Металлические конструкции, включая сварку

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ, ВКЛЮЧАЯ СВАРКУ

Методические указания

к выполнению расчетно – графической работы:

Стальные конструкции балочной площадки

для студентов направления подготовки бакалавров

08.03.01 – «Строительство» дневной и заочной форм обучения

Брянск 2015

ФГБОУ ВО

Брянский государственный инженерно-технологический университет

Кафедра «Строительные конструкции»

Утверждены

научно-методическим советом БГИТУ

Протокол № 02 от 25.02.2015 г.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ, ВКЛЮЧАЯ СВАРКУ

Методические указания

к выполнению расчетно – графической работы:

Стальные конструкции балочной площадки

для студентов направления подготовки бакалавров

08.03.01 – «Строительство» дневной и заочной форм обучения

Брянск 2015

УДК 624.014

Пикин Д.Ю. Стальные конструкции балочной площадки. Методические указания для дневного и заочного отделения. – Брянск, 2015 г. – 56 с.

Методические указания являются руководством по выполнению и оформлению расчетно - графической работы по курсу «Металлические конструкции, включая сварку» студентами специальности 08.03.01-«Строительство». В пособии рассмотрен пример расчета и конструирования основных элементов балочной площадки с учетом последних Норм на проектирование стальных конструкций.

Ил. 18, табл. 3, прилож. – 1 табл. 6, список лит. – 7 назв.

Рекомендованы учебно-методической комиссией

строительного факультета

Протокол № 12 от 25.02.2015 г.

Общие указания

Настоящее пособие разработано к курсовой расчетно-графической работе "Стальные конструкции балочной площадки" и представляет собой числовой пример расчета и конструирования основных конструкций балочной площадки с комментариями и пакет приложений, необходимых для выполнения рассчетов. При работе над проектом следует пользоваться нормативным документом СНиП II-23-81* "Стальные конструкции" [3], курсом "Металлические конструкции" [1,2], Методическим указанием [4], альбомом узлов балочных площадок [5], а также настоящим пособием и заданием, выданным руководителем.

Пример, приведенный в пособии, имеет следующие исходные данные:

1. Шаг колонн в продольном направлении L = 15 м.

2. Шаг колонн в поперечном направлении B = 6 м.

3. Габариты площадки в плане: 2L x 2B.

4. Отметка верха настила: Н = 10 м.

5. Строительная высота перекрытия: hстр = 2,20 м.

6. Временная (полезная) равномерно распределенная нагрузка: u = 25 кН/м2.

7. Материал конструкций:

· настила – сталь С235,

· балок настила и вспомогательных – сталь С245,

· главных балок – сталь С255,

· колонн – сталь С245,

· фундаментов – бетон В12,5.

8. Допустимый относительный прогиб настила – 1/150.

9. Тип колонны – сплошная и сквозная.

Примечания:

· рассматриваются два варианта балочной клетки нормального типа и один усложненного типа со стальным настилом;

· соединение колонн с фундаментами принято шарнирным, а примыкание балок к колоннам – сверху;

· неизменяемость балочной площадки в поперечном направлении обеспечивается вертикальными связями по колоннам, а в продольном - присоединением площадки к неподвижной системе.

Расчет настила.

Для стального настила применяются плоские листы толщиной 6...16 мм, которые располагаются на балках настила (рис. 2, а) и привариваются непрерывными сварными швами. Приварка настила к балкам делает невозможным сближение опор настила при его прогибе под нагрузкой. Поэтому расчетная схема настила (рис. 2, б) представляет собой закрепленную шарнирно-неподвижную на опорах полосу единичной ширины, испытывающую под действием поперечной силы изгиб по цилиндрической поверхности ( металлические конструкции, включая сварку - student2.ru , с. 130; металлические конструкции, включая сварку - student2.ru , с. 462).

Значение предельного пролета настила из условия обеспечения его жесткости (рис. 2) вычисляются по формуле:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

где E = 2,06×105 МПа – модуль упругости стали;

n = 0,3 – коэффициент поперечной деформации стали (Пуассона);

n0 – заданное отношение пролета настила к его предельному прогибу, n0 = [l / f], (для стального настила n0 = 150).

Шаг балок настила (а) устанавливаются повычисленному размеру пролета настила (lн). Для этого значение n = L/lн округляется до целого числа и вычисляется уточненное значение шага балок настила. Допускается увеличение шага балок настила (а) по отношению к определенному пролету настила (lн) на 100…120 мм, так как фактический расчетный пролет настила – расстояние между краями полок соседних балок настила – меньше шага балок настила на ширину полки балки настила (bf).

Усилие (распор) Н, на действие которого надо проверить сварные швы, прикрепляющие настил к поддерживающим его балкам, можно определить по приближенной формуле (7.3) [1]:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru .

Пример (исходные данные в Общих данных).

Требуется выбрать рациональную конструктивную схему балочной клетки на основе проработки и технико-экономического сравнения двух вариантов нормального и одного варианта усложненного ее конструктивного решения рис. 1. В соответствии с интенсивностью заданной полезной нагрузки, u = 25 кН/м, назначается толщина листов плоского стального настила: вариант I - tн = 10 мм; вариант II - tн =14 мм; вариант III - tн =10 мм. Материал настила – сталь С235. Отношение пролета настила к его предельному прогибу, n0 = [l / f], принимается 150.

Для намеченных вариантов конструктивных схем балочной клетки рассчитывается настил, балки настила, вспомогательные балки и определяются технико-экономические показатели рассмотренных вариантов из условия обеспечения наименьших затрат металла.

Нагрузки на расчетную полосу шириной 1см:

Нормативная:

qn = u×10-4 = 25×10-4кН/см =2,5Н/см;

расчетная:

q = gf ×u×10-4 = 1,2×25×10-4 = 30×10-4 кН/см =3,0 Н/см,

где u = 25 кН/м2 – полезная нагрузка в соответствии с заданием;

gf = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке для временной нагрузки. металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Рис. 1. Варианты балочных клеток:

1 – главная балка; 2 – балки настила; 3 – вспомогательная балка.

Определяется расчетный пролет настила (исходя из несущей способности намеченных вариантов настила):

вариант I и III (tн = 10 мм):

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru ;

вариант II (tн = 14 мм):

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Рис. 2. Плоский стальной настил и его

расчетная схема.

Число балок настила:

вариант I: принимаем n = 16, тогда шаг балок настила металлические конструкции, включая сварку - student2.ru = L/(n-1)=1м < (lн +100 мм) = 914 + 100 = = 1014 мм. Схема расстановки балок настила показана на рис.1.а;

вариант II: принимается n = 13, тогда шаг балок настила а = 1,25 м. Схема расстановки балок настила показана на рис.1.б;

вариант III: принимается n = 6, тогда возможный шаг балок настила а = 1 м. Схема расстановки балок настила показана на рис.1.в

Определяется усилие Н, на действие которого надо проверить сварные швы, прикрепляющие настил к поддерживающим его балкам:

вариант I и III (tн = 10 мм):

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

вариант II(tн=14 мм):

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Прикрепление настила к поддерживающим ее конструкциям выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе (по ГОСТу 8050-85) в нижнем положении (проволока марки Св-08 d=1,4…2мм). Для этих условий и стали С235: Rwf=180МПа; Rwz= металлические конструкции, включая сварку - student2.ru = металлические конструкции, включая сварку - student2.ru Учитывая, что металлические конструкции, включая сварку - student2.ru металлические конструкции, включая сварку - student2.ru расчетный катет углового шва вычисляем по формуле 120 [3][1]:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru металлические конструкции, включая сварку - student2.ru металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

где lw = 1 см - расчетная длина шва;

bf = 0,9 и металлические конструкции, включая сварку - student2.ru =1,05 - коэффициент по таблице 34*;

gwf = 1 - коэффициент условий работы шва (п.11.2*);

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru - расчетное сопротивление сварного шва по металлу шва, табл. 56;

Run –нормативное сопротивление листового проката, табл. 51*

вариант I и III (tн = 10 мм): металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

в соответствии с табл. 38* принимается минимально допустимый катет шва при tн =10 мм kf = 4 мм;

вариант II (tн = 14 мм):

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

принимается минимально допустимый катет шва kf = 6 мм.

Результаты расчета стального настила сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Расчет стального настила.

Расчетные параметры Вариант
I II III
Толщина настила tн, мм 10 14 10
Расчетный пролет настила, см 91,4 128 91,4
Принятый пролет настила, см 100 125 100
Число балок настила n 16 14 25
Расчетные усилия H, кН 2,97 4,2 2,97
Расчетный катет углового шва, мм 1,8 2,6 1,8
Принятый катет углового шва, мм 5 5 5
Масса настила m1, кг/м2 78,5 109,9 78,5

Таблица 2. Технико-экономические показатели.

  Расход стали, кг Число балок на ячейку 15 х 6
Вариант на 1 м2, m на ячейку 15 х 6 Типоразмеров Монтажных единиц
I 120,7
II 148,78
III 123,1

В соответствии с табл. 2 принимается для дальнейшего проектирования вариант I балочной площадки.

Определение толщины стенки.

Толщина стенки также является основным параметром сечения балки. От принятой толщины стенки зависит экономичность сечения составной балки.

Минимальная толщина стенки устанавливается, исходя из условий прочности на срез, предельной гибкости стенки и стандартной толщины листового проката.

Толщину стенки следует принимать минимально необходимой исходя из заданной гибкости lw, при определении hопт и фактически принятой высоты стенки hw:

tw = hw / lw .

Наименьшая толщина стенки определяется из условия ее работы на касательные напряжения:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Чтобы обеспечить устойчивость стенки без дополнительного укрепления ее продольными ребрами, необходимо принимать толщину стенки не менее:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

В балках высотой более 2 м толщина стенки из условия металлические конструкции, включая сварку - student2.ru получается чрезмерно толстой, поэтому ее рекомендуется принимать в пределах tw = (1/200…1/250)×hw и укреплять одним продольным ребром.

Толщина стенки должна быть согласована с имеющимися толщинами проката листовой стали (табл. 4, прилож.). Окончательно толщину стенки следует принимать не менее 8 мм и назначать кратной 1 мм при толщине до 12 мм, и 2 мм – при толщине более 12 мм.

Подбор сечения поясов.

Требуемая площадь сечения одного поясного листа балки определяется из условия прочности (по металлические конструкции, включая сварку - student2.ru – требуемый момент инерции балки из условия прочности, если металлические конструкции, включая сварку - student2.ru ) или из условия жесткости (по металлические конструкции, включая сварку - student2.ru – требуемый момент инерции сечения балки из условия жесткости, если металлические конструкции, включая сварку - student2.ru ). Поэтому в формуле по определению требуемого момента инерции, приходящегося на поясные листы (If,тр = Iтр – Iw), принимается большее из двух значений металлические конструкции, включая сварку - student2.ru или металлические конструкции, включая сварку - student2.ru .

Пример(продолжение, начало п. 1.1, 1.2, 1.3):

нормативная:

qn = (m×g + un)×B = (120,7×9,81 + 25×103)×6 = 157100 Н/м = =157,1 кН/м = 1571 Н/см;

расчетная:

q = 1,02×(m×g×gf + un×gf)×B = 1,02×(120,7×9,81×1,05 + 25×103×1,2)×6 =191200 Н/м = 191,2 кН/м.

Максимальные значения расчетных усилий:

изгибающий момент в середине пролета:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

поперечная сила на опоре:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Рис.4. Усилия в главной балке.

Вычисляется требуемый момент сопротивления поперечного сечения в предположении работы материала в упругой стадии. Расчетное сопротивление стали С255 Ry = 240МПа для проката толщиной до 20 мм (см. табл. 51*), коэффициент условия работы конструкции gс = 1 (см. табл. 6*);

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Минимальная высота (по жесткости) балки:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru см.

Задается гибкость стенки lw = 160 (табл. 3). Тогда оптимальная высота балки без учета развития пластических деформаций:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

При этажном сопряжении балок настила (рис. 5, а):

hmax = hстр - hб.н. - tн - f = 2200 - 330 - 10 - 38 = 1822 мм,

при сопряжении балок в одном уровне (рис. 5, а):

hmax = hстр - tн - f = 2200 - 10 - 38 = 2152 мм,

где f = L/400 = 1500/400 = 3,75 см » 3,8 см – металлические конструкции, включая сварку - student2.ru прогиб балки.

Принимается h = 174 см, что больше hmin =117 см, меньше металлические конструкции, включая сварку - student2.ru hmax = 182 см и близко к hопт= 175 см.

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Рис. 5. Расчетная схема балки.

Определяется толщину стенки tw из условий:

а) прочности на срез от Qmax = 1434 кН, при hw = h - 2×tf = 174 - 2×2,0 = 170 см, принимается hw = 170 см – равной ширине листа в соответствие с сортаментом прокатной стали по ГОСТу 19903-74* (табл. 4, прилож.); Rs = 0.58×Ry = 0,58×240 = 139 МПа; Ry = 240 Мпа, при толщине проката 10…20 мм (табл. 51*):

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

б) местной устойчивости стенки без укрепления продольными ребрами жесткости:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru ;

в) из конструктивных соображений:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Принимается tw = 12 мм, что, примерно, соответствует заданной гибкости стенки lw = 160 (hw / tw=170 /1,2 = 142).

Вычисляется требуемый момент инерции сечения балки из условия прочности:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

где h = hw + 2×tf = 170 + 2×2,0 = 174см, и требуемый момент инерции сечения балки из условия жесткости:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Так как металлические конструкции, включая сварку - student2.ru подбор сечения поясов ведется по моменту инерции металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Момент инерции стенки балки:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Требуемый момент инерции, приходящийся на поясные листы:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Расстояние между центрами тяжестей поясных листов:

h0 = h – tf = 174 – 2,0 = 172 см.

Требуемая площадь сечения одного пояса балки:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Принимаются поясные листы балки из листа универсальной широкополосной стали по ГОСТу 82-70* (табл. 3, прилож.) 500 ´ 20 мм, площадь сечения пояса – Af = 50 металлические конструкции, включая сварку - student2.ru 2,0 = 100 см2.

Проверяются принятые размеры поясных листов:

tf = 20 мм < 3×tw = 3×12 = 36 мм;

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

bf = 500 мм > bf.min = 180 мм.

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

местная устойчивость сжатого пояса обеспечена.

Фактические геометрические характеристики подобранного сечения (рис. 6).

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Рис. 6. Сечение главной балки.

1. Высота сечения балки:

h = hw + 2×tf = 170 + 2×2,0 = 174,0 см.

2. Площадь сечения:

A = hw×tw + 2×bf×tf = 170×1,2 + 2×50×2,0 = 404 см2.

3. Момент инерции сечения:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

4. Момент сопротивления сечения:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

5. Статический момент полусечения относительно нейтральной оси:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

6. Отношение площади сечения поясного листа к площади сечения стенки:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Проверяется прочность принятого сечения на действие максимального изгибающего момента:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Недонапряжение в сечении:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Проверяется прогиб балки:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Примечание: Если металлические конструкции, включая сварку - student2.ru то металлические конструкции, включая сварку - student2.ru может превышать 5%., то

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Расчет поясных швов.

В сварных балках составного сечения соединение поясов со стенкой осуществляется поясными швами. Поясные швы исключают при изгибе балки сдвиг поясов относительно стенки и превращают все сечение в едино работающее. Это соединение передает на стенку балки местную нагрузку, приложенную к поясам между поперечными ребрами жесткости. Поясные швы принимаются двусторонними. Однако в сварных двутавровых балках, несущих статическую нагрузку Нормы допускаются применение односторонних поясных швов. В этом случае расчетная нагрузка должна быть приложена симметрично относительно поперечного сечения балки, а в местах приложения к поясу балки сосредоточенных нагрузок должны быть установлены поперечные ребра жесткости. Поясные швы следует выполнять автоматической сваркой, сплошными, наименьшей допускаемой толщины.

Расчет поясных швов ведется на сдвигающее усилие, возникающее между поясами и стенкой, и местного давления от внешней нагрузки, приложенной к поясу балки.

Пример.

Поясные швы выполняются автоматической сваркой в положении "в лодочку" сварочной проволокой Св-08ГА под слоем флюса АН-60. Катет шва kf = 6 мм – минимально допустимая толщина сварного шва по табл. 38*. Для этих условий и стали С255 по табл. 56: Rwf = 200 МПа; Rwz =0,45×Run =0,45×370 =166,5МПа; bf = 1,1; bz = 1,15 (Run = 370 МПа, табл.51* – для наиболее толстого из свариваемых листов).

Расчет поясных швов выполняется с учетом местных напряжений под балками настила (см. п. 2.4.).

Расчетные усилия на единицу длины шва:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Проверяется прочность шва:

по металлу шва:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

по металлу границы сплавления:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Таким образом, минимально допустимая толщина шва достаточна по прочности.

Пример.

Главная балка опирается на колонну сверху и через опорное ребро, приваренное к торцу балки, передает на нее опорную реакцию V = Qmax =1434кН; Rp = 336 МПа (табл. 52*).

Принимается конструкцию опорной части по варианту (рис. 9). металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Рис.9. К расчету опорной части балки.

Ширина опорного ребра принимается равной ширине пояса балки bp = металлические конструкции, включая сварку - student2.ru = 280 мм.

Определяется толщина ребра из условия прочности на смятие торцевой поверхности:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Принимается ребро из листа 280 х 16 и проверяется устойчивость опорной части:

площадь сечения условной стойки (рис. 9, сечение а-а)

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

где металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Вычисляется момент инерции сечения относительно оси х1 (рис. 9), без учета момента инерции участка стенки (ввиду малости), радиус инерции сечения и гибкость стойки с расчетной длиной равной высоте стенки.

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

По табл.72 в зависимости от значений lx1 = 27 и Ry = 240 МПа определяется значение коэффициента продольного изгиба j = 0,94.

Проверяется устойчивость опорного ребра:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Проверяется местная устойчивость опорного ребра (табл. 29*):

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Местная устойчивость ребра обеспечена.

Выполняется расчет угловых швов сварного соединения опорного ребра со стенкой (сварка полуавтоматическая сварочной проволокой Св-08ГА, d = 1,4…2 мм):

по металлу шва:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

по металлу границы сплавления:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Минимальный катет шва по табл. 38* kf min = 5мм.

Минимальный катет флангового шва из условия lw £ 85×bf×kf:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Окончательно принимается катет шва kf = 8 мм.

Расчет и конструирование

На высокопрочных болтах.

Укрупнительный монтажный стык желательно проектировать совмещенным (стенка и полки балки стыкуются в одном сечении) в середине пролета главной балки. Каждый пояс главной балки в месте стыка перекрывается тремя накладками. Ширина верхней накладки принимается равной ширине пояса bf, а нижних – bf /2 – 20...40 мм. Толщина накладок устанавливается таким образом, чтобы суммарная площадь их поперечного сечения была не менее площади сечения пояса балки. Стенка перекрывается двумя листовыми накладками с толщиной равной толщине стенки, tw.

Высокопрочные болты изготавливаются в различном климатическом исполнении из сталей 40Х «Селект», 38ХС, 30Х3МФ, 30х2НМФА, диаметром от 16 до 48 мм. Наиболее распространенными являются высокопрочные болты из стали марки 40Х «Селект» по ТУ 14-1-1237-75.

Болты следует размещать в соответствии с табл. 39 п.12.19*, а именно шаг между центрами болтов в соединении устанавливается: минимальный – 2,5d, максимальный – 8d и 12t; расстояния от центра болта до края накладки: минимальное вдоль усилия – 2d, поперек усилия – 1,5d, максимальное 4d и 8t, где d – диаметр отверстия для болта; t – толщина наиболее тонкого наружного элемента. Для облегчения пользования кондукторами для сверления отверстий шаг и дорожки необходимо применять кратными 40 мм.

Пример.

Укрупнительный стык размещается в середине пролета балки (х = 7,5 м). Усилия M и Q в расчетном сечении: М1 = 5377,5 кН×м; Q1 = 0 (см. п. 2.8). Конструкция стыка представлена на рис.10.

Каждый пояс балки перекрывается тремя листовыми накладками – одной сверху и двумя снизу. Сечение верхней накладки принимается 500 х 14 мм, а нижних – 220 ´ 14 мм. Суммарная площадь сечения накладок:

Ан = (50 +2×22)×1,4 = 131,6 см2 > Af =50×2,0 = 100 см2.

Стенка балки перекрывается двумя листовыми накладками с толщиной равной толщине стенки, tw = 12 мм.

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Рис. 10. Монтажный стык на высокопрочных болтах.

Стык осуществляется высокопрочными болтами диаметром 20 мм из стали 40Х "селект", с временным сопротивлением материала болта разрыву Rbun = 1100 МПа (табл. 61); обработка поверхности газопламенная. Несущая способность одного высокопрочного болта, имеющего две плоскости трения:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

где Rbh = 0,7×Rbun = 0,7× 1100 = 770МПа – расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов;

gb = 1 – коэффициент условий работы соединения (п. 11.13*при n > 10);

m = 0,42 – коэффициент трения, принимаемый по табл. 36* для газопламенной обработки соединяемых поверхностей;

где k = 2 – количество поверхностей трения соединяемых элементов;

gh = 1,12 – коэффициент надежности (способ регулирование натяжения болтов по моменту закручивания), принимаемый по табл. 36*[2];

Abh = 2,45 см2 – площадь сечения болта нетто, определяемая по табл. 62*.

Стык поясов.

Расчетное усилие на стык поясных листов:

N = Ry × Af = 240×50×2,0×(100) = 2400000 Н = 24000 кН.

Требуемое количество высокопрочных болтов в соединении на полунакладке:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Принимаются 18 болтов и размещаются согласно рис. 10.

Проверяется ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями под болты d = 23 мм (на 3 мм больше диаметра болта). Пояс ослаблен двумя отверстиями по краю стыка:

An.нт = tf×(bf - n×d0) = 2×(50 - 2×2,3) = 90,8 см3 >

> 0,85×bf×tf = 0,85×50×2 = 85 см2,

поэтому ослабление пояса отверстиями можно не учитывать.

Проверяется ослабление накладок в середине стыка четырьмя отверстиями:

Ан.н = Ан – 2×n×do×tн = 1,4×(50 + 2×22) – 2×4×2,3×1,4 =105,8 см2 >

>0,85×bf×tf = 0,85×50×2 = 85 см2,

Стык стенки.

Изгибающий момент, действующий на стенку, определяется по формуле:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Поперечная сила Q = 0.

Принимается расстояние между крайними по высоте рядами болтов

amax = hw – (12… 18) = 170 – 18 = 152 см.

Задается число горизонтальных рядов болтов К = 20, устанавливаем расстояние между болтами по вертикали:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Максимальное горизонтальное усилие от изгибающего момента, действующее на каждый крайний наиболее нагруженный болт:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

где m = 2 – количество вертикальных рядов болтов на полу накладки;

Sai2 = 1522 + 1362 + 1202 + 1042 + 882 + 722 + 562 + 402 + 242 +82 = 84728 см2.

Усилие на один болт от действия поперечной силы V = 0, так как Q = 0.

Равнодействующее усилие от момента и поперечной силы в наиболее напряженных крайних болтах стенки:

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

прочность стенки обеспечена.

Приложение 1

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Таблица 1. Сокращенный сортамент горячекатаных двутавров

(по ГОСТу 8239-72*).

Масса, Размеры, мм А, см2 Jx, см4 Wx, см3 ix, см Jy, см4 Wy. см3 iy, см
проф. кг/м h bf tw tf
9,5 11,5 13,7 15,9 18,4 27,3 31,5 36,5 42,2 48,6 66,5 78,5 92,6 4,5 4,8 4,9 5,1 5,2 5,4 5,6 6,5 7,5 8,3 7,2 7,3 7,5 7,8 8,1 8,4 8,7 9,5 9,8 10,2 11,2 12,3 14,2 15,2 16,5 17,8 14,7 17,4 20,2 23,4 26,8 30,6 34,8 40,2 46,5 53,8 61,9 72,6 84,7 39,7 58,4 81,7 4,06 4,88 5,73 6,57 7,42 8,28 9,13 9,97 11,2 12,3 13,5 14,7 16,2 18,1 19,9 21,8 23,6 17,9 27,9 41,9 58,6 82,6 6,5 8,7 11,5 14,5 18,4 23,1 28,6 34,5 41,5 49,9 71,1 71,1 86,1 1,22 1,38 1,55 1,7 1,88 2,07 2,27 2,37 2,54 2,69 2,89 2,89 3,03 3,09 3,23 3,39 3,54

металлические конструкции, включая сварку - student2.ru

Таблица 2. Сокращенный сортамент горячекатаных швеллеров (по ГОСТу 8240-72).

Масса, Размеры, мм А, см2 Jx, см4 ix, см Jy, см4 iy, см zo, см
проф. кг/м h bf tw tf
8,59 10,4 12,3 14,2 16,3 18,4 27,6 31,8 36,5 41,9 48,3 4,5 4,8 4,9 5,1 5,2 5,4 5,6 6,5 7,5 7,6 7,8 8,1 8,4 8,7 9,5 10,5 11,7 12,6 13,5 10,9 13,3 15,6 18,1 20,7 23,4 26,7 30,6 35,2 40,5 46,5 53,4 61,5 3,99 4,78 5,6 6,42 7,24 8,07 8,89 9,73 10,9 13,1 14,2 15,7 20,4 31,2 45,4 63,3 1,37 1,53 1,7 1,87 2,04 2,2 2,37 2,6 2,732,2,84 2,97 3,1 3,23 1,44 1,54 1,67 1,8 1,94 2,07 2,21 2,42 2,47 2,52 2,59 2,68 2,75

Таблица 3. Сталь широкополосная универсальная

(по ГОСТу 82-70*).

Толщина, мм (4), 6, (7), 8, (9), 10, (11), 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 36, 40, 45, 50, 55, 60
Ширина, мм 200, (210), 220, 240, 250, (260), 280, 300, 320, 340, 360, 380, 400, 420, 450, 480, 500, (530), 560, 600, 630, 650, 670, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050

Примечание: В скобках указаны не рекомендуемые размеры листов.

Таблица 4. Сталь горячекатаная толстолистовая

(по ГОСТу 19903-74*).

Длина листов, мм Толщина листов, мм, при их ширине, мм
700, 710, 750, 800, 850, 900, 950 1000, 1100 1250, 1400 1600, 1700 1900, 2000 2100, 2200, 2300
2000, 2200 4 - 10 4 - 12 4 - 7 6; 7  
2500, 2800 4-25 4-160 4 - 40
  4 - 12 6 - 12 8 - 12  
4 - 160 4 - 12 6-160 8 - 12 42-160 42-160
4000, 4500, 5000, 5500, 6000   8 - 160
  13-25 13 - 160 8 - 160
7000, 7500, 8000, 9000  
13 - 40 8 - 40 8 - 10; 26 - 40
                       

Таблица 5. Коэффициент a для расчета на изгиб плит, опертых на четыре канта.

b*/a 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 >2
a 0,048 0,055 0,063 0,069 0,075 0,081 0,086 0,091 0,094 0,096 0,100 0,125

* b – более длинная сторона участка

Таблица 6. Коэффициент b для расчета на изгиб плит, опертых на три или на два канта.

a*/b 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,2 1,4 >2
b 0,060 0,074 0,088 0,097 0,107 0,112 0,120 0,126 0,132 0,133

* a – закрепленная сторона пластины;

b – свободная сторона пластины.

Литература.

1. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / Под ред. Е.И. Беленя. – 6-е изд. – М.: Стройиздат, 1985. – 560 с.

2. Металлические конструкции. Элементы стальных конструкций. Том 1. / Под ред. В.В. Горева. – М.: "Высшая школа", 1997. – 520 с.

3. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции // Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. – 96 с.

4. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия // Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. – 36 с.

5. Стальные конструкции перекрытия технологической площадки.

6. Методические указания к курсовой работе / Под ред. Н.Б.Козьмена. – Челябинск,1983.

7. Дедух А.Д. Альбом чертежей металлических конструкций. Часть 1 и 2. – Челябинск, 1995.

Дмитрий Юрьевич Пикин

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ, ВКЛЮЧАЯ СВАРКУ

Методические указания

к выполнению расчетно – графической работы:

Стальные конструкции балочной площадки

для студентов направления подготовки бакалавров

08.03.01 – «Строительство» дневной и заочной форм обучения

Брянск 2015

ФГБОУ ВО

Брянский государственный инженерно-технологический университет

Кафедра «Строительные конструкции»

Утверждены

научно-методическим советом БГИТУ

Протокол № 02 от 25.02.2015 г.

Наши рекомендации