Проект балочной площадки (144269)

Посмотреть архив целиком

Министерство общего и профессионального образования РФ



Кафедра строительных конструкций










Курсовой проект по дисциплине

"Металлические конструкции"















2009 г.


Реферат


В курсовом проекте выбрана схема проектируемой балочной площадки; произведен расчет стального настила; подобраны и проверены балки настила; рассчитана наиболее нагруженная главная балка площадки; определены расчетные усилия и произведена компоновка сечения с наибольшим изгибающим моментом и на расстоянии от опоры.

Произведена расстановка ребер жесткости и проверена местная устойчивость стенки. Рассчитана опорная часть балки, поясные швы. Произведен расчет монтажного стыка главной балки; наиболее нагруженной колонны; оголовка колонны; базы колонны.

Все расчеты произведены в соответствии с нормативной документацией.




Содержание


Исходные данные

1. Выбор схемы балочной клетки

2. Расчет стального настила

3. Компоновка балочной клетки

4. Определение высоты и размеров главной балки

5. Расчет соединения поясов со стенкой

6. Изменение сечения балки по длине

7. Правка местной и общей устойчивости элементов главной балки

8. Расстановка ребер жесткости

9. Расчет монтажного стыка главной балки

10. Расчет опорной части главной балки

11. Подбор и компоновка сечения сквозной колонны

12. Расчет базы колонны

13. Расчет оголовка колонны

Литература




Исходные данные


  1. Шаг колонн в продольном направлении, А = 15 м.

  2. Шаг колонн в поперечном направлении, В = 6 м.

  3. Габариты площадки в плане, 3А×3В.

  4. Отметка верха настила – 11 м.

  5. Величина полезной нагрузки, р = 22 кН/м2.

  6. Допустимый относительный прогиб настила 1/200.

  7. Тип колонны: сквозная.




1. Выбор схемы балочной клетки


Балочная клетка представляет собой систему пересекающихся несущих балок, предназначенных для опирания настила перекрытий. В зависимости от схемы расположения балок балочные клетки подразделяются на 3 типа: упрощенные, нормальные и усложненные. В упрощенной балочной клетке нагрузка от настила передается непосредственно на балки, располагаемые параллельно короткой стороне перекрытия, затем на вертикальные несущие конструкции (стены, стойки). В балочной клетке нормального типа балки настила опираются на главные балки, а те на колонны или другие конструкции. В усложненной балочной клетке балки настила опираются на вспомогательные, которые крепятся к главным балкам.

Толщина настила зависит от полезной нагрузки:

при полезной нагрузке 10 кПа – tн = 6 мм

при полезной нагрузке 10 – 20 кПа – tн = 8 мм

при полезной нагрузке более 20 кПа – tн = 10 мм.

Тип балочной клетки выбирают путем анализа различных вариантов, сравнивая расход металла, технологические требования.


2. Расчет стального настила



tн – толщина настила; f – прогиб; lн – допустимый пролет; а.б.н. – шаг балок настила


При временной распределенной нагрузке 22 кПа принимаем толщину настила 10 мм.

Толщина настила на изгиб с распором можно вычислить приближенно из условия заданного предельного прогиба по формуле:


где


Е1 – цилиндрическая жесткость настила.

При коэффициенте Пуассона ν = 0,3 (для стали) Е1 определяется по формуле:



3. Компоновка балочной клетки


Сравним 2 варианта компоновки балочной клетки:

I вариант.

Пролет главной балки делим на 19 промежутков по 78,9 см.

Определяем вес настила, зная, что 2 стального листа толщиной 10 мм весит 78,5 кг.

g = 78,5 кг/м2 = 0,785 кН/м2

Нормативная нагрузка на балку настила:


qn = (pn + gn)·a = (22 + 0,785)·0,789 = 28,88 кН/м = 0,29 кН/см


Расчетная нагрузка на балку настила:


q = (np·pn +ng·gn)·a = (1,2·22 + 1,05·0,785)·0,789 = 21,48 кН/м


Расчетный изгибающий момент для балки настила длинной 6 м:



Требуемый момент сопротивления балки:



Принимаем двутавр №30 по ГОСТ 8239–72, имеющий: I = 7080 см4, W =472, вес g = 36,5 кг/м, ширину полки 13,5 см.

Проверяем на прогиб:


f = (5/384)·ql4/EI


Принятое сечение балки удовлетворяет условиям прогиба и прочности, т. к. W = 597 см3 > Wтр = 390,5 см3.

Общую устойчивость балок настила проверять не надо т. к. их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним настилом.

Определяем расход металла на 2 перекрытия: настил – 78,5 кг/м2, балки настила g/a = 42,2/0,789 = 53,5 кг/м2.

Весь расход металла: 78,5 + 53,5 = 132 кг/м2 = 1,32 кН/м2.


Рисунок 1 – Схема блочной клетки (нормальный вариант)


II вариант (усложненная компоновка)


Рисунок 2 – Схема блочной клетки (усложненный вариант)


Принимаем настил, как и в I варианте.

Расстояние между балками настила а = 600/8 = 75 см < 78 см.

Пролет балки настила l = 3,75 м.

Нормативная и расчетная нагрузка на нее:

qн = (22 + 0,785)·0,750 = 17,1 кН/м = 0,171 кН/см.

q = (1,2·22 + 1,05·0,785)·0,75 = 20,42 кН/м

Расчетный изгибаемый момент и требуемый момент сопротивления балки

Примем I 20, имеющий: I = 1840 см4, W = 184 см3, g = 21 кг/м.

Проверяем только прогиб балки, т. к. W = 184 см3 > Wтр = 145 см3.

Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и прогиба.

Определяем нормативную и расчетную нагрузку на вспомогательную балку:

Определяем расчетный изгибающий момент и требуемый момент сопротивления вспомогательной балки:

Принимаем I 55, имеющий: I = 55150см4; W = 2000 см3

ширину и толщину полки

b = 18 см, t = 1,65 см, g = 89,8 кг/м

Т.к. W = 2000см3 > Wтр = 1873 см3, проверяем балку на прогиб

Затем проверяем общую устойчивость вспомогательных балок в середине пролета, в сечении с наибольшими нормальными напряжениями. Их сжатый пояс закреплен от поперечных смещений балками настила, которые вместе с приваренным к ним настилом образуют жесткий диск. В этом случае за расчетный пролет следует принимать расстояние между балками настила l0 = 75 см.

Исходя из условий формулы


в сечение l/2;


при τ = 0 и с1 = с получаем



Подставляя значения δ в формулу, получаем:



Поскольку 5,62 > 4,17, принятое сечение удовлетворяет требованиям прочности, устойчивости и прогиба.

Суммарный расход металла

78,5 + 21/0,75 + 89,8/3,75 = 133,455 кг/м2

По расходу материала I вариант выгоднее.


4. Определение высоты и размеров главной балки


Рисунок 3 – Расчетная схема и усилия в главной балке



Найдем усилия:



Минимальная высота сечения сварной балки из условия жесткости при f/l =1/200 должна быть (см. с. 91 (II)):

hmin/l = 1/30, откуда

hmin = 1500/30 = 50 см

При расчете по эмпирической формуле толщина стенки составит

tст = 7 + 3·500/1000 = 8,5 мм.

Принимаем таблицу стенки 10 мм (четного размера).

Оптимальная высота балки при tст = 10 мм будет:



где k = 1,15 – для сварных балок.

Назначаем высоту балки 170 см.

Проверяем принятую толщину стенки из условия действия касательных напряжений:


tст = 3Q/2hRsγc = 3·1275000/2·170·13500·1 = 0,8 см < 1 см,

т.е. условие удовлетворяется.


Проверяем условие, при соблюдении которого не требуется постановка продольных ребер в стенке



Принятая стенка толщиной 10 мм удовлетворяет прочности на действие касательных напряжений и не требует постановки продольного ребра для обеспечения местной устойчивости.

Подбираем сечение сварной балки:


I = W (h/2) = 20787·(170/2) = 1766895 см4

Iст = tст·hст3/12 = 1·(170 – 2tn)3/12 = 1·(170 – 2·2)3/12 = 381191 см4


момент инерции стенки.

где hст = h – 2tn = 170 – 2·2 = 166 см.

tn = 2 см – принимаемая толщина полки.

Момент инерции полок:


In = I – Iст = 1766895 – 381191 = 1385704 см4.

h0 = h – tn = 170 – 2 = 168 см


расстояние между центрами тяжести полок.

Площадь сечения одной полки

An = 2In/h02 = 2·1385704/1682 = 98 см2.

Ширина полки bn = An/tn = 98/2 = 49 см.

Принимаем сечение полок 500×20 мм.

Проверяем принятую ширину (свес) поясов bn по формуле, исходя из обеспечения их местной устойчивости:



условие удовлетворяется тоже, при упругопластической работе сечения балки



где hcn = h – 2tn = 170 – 2·2 = 166 см.

Проверяем принятое сечение на прочность

Фактический момент инерции


I = (tст – hст3/12) + 2a2An = (1·1663/12) + 2·842 ·100 = 1792391 см4,


где a = h0/2 = 168/2 = 84 см.

Фактический момент сопротивления


W = I/(h/2) = 1792391/85 = 21087 см3.


Напряжение по формуле составит


σ = M/W = 4781·105/21087 = 226,7 < 230 МПа = Ryγc,


условие удовлетворяется.

Проверяем касательные напряжения по нейтральной оси сечения у опоры балки


τ = QS/Itст = 1275000·11844/1792391·1 = 8425 Н/см2 = 84 МПа < Rsγc = =135 МПа.


где S – статический момент полусечения


S = An·(h0/2) + (Aст/2)·(hст/4) = 100·84 + (1·166·166/2·4) = 11844 см3


Случайные файлы

Файл
!.doc
60735.rtf
70865.rtf
65747.doc
132302.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.