1. Выбор схемы балочной клетки
.1 Нормальная компоновка балочной клетки
Первый вариант нормальной компоновки балочной клетки.
Рис. 1. Нормальная компоновка балочной площадки
) Исходя из габаритов ячейки балочной клетки (20х7), материала настила (сталь С235), и из ограничения для шага балок настила а (а=0,6…1,6 м), назначаем количество и шаг балок настила:
где А — шаг балок в продольном направлении, м;
n — количество балок в одной ячейке.
Принимаем: n = 25, .
) Определяем толщину настила:
Для qвр=2800 кг/м2 и а=0,8 м имеем tн= 7 мм.
3) Расчет балки настила
Сталь — С345;
qвр=2,8 т/м2;
l=B=7 м=7000 мм;
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
— расчетное сопротивление по пределу текучести по приложению 5 [1], для стали С345;
— коэффициенты надежности по нагрузке:
— табл. 1 [4];
— п. 3.7 [4];
— коэффициент условия работы:
— табл. 6 [2];
Полная нормативная нагрузка на балку настила, равна:
где p — нагрузка, создаваемая весом листов настила, кН/м;
q — поверхностная нагрузка, кН/м;
Полная расчетная нагрузка на балку настила, равна:
где — коэффициенты надежности;
Поверхностная нагрузка равна:
где В-шаг колонн в поперечном направлении, м;
а — шаг балок настила, м;
qвр=1,6 т/м2 — временная равномерно распределенная нагрузка;
Нагрузка, создаваемая весом листов настила:
где — плотность стального настила,
— толщина настила, м (= 7 мм = 0,007 м)
Рис. 2. Расчетная схема балки настила
Полная нормативная нагрузка на балку настила:
= 1792 + 43,96 = 1835,96 кг/м = 18,6кН/м.
Полная расчетная нагрузка на балку настила:
Для балки настила строим эпюры изгибающего момента М и перерезывающей силы Q.
Подбираем профиль балки настила двутаврового сечения из условия прочности:
где — расчетное сопротивление по пределу текучести, по прил. 6 для стали С345;
— коэффициент условия работы, — табл. 6 [2];
Откуда:
По сортаменту согласно ГОСТ 8239-89 подбираем двутавр №27:
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
h=27 см, b=12,5 см, t=0,98 см, d=0,6 см
— масса 1 погонного метра профиля
Проверка:
а) На жесткость:
— согласно СНиП II-23-81*, таблица 40*.
где — модуль упругости.
— условие не выполнено.
Увеличиваем сечение балки. По сортаменту согласно ГОСТ 8239-89 подбираем двутавр №33.
h=33 см, b=14 см, d=0,7 см, t=1,12 см
— масса 1 погонного метра профиля
Проверка:
— условие выполнено.
б) На прочность:
Так как мы приняли Wx >Wn, треб то прочность проверять нет необходимости. По этому здесь и далее это действие выполнять не будем.
Так как условие выполняется, то для варианта I принимаем двутавр №33.
Второй вариант нормальной балочной клетки.
Рис. 3. Нормальная компоновка балочной площадки
) Исходя из габаритов ячейки балочной клетки (20х7), материала настила (сталь С235), и из ограничения для шага балок настила а (а=0,6…1,6 м), назначаем количество и шаг балок настила:
где А — шаг балок в продольном направлении, м;
n — количество балок в одной ячейке.
Принимаем: n = 20 .
) Определяем толщину настила:
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Для qвр=2800 кг/м2 и а=1,0 м имеем tн= 8 мм.
4) Расчет балки настила
Сталь — С345;
qвр=2800 т/м2;
l=B=7 м=7000 мм;
— расчетное сопротивление по пределу текучести по приложению 5 [1], для стали С345;
— коэффициенты надежности по нагрузке:
— табл. 1 [4];
— п. 3.7 [4];
— коэффициент условия работы:
— табл. 6 [2];
Полная нормативная нагрузка на балку настила, равна:
где p — нагрузка, создаваемая весом листов настила, кН/м;
q — поверхностная нагрузка, кН/м;
Полная расчетная нагрузка на балку настила, равна:
где — коэффициенты надежности;
Поверхностная нагрузка равна:
где В-шаг колонн в поперечном направлении, м;
а — шаг балок настила, м;
qвр=2,8 т/м2 — временная равномерно распределенная нагрузка;
Нагрузка, создаваемая весом листов настила:
где — плотность стального настила,
— толщина настила, м (= 8 мм = 0,008 м)
Полная нормативная нагрузка на балку настила:
= 2800+62,8= 2862,8 кг/м = 28,6 кН/м.
Полная расчетная нагрузка на балку настила:
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Для балки настила строим эпюры изгибающего момента М и перерезывающей силы Q.
Рис. 4. Расчетная схема балки настила
Подбираем профиль балки настила двутаврового сечения из условия прочности:
где — расчетное сопротивление по пределу текучести, по прил. 6 для стали С345;
— коэффициент условия работы, — табл. 6 [2];
Откуда:
По сортаменту согласно ГОСТ 8239-89 подбираем двутавр №33:
h=33 см, b=14 см, d=0,7 см, t=1,12 см
— масса 1 погонного метра профиля
Проверка:
а) На жесткость:
— согласно СНиП II-23-81*, таблица 40*.
где — модуль упругости.
— условие не выполнено.
Увеличиваем сечение балки. По сортаменту согласно ГОСТ 8239-89 подбираем двутавр №40.
h=40 см, b=15,5 см, d=0,83 см, t=1,3 см
— масса 1 погонного метра профиля
Проверка:
— условие выполнено.
Так как условие выполняется, то для варианта I принимаем двутавр №40.
Третий вариант — усложненная компоновка балочной клетки.
Рис. 5. Усложненная компоновка балочной площадки
1) Исходя из габаритов балочной клетки (20х7), материала настила (сталь С235) и из ограничения для шага вспомогательных балок (а1= 2…5 м), назначаем количество и шаг вспомогательных балок:
где А — шаг колонн в продольном направлении, м;
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
— количество вспомогательных балок в одной ячейке.
Принимаем:
) Аналогично подбираем, исходя из габаритов балочной клетки (7х5), материала настила (сталь С235) и из ограничения для шага балок настила (а2=0,6…1,6 м), назначаем количество и шаг балок настила:
где В-шаг колонн в поперечном направлении, м;
n2 — количество балок настила в одной ячейке.
Принимаем:
3) Определяем толщину настила:
Для qвр=2800 кг/м2 и а=1,0 м имеем tн= 8 мм.
) Расчет балки настила:
Сталь С345;
qвр= 2,8 т/м2;
а1=5 м, а2=1,0 м;
— расчетное сопротивление по пределу текучести по приложению 5 [1], для стали С345;
— коэффициенты надежности по нагрузке:
— табл. 1 [4];
— п. 3.7 [4];
— коэффициент условия работы:
— табл. 6 [2];
Полная нормативная нагрузка на балку настила, равна:
где p — нагрузка, создаваемая весом листов настила, кН/м;
q — поверхностная нагрузка, кН/м;
Полная расчетная нагрузка на балку настила, равна:
где — коэффициенты надежности;
Поверхностная нагрузка равна:
где а1 — шаг вспомогательных балок, м;
а2 — шаг балок настила, м;
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
qвр=2,8 т/м2 — временная равномерно распределенная нагрузка;
Нагрузка, создаваемая весом листов настила:
где — плотность стального настила,
— толщина настила, м (= 8 мм = 0,008 м)
Полная нормативная нагрузка на балку настила:
= 2800+62,8= 2862,8 кг/м = 28,6 кН/м.
Полная расчетная нагрузка на балку настила:
Рис. 6. Расчетная схема балки настила
Для балки настила строим эпюры изгибающего момента М и перерезывающей силы Q.
Подбираем профиль балки настила двутаврового сечения из условия прочности:
где — расчетное сопротивление по пределу текучести, по прил. 6 для стали С345;
— коэффициент условия работы, — табл. 6 [2];
Откуда:
По сортаменту согласно ГОСТ 8239-89 подбираем двутавр №24:
h=24 см, b=11,5 см, d=0,56 см, t=0,95 см
— масса 1 погонного метра профиля
Проверка:
а) На жесткость:
— согласно СНиП II-23-81*, таблица 40*.
где — модуль упругости.
— условие не выполнено.
Увеличиваем сечение балки. По сортаменту согласно ГОСТ 8239-89 подбираем двутавр №30.
h=30 см, b=13,5 см, d=0,65 см, t =1,02 см
— масса 1 погонного метра профиля
Так как условия выполняются, то для балок настила принимаем двутавр №30.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
) Расчет вспомогательной балки.
Сталь С345;
qвр= 2,8 т/м2;
а1=5 м, а2=1,0 м;
— расчетное сопротивление по пределу текучести по приложению 5 [1], для стали С345;
— коэффициенты надежности по нагрузке:
— табл. 1 [4];
— п. 3.7 [4];
— табл. 2 [4];
— коэффициент условия работы:
— табл. 6 [2];
Поскольку на вспомогательную балку опирается 7 балок настила, то вся нагрузка от вышележащих элементов передается как равномерно распределённая.
Полная нормативная нагрузка на вспомогательную балку, равна:
где p — нагрузка, создаваемая весом листов настила, кН/м;
q — поверхностная нагрузка, кН/м;
— нагрузка от балок настила.
Полная расчетная нагрузка на вспомогательную балку, равна:
где — коэффициенты надежности по нагрузке.
Поверхностная нагрузка равна:
где а1 — шаг вспомогательных балок;
В-шаг колонн в поперечном направлении, м.
qвр= 2,8 т/м2 — временная равномерно распределенная нагрузка.
Нагрузка, создаваемая весом листов настила равна:
где — плотность стального настила,
— толщина настила, м (= 8 мм = 0,008 м)
Нагрузка от балок настила:
где — масса 1 м профиля, кг/м.
кг/м.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Рис. 7. Расчетная схема вспомогательной балки
Полная нормативная нагрузка на вспомогательную балку:
Полная расчетная нагрузка на вспомогательную балку:
Для вспомогательной балки строим эпюры изгибающего момента М и перерезывающей силы Q.
Подбираем профиль двутаврового сечения для вспомогательной балки из условия прочности:
где — расчетное сопротивление по пределу текучести, по прил. 6 для стали С345;
— коэффициент условия работы, — табл. 6 [2];
Откуда:
По сортаменту согласно ГОСТ 8239-89 подбираем двутавр №60:
h=60 см, b=19 см, d=1,2 см, t=1,78 см
— масса 1 погонного метра профиля
Проверка:
а) На жесткость:
— согласно СНиП II-23-81*, таблица 40*.
где — модуль упругости.
— условие выполнено.
Проверяем общую устойчивость вспомогательных балок в сечении с наибольшими нормальными напряжениями — в середине пролета. Необходимо проверить сначала по формулам:
В сечении l/2 τ=0, следовательно С1 = С и
Определим отношение (lef/bf), при котором можно не проверять устойчивость:
Принятое сечение удовлетворяет требованиям прочности, устойчивости и прогиба.
.2 Определение расхода материала по вариантам
По стоимости:
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
где п — количество балок настила (вспомогательных балок) в одной ячейке;
l — длина балки настила (вспомогательной балки);
— вес одного метра проката, кг/м;
А — шаг колонн в продольном направлении, м;
В-шаг колонн в поперечном направлении, м;
— толщина настила, м;
k — стоимость стали, k=30000 руб./т;
I вариант:
II вариант:
III вариант:
.3 Выбор основного варианта
Наиболее выгодным вариантом компоновки балочной клетки является I вариант:
а=0,8 м — шаг балок настила;
п=25 шт. — количество балок настила в одной ячейке;
tн= 0,7 мм — толщина настила;
— расчетная нагрузка на балку настила;
двутавр №33 — профиль балки настила.
2. Расчет и конструирование главной балки
.1 Построение расчетной схемы балки, сбор нагрузки и построение эпюр изгибающих моментов и поперечных сил
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Рис. 8. Нормальная компоновка балочной площадки
Сталь — С345;
qвр=2.8 т/м2;
l=B=7 м=7000 мм;
А=20 м=20000 мм;
qа=42,2 кг/м — масса 1 погонного метра балки настила;
— расчетное сопротивление по пределу текучести, по прил. 5 [1], для стали С345;
— коэффициенты надежности по нагрузке:
— табл. 1 [4];
— п. 3.7 [4];
— табл. 2 [4];
— коэффициент условия работы:
— табл. 6 [2];
Полная нормативная нагрузка на главную балку, равна:
где p — нагрузка, создаваемая весом листов настила, кН/м;
q — поверхностная нагрузка, кН/м;
— нагрузка от балок настила;
— коэффициент, учитывающий собственный вес главной балки, =1,02;
Полная расчетная нагрузка на главную балку, равна:
где — коэффициенты надежности по нагрузке.
Поверхностная нагрузка равна:
где А — шаг колонн в продольном направлении, м;
В-шаг колонн в поперечном направлении, м;
qвр=2,8 т/м2 =28 кН/ м2 — временная равномерно распределенная нагрузка.
Нагрузка, создаваемая весом листов настила равна:
где — плотность стального настила,
— толщина настила, м (= 7 мм = 0,007 м).
Нагрузка от балок настила:
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
где n=25 — количество балок настила в одной ячейке;
qа — масса одного погонного метра профиля.
Полная нормативная нагрузка на главную балку:
Полная расчетная нагрузка на главную балку:
Рис. 9. Расчетная схема главной балки
Определим требуемый момент сопротивления профиля главной балки составного сечения из условия прочности:
где— расчетное сопротивление по пределу текучести, по прил. 5 [1], для стали С345;
— коэффициент условия работы, — табл. 6 [2];
Откуда:
Выбор размеров сечений стенки и полок сварной балки.
) Определяем оптимальную высоту главной балки:
где — требуемый момент сопротивления главной балки;
Задаемся приблизительной толщиной стенки: =14 см.
) Определяем минимальную высоту балки:
где — расчетное сопротивление по пределу текучести;
— допустимый относительный прогиб, ;
l — длина главной балки, l=A=20 м;
— полная нормативная нагрузка;
— полная расчетная нагрузка;
Из условия известно что строительная высота перекрытия не должна превышать 2,0 м. Учитывая полученные значения оптимальной и минимальной высот, примем высоту балки близкую к оптимальной, и равной 189 см и толщину поясов равную 3 см. Тогда высота балки равна см.
2.3 Подбор и проверка сечения балки по максимальному изгибающему моменту
Определяем толщину стенки балки.
а) Из условия работы стенки на касательные напряжения на опоре по формуле:
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
где — расчетное сопротивление на срез (табл. 1 [2]);
по приложению 5.
— коэффициент условия работы, — табл. 6 [2];
,
б) По эмпирической формуле:
Для обеспечения местной устойчивости стенки без дополнительного укрепления её продольным ребром, её толщина не должна быть меньше, чем:
где — модуль упругости.
Сравнивая полученные толщины с принятой , приходим к выводу, что она удовлетворяет условию прочности на действие касательных напряжений и не требует укрепления стенки продольным ребром жесткости для обеспечения местной устойчивости.
) Размеры горизонтальных поясных листов находим из необходимой несущей способности балки. Для этого вычисляем требуемый момент инерции сечения балки:
Момент инерции стенки балки:
Момент инерции полок:
Требуемая площадь сечения поясов балки:
где
Из следующих условий назначаем :
или
Принимаем: , тогда все условия выполняются.
Принимаем: .
Размеры полок и подобраны по ГОСТ 82-70*.
Геометрические характеристики сечения:
Площадь полки:
Принятые пояса из универсальной стали 600х30 мм, находится в пределах рекомендуемого отношения bf / h = 600 / 1890 = 1 / 3,0
Проверяем принятую ширину поясов исходя из его местной устойчивости:
Принятое соотношение размеров пояса удовлетворяет условию его местной устойчивости.
Момент инерции полки:
Момент инерции стенки:
Момент инерции сечения:
Момент сопротивления сечения:
Проверка сечения на прочность.
где — расчетное сопротивление по пределу текучести, по табл. 51 [2] для стали С345
— коэффициент условия работы, по табл. 6 [2],
Подобранное сечение балки удовлетворяет проверки по прочности. Выполним проверку прогиба:
Проверки прочности и прогиба выполняються.
2.4 Изменение сечения балки по длине проверка на прочность изменного сечения
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Выбор размеров измененного сечения полки сварной балки.
Сечение составной балки подобрано по максимальному изгибающему моменту, который действует лишь в середине балки, поэтому сечение можно уменьшить в местах снижения моментов.
При равномерной нагрузке наивыгоднейшее по расходу стали место изменения сечения поясов однопролетной сварной балки находится на расстоянии примерно 1/6 пролета балки от опоры
Рис. 10. Расчетная схема главной балки
Действующий в этом месте изгибающий момент найдем по формуле:
где — полная расчетная нагрузка на главную балку.
Действующую в этом месте перерезывающую силу найдем по формуле:
Определяем требуемый момент сопротивления и момент инерции измененного сечения исходя из прочности сварного стыкового шва:
Определяем требуемый момент инерции поясов
Определяемый требуемый момент инерции поясов ()
Принимаем пояс 300х30 мм, Аfz=90 см2. Принятый пояс удовлетворяет условиям bf1>12 см и bf1>h/10 = 18,9 см.
Определяем момент инерции и момент сопротивления уменьшенного сечения:
Проверка балки на прочность.
В месте изменения сечения делаем проверку совместного действия нормальных и касательных напряжений:
,
где — приведенное напряжение;
кН/м2 — расчетное нормальное напряжение;
кН/м2 — расчетное касательное напряжение.
см3.
=287271 кН/м2=287,27МПа< 1,15·300·1,0=345 МПа.
Следовательно, прочность балки в месте изменения сечения обеспечена.
.5 Проверка общей устойчивости балки
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Исходные данные:
Размеры поясов балки bf=600 мм, tf = 30 мм;
Нагрузка на главную балку передается через балки настила, установленные с шагом
a=0,8 м и закрепляющие главную балку в горизонтальном направлении.
По табл. 8* [СНиП II-23-81*] находим наибольшее значение (lef/bf)u, при котором не требуется расчета на устойчивость, принимая l = a = 0,8 м
Поскольку условие соблюдается, то устойчивость балки обеспечена и расчет на общую устойчивость выполнять не требуется.
В месте уменьшенного сечения:
Поскольку условие соблюдается, то устойчивость балки обеспечена и расчет на общую устойчивость выполнять не требуется.
.6 Расстановка ребер жесткости и проверка местной устойчивости стенки
Исходные данные:
сечение балки bf =60 см, tf = 3 см, hw=189 см, tw = 1,4 см; шаг балок настила a=80 см;
Стенка представляет собой длинную тонкую пластину, испытывающую действие касательных и нормальных напряжений, которые могут вызвать потерю её устойчивости. Устойчивости стенки обычно добиваются укреплением её специальными рёбрами жёсткости, расположенными нормально к поверхности выпучивания листа и увеличивающими жёсткость стенки. Рёбра жёсткости делят стенку на отсеки (панели), которые могут потерять устойчивости независимо один от другого.
Проверяем необходимость постановки ребер жесткости. Условная гибкость стенки при hef=hw= 120 см и tw =1,2 см равна:
Поскольку , то постановка ребер жесткости необходима (п. 7.10 СНиП II-23-81*). Максимальное расстояние между поперечными ребрами жесткости при равно amax = 2hef=2×183 = 366 см.
Принимаем парные ребра жесткости, ширина которых по [СНиП 2.01.07-85*] равна:
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Толщина ребра определяется по п. 7.10 [1 СНиП II-23-81*]
Принимаем размеры двухсторонних ребер жесткости bh х ts =101×9 мм.
Схема расстановки ребер жесткости показана в графической части.
Проверка устойчивости стенки.
Устойчивость будет обеспечена, если:
,
где — принимаем в зависимости от коэффициента .
.
Принимаем по табл. 7.4 [2] .
Откуда имеем:
кН/м2.
,
где — условная цилиндрическая гибкость:
.
Отношение большей стороны к меньшей: .
По формуле (2. 31) имеем:
кН/м2.
Расчетные момент и поперечную силу , определяем в среднем сечении квадрата со стороной, равной высоте стенки , примыкающего к опоре, то есть в сечении
кНм.
кН.
кН/м2.
кН/м2.
<1 — устойчивость стенки обеспечена.
Рис. 2.6 Схема расстановки ребер жесткости
2.7 Расчет поясных швов составной балки
Расчет ведется на силу сдвига пояса балки относительно стенки. В сварных балках сдвигающая сила Т, приходящаяся на 1 см длины балки, определяется через касательные напряжения.
см.
,
где м3.
Н/м2 =65,49МПа< 182,7 МПа.
Сопротивление швов срезу должно быть не меньше силы Т, т.е. см. Отсюда требуемая толщина шва:
,
где — поперечная сила в опорном сечении балки;
— двусторонние швы;
— меньшее из произведений глубины проплавления на расчетное сопротивление, принимаемое по условному срезу шва или по срезу металла на границе оплавления шва;
— зависит от того, как произойдет разрушение шва:
— по шву,
— по границе сплавления.
МПа (табл. 56 СНиП II-23-81*); (табл. 34* СНиП II-23-81*);
МПа — min.
МПа (табл. 51* СНиП II-23-81*);
(табл. 34* СНиП II-23-81*);
МПа
Разрушение считаем по шву м = 9 мм.
Принимаем по табл. 38* СНиП II-23-81* мм.
Принимаем проволоку Св-08А, тип электрода Э-42. .8 Расчет опорной части балки
Исходные данные:
сечение балки на опоре hw x tw =1830×14 мм, bf x tf = 300×30 мм;
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
· опорная реакция балки F = Qmax =2483кН;
Расчетные характеристики материала и коэффициенты
Опорные ребра балки выполняем из стали С255 по ГОСТ 27772-88, для которой Ry = 240 МПа, Run = 370 МПа (табл. 51* СНиП II-23-81*), Rp = 336 МПа, (табл. 52* СНиП II-23-81*).
Опорную часть балки конструируем с торцевым опорным ребром.
Расчет конструкции опорной части балки.
Главная балка опирается на колонну с помощью опорного ребра. Размер опорного ребра определяется из расчета на смятие торца ребра:
,
где кН;
МПа — расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности;
м2 = 70 см2 — площадь опорного ребра.
Ширина опорного ребра принимается равной ширине пояса, а толщину определяем по формуле:
,
где — коэффициент, учитывающий примыкание ребра не по всей плоскости.
м = 3,03 см.
Принимаем толщину опорного ребра мм.
Выступающую вниз часть опорного ребра принимаем м.
Опорный участок балки проверяется на устойчивость как условный опорный стержень, включающий в площадь сечения опорное ребро и часть стенки балки, шириной:
м = 7,4 см
и длиной, равной: .
Проверка опорного ребра на устойчивость производится по формуле:
,
где — коэффициент снижения расчетного сопротивления, зависящий от гибкости стержня и стали.
см4;
см2;
см;
;
, ;
МПа< 230 МПа.
Устойчивость опорного участка балки обеспечена.
Рассчитываем прикрепление опорного ребра к стенке балки двусторонними швами с помощью полуавтоматической сварки проволокой Св-08А (ГОСТ 8050-76)
Предварительно находим параметры сварных швов и определяем минимальное значение
Rwz = 20,5
.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Определяем катет сварных швов, исходя из его прочности и максимальной допустимой длины.
см
Принимаем =10 мм.
Проверяем длину расчетной части шва
см < =183 см
Ребро привариваем к стенке по всей высоте сплошными швами.
Рис. 2.8. Схема опорной части балки
2.9 Проектирование укрупнительного стыка главной балки
Произведем сварной монтажный стык. Сжатый пояс и стенку соединим прямым швом, а растянутый пояс — косым швом, под углом 60О, так как на монтаже физические способы контроля затруднены. Такой стык равнопрочен основному сечению балки и может не рассчитываться. Стык изображен в графической части работы.
Рис. 2.8 К расчету монтажного стыка .10 Примыкание балок настила к главной балке
Строительная высота, получаемая при поэтажном сопряжении запроектированных элементов получается больше заданной, следовательно, принимаем сопряжение балки настила с главной балкой в одном уровне на болтах.
Балки настила к главной балки крепим поперечным рёбрам, привариваемым к стенке главной балки.
Исходя из размеров балок настила и реакции опоры необходимо подобрать сечение поперечного ребра.
,
м2 = 2,18 см2 — площадь сечения поперечного ребра.
Так как площадь сечения поперечного ребра очень мала из конструктивных соображений принимаем минимально возможную толщину листа равную 6 мм, и высоту равную 30 см.
Крепление рёбер жесткости к стенке осуществляем сваркой с катетом шва =4 мм.
Определим длину шва по формуле:
,
где опорная реакция балки;
— коэффициент исполнения шва (0,7);
— катет шва;
— расчётная длина шва;
— количество швов;
— расчётное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва.
м
Так как нагрузка по длине шва распределяется неравномерно, , тогда
см
Прочность шва обеспеченна. По конструктивным соображениям принимаем шов по всей длине ребра.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
3. Подбор сечения колонны
Исходные данные:
· отметка верха настила H = 10 м;
· материал — сталь С245;
· толщина настила tsh = 7 мм;
· высота главной балки hmb = 189 см;
· реакция главной балки Vmb = Qmb,max =2479,7;
· главная балка опирается на колонну сверху.
3.1 Определение расчетной длины колонны
Геометрическую длину колонны находим с учетом глубины заделки hb = 0,7 м.
lc =H — tsh — hfb+0,6 =10 -0,007 — 1,89 + 0,6 =8,703 м.
3.2 Определение продольной силы
Рассчитывается средняя колонна, на которую опираются две главные балки (см рис 3.1). Расчетная продольная сила определяется по формуле
N = 2Vmb +Qбалки = 2×2479,7+87,6= 5047 кН
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
.3 Подбор сечения стержня колонны
Колонну сквозного сечения проектируем из двух прокатных профилей, соединенных планками.
Определяем требуемую площадь сечения колонны, принимая в первом приближении гибкость λ= 60.
Условная гибкость которой соответствует (по табл. 72 СНиП [СНиП II-23-81*]) коэффициент продольного изгиба φх = 0,820
По сортаменту двутавр (ГОСТ 8239-89) принимаем 2[№30К3, у каждого A1 = 138,72 см2;f1 = 30 см; Jx1 = 23910 см4; ix1 = 13,12 см; Jy1 = 7881 см4.
Проверяем устойчивость колонны относительно материальной оси х:
Принимаем φ = 0,779; λс=1; отсюда
Запас:
Расчет относительно свободной оси у — у
Определяем расстояние между ветвями колонны из условий равноустойчивости колонны в двух плоскостях .
Расстояние между ветвями должно быть не меньше величины:
где — ширина полки ветви колонны, см;
см — расстояние между ветвями, необходимое для окраски внутренней поверхности стержня.
По формуле (3.3) имеем:
Расстояние между центрами тяжести сечения ветвей колонны мм.
Момент инерции сечения относительно оси y:
Радиус инерции сечения:
см.
Гибкость сквозного стержня:
.
Задаемся высотой планки d=50, толщиной td=1 см, а также гибкостью ветки λ1=30.
Момент инерции сечения планки относительно собственной оси х:
Радиус инерции ветви относительно собственной оси (по сортаменту)
; .
Расстояние между осями планок ;
.
и следовательно приведенная гибкость
Условная приведенная гибкость .
Проверка: . .4 Расчет планок Определяем условную поперечную силу по ф (23) п. 5.8. [СНиП II-23-81*].
Усилия в планках определяем по ф (24) и (25) [СНиП II-23-81*]:
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Qs = Qfic/2 =32,33 / 2 = 31,166 кН
Принимаем высоту угловых швов для крепления планок к ветвям колонны kf = 1 см, для ручной сварки — электрод Э42. Расчетная длина шва lw= hs — 1=49 см. Расчетное сопротивление наплавленного металла Rwf = 18 кН/см2 по табл. 56 [СНиП II-23-81*]. По таблице 34* [СНиП II-23-81*] принимаем βf = 0,7, коэффициент условий работы шва γwf = 1.
Момент сопротивления и площадь сечения шва:
Прочность шва проверяем по формуле:
Прочность сварных швов, необходимых для крепления планок к ветвям, обеспечена. Заведомо обеспечена и прочность планок.
3.5 Расчет оголовка
Оголовок колонны состоит из опорной плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны. Опорная плита передает давление от двух главных балок на ребра оголовка и фиксирует проектное положение балок при помощи монтажных болтов.
Толщину плиты оголовка принимаем мм. Толщину ребра определяем из условия смятия:
,
где МПа — расчетное сопротивление торцевой поверхности на смятие (табл. 52* СНиП II-23-81*).
По формуле (3.9) имеем:
см2.
Усилие передается на колонну на длине:
,
где мм — ширина опорного ребра главной балки.
По формуле (3.10) имеем:
см.
Толщину ребра определим по формуле:
Принимаем толщину ребра см.
Высота ребра колонны определяется требуемой длиной швов, которые передает нагрузку на стержень колонны. Сварка — полуавтоматическая в среде углекислого газа проволокой СВ-08Г2С. Принимаем катет шва по табл. 38* СНиП II-23-81* мм.
МПа (табл. 56 СНиП II-23-81*) ; (табл. 34* СНиП II-23-81*);
МПа — min;
МПа (табл. 51* СНиП II-23-81*);
(табл. 34* СНиП II-23-81*);
МПа.
Разрушение считаем по шву.
Определяем длину шва по формуле:
см
Полную длину шва принимаем с учетом дефектов на концевых участках равной см. Высота ребра равна полной длине шва: см.
Толщина стенки колонны в месте приварки ребер меньше толщины этих ребер. Стенку необходимо проверить на срез по формуле:
,
где — толщина стенки двутавра, см;
кН/см2 — расчетное сопротивление на сдвиг по табл. 1* СНиП II-23-81*.
По формуле (3.11) имеем:
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
кН/см2 < кН/см2.
Рис. 3.1 К расчету оголовка колонны
3.6 Расчет базы центрально сжатой колонны
Исходные данные:
продольная сила N = 5047кН;
сечение колонны: bс =710 мм, hс = 304 мм, ветви из двутавров №30К3
материал элементов базы — сталь С345 по ГОСТ 27772-88;
материал фундамента бетон B30
Определение требуемой площади опорной плиты
Rb,loc = 1,7 кН/см2 по табл. 8.4 учебника Кудишина.
Требуемая площадь опорной плиты
Определение размеров опорной плиты в плане
Принимая толщину траверсы ttr = 15 мм, величину свеса с= 100 мм, находим ширину плиты
Bp = hc +2ttr +2 c = 30,4 + 2×1,5 + 2× 10 = 53,4 см
Требуемая длина плиты равна
Принимаем размеры опорной плиты из условия постановки анкерных болтов LpхBp=80×53,4 см.
Определение толщины опорной плиты
Среднее напряжение в бетоне под плитой базы равно
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Рассматриваем участки плиты, отличающиеся условиями опирания
Участок 1. Плита закрепленная одной стороной. Вылет консоли с = 10 см. Изгибающий момент равен
Участок 2. Плита опирается на три стороны. Размеры участка b =30,4 см (незакрепленная сторона), b =(Lp — bc)/2+(300 — 1.15)/2 = (80-71)/2+(30 — 1.15)/2 = 15.94 см. Отношение b/а =15.94/30.4 = 0,524 α=0.0635
Участок 3. Плита опирается на четыре стороны. Размер a =30.4 см, b = 39.85 см. по табл. прил. a = 0,069.
По наибольшему моменту определяем толщину плиты
Принимаем плиту толщиной tp = 40 мм из стали С345 (Ry = 300 МПа).
Определение размеров траверсы
Высоту траверсы находим из условия сопротивления срезу сварных швов прикрепления траверсы к ветвям колонны.
Принимаем полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа сварочной проволокой диаметром 2 мм марки Св-08Г2С в нижнем положении, для которой Rwf=215 МПа, Rwun= 490 МПа (табл. 56 [СНиП II-23-81*]) gwf=gwz=1,0, bf=0,9, bz=1,05 (п. 11.2 и табл. 34*[СНиП II-23-81*]). Для стали С345 Ry = 300 МПа Run = 460 Мпа (табл. 51*[СНиП II-23-81*]), Rwz= 205МПа (табл. 3 [СНиП II-23-81*]).
Требуемую длину каждого из четырех сварных швов находим из условия полной передачи усилия ветвей на опорную плиту через сварные швы.
По таблице 34 [7] kf = 14 мм; βf=0.8; βz=1
Расчетная длина шва
Требуемая высота траверсы
htr,r =lw,r +1,0 = 44.15+1,0 = 45.15 см
Принимаем высоту траверсы htr = 460 мм и толщину ttr = 15 мм
Крепление траверсы к плите осуществляем угловыми швами.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
,
где см.
По формуле (3.13) имеем:
см.
Принимаем катет шва по табл. 38* СНиП II-23-81* мм.
Определение площади верхнего обреза фундамента
Площадь верхнего обреза фундамента определяем из формулы
.
При принятой величине jb = 1,5
A = jb3Ap =1,53 × 80×53,4=14418см2
Принимаем размеры верхнего обреза фундамента больше размеров опорной плиты, то есть 130 х 115 см.
Список использованной литературы
1. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Минстрой России. — М.: ГП ЦПП, 1996. — 96 с.
. СНиП 2.01.07. — 85*. Нагрузки и воздействия / Минстрой России. — М.: ГП ЦПП, 1996. — 44 с.
. Металлические конструкции: Общий курс: Учеб.для вузов / Г.С. Ведеников, Е.И. Беленя, В.С. Игнатьева и др.; Под ред. Г.С. Веденикова. — 7-е изд., перераб и доп. — М.: Стройиздат, 1998. — 760 с.
. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы стальных конструкций: Учеб. Пособие для строит. Вузов / В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов и др.; Под ред. В.В. Горева. — М.: Высш. шк., 1997. — 527 с.
. Металлические конструкции. Вопросы и ответы. Учебное пособие для вузов / В.В. Бирюлев, А.А. Кользеев, И.И. Крылов, Л.И Стороженко. — М.: изд-во АСВ, 1994. — 336 с.
. Металлические конструкции / Под ред. Кудишина Ю.Н. — М.: Стройиздат, 2007. -632 с.
. Металлические конструкции / Под ред. Беленя Е.И. — М.: Стройиздат, 1986 — 560 с.
. Образцы выполнения курсовой работы.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.