

Красноярск 2014

Исходные данные

Номер схемы – 4

1. Пролёт главной балки – 12,0 м

2. Вылет консоли главной балки – 0,75 м

3. Пролёт балки настила – 4,6 м

4. Отметка верха настила – 10,000 м

5. Временная нормативная нагрузка – 7,0 кН/м²

6. Постоянная нормативная нагрузка – 2,0 кН/м²

7. Тип сопряжения балок –в одном уровне

Компановка и конструктивной схемы балочной клетки

Расчёт стального настила

Исходные данные

Расчётный пролёт настила l_н=1417мм.

Материал настила – сталь С245 [2, табл.50^*].

Сварка элементов – полуавтоматическая в среде углекислого газа, сварочная проволока – Св-08Г2С [2, табл.55^*], положение швов – нижнее.

Вертикальный предельный прогиб

а)

qн=9 кН/м2

б)

2,78 кН/м

2,78 кН/м

Рисунок - 1. Плоский стальной настил: