Расчет балочной клетки нормального типа

Компоновка балочной клетки. Определение размеров поперечных ребер. Сопряжение главной балки с балкой настила. Расчет стыка поясов, стыка стенки, опорной части балки, сварных швов крепления опорного ребра к стенке главной балки, колонны сквозного сечения.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 09.11.2015
Размер файла 968,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Дополнительные исходные данные

· Балочная клетка нормального типа;

· сопряжение главных балок и балок настила в одном уровне верхних поясов;

· главные балки будут состоять из двух одинаковых и симметрично расположенных отправочных элементов, соединяясь в монтажном стыке;

· балки настила необходимо располагать таким образом, чтобы они не попадали на монтажный стык и находились симметрично относительно него.

2. Расчет настила

Настил проектируем из листового проката.

ГОСТ 19963-74

ГОСТ 82-70

Нормативная нагрузка на настил:

= = 7+19 = 26 кН/мІ

Подбираем для = 26 кН/мІ => t = 14- 16 => t = 14 мм

Толщина настила равна 14 мм

3. Расчет балки настила

3.1 Статический расчет

Табл.1 Сбор нагрузок на балку настила

Вид нагрузки

Обозначение

Единицы

измерния

Нормативная

нагрузка

Коэффициент надежностипо нагрузке

Расчетнаянагрузка

1

Собственный вес настила

* = 0,014*7850 кг/мі

1,099

1,05

1,154

2

Собственный вес балки настила

0,4

1,05

0,42

3

Постоянная нагрузка

7,0

1,1

7,7

4

Временная нагрузка

12,0

1,2

14,4

Итого:

20,499

23,674

3.2 Расчетная схема балки настила

Нормативная погонная нагрузка на балку настила:

= · a = 20,499 · 0,9 = 18,499

Расчетная погонная нагрузка на балку настила:

= · a = 23,674 · 0,9 = 21,306

Расчетные усилия:

= = = 86,53 кН· м

= = = 60,724 кН

3.3 Конструктивный расчет

Определяем требуемый момент сопротивления с учетом развития

пластических деформаций:

= = 241,43 смі

- расчетное сопротивление стали по пределу текучести

- коэффициент усилия работы

= 320 н/ммІ ; = 1; = 1,12

Балку проектируем из прокатного двутавра

ГОСТ 8239-89 ( с уклоном)

Подбор номера двутавра (>

= 24; = 289,0 смі; А = 34,8 смІ; h = 240 мм; = 115 мм; = 9,5мм; = 5,6 мм; = 3460 ; = 163,0 смі; = 27,30 кг/м

Уточняем , = 9,5 мм => = 320 н/ммІ

Уточняем :

Определение коэффициента, учитывающего развитие пластических деформаций:

Находим методом интерполяции коэффициент

Уточняем нагрузку на балку настила

= - · а = 18,499- 0,4 · 0,9 + 0,273 = 17,86

= - · а · + · = 21,306 - 0,42 · 0,9 · 1,05 + 0,273 · 1,05 = 20,6

= 1,05 - коэффициент надежности

1. Проверка прочности по нормальным напряжениям:

Проверка по нормальным напряжениям обеспечена.

2. Проверка прочности по касательным напряжениям:

где

Прочность по касательным напряжениям обеспечена.

3. Проверка жесткости или относительного прогиба

E - модуль упругости стали = 2,06 · 10

Жесткость балки не обеспечена => берем следующий

Берем № 27; = 371,0 смі; А = 40,2 смІ; h = 270 мм; = 125 мм; = 9,8 мм; = 6 мм; = 5010 ; = 210,0 смі; = 31,50 кг/м

Уточняем , = 9,8 мм => = 320 н/ммІ

Уточняем :

Определение коэффициента, учитывающего развитие пластических деформаций:

Находим методом интерполяции коэффициент

Уточняем нагрузку на балку настила

= - · а + = 18,499- 0,4 · 0,9 + 0,315 = 18,454 кН/м

= - · а · + · = 21,306 - 0,42 · 0,9 · 1,05 + 0,315 · 1,05 = 21,24 кН/м

1. Проверка прочности по нормальным напряжениям:

Проверка по нормальным напряжениям обеспечена.

2. Проверка прочности по касательным напряжениям:

где

Прочность по касательным напряжениям обеспечена.

3. Проверка жесткости или относительного прогиба

Жесткость балки обеспечена

4. Общая устойчивость балки настила обеспечена, т.к. выполняются требования п. 8.44а СП16: Если на верхний сжатый пояс балки опирается жесткий настил, приваренный непрерывными сварными швами, то общая устойчивость балки обеспечена.

5. Проверка местной устойчивости элементов балки

Местная устойчивость полки и стенки обеспечена из условий проката.

Выбираем двутавр из ГОСТ 26020-83

№ 23Б1; = 427,0 смі; А = 41,92 смІ; h = 297 мм; = 140 мм; = 8,5 мм; = 5,8 мм; = 6328 ; = 240,0 смі; = 32,9 кг/м

Уточняем , = 8,5 мм => = 320 н/ммІ

Уточняем :

Определение коэффициента, учитывающего развитие пластических деформаций:

Находим методом интерполяции коэффициент

Уточняем нагрузку на балку настила

= - · а + = 18,499- 0,4 · 0,9 + 0,329 = 18,468 кН/м

= - · а · + · = 21,306 - 0,42 · 0,9 · 1,05 + 0,329 · 1,05 = 21,24 кН/м

1. Проверка прочности по нормальным напряжениям:

Проверка по нормальным напряжениям обеспечена.

2. Проверка прочности по касательным напряжениям:

где

Прочность по касательным напряжениям обеспечена.

3. Проверка жесткости или относительного прогиба

Жесткость балки обеспечена

4. Общая устойчивость балки настила обеспечена, т.к. выполняются требования п. 8.44а СП16: Если на верхний сжатый пояс балки опирается жесткий настил, приваренный непрерывными сварными швами, то общая устойчивость балки обеспечена.

4. Проверка местной устойчивости элементов балки

Местная устойчивость полки и стенки обеспечена из условий проката.

Наименее металлоемким является двутавр стальной горячекатаный ГОСТ 8239-89 № 27. Используем его при дальнейших расчетах.

5. Расчет главной балки Г2

5.1 Статический расчет

Таблица 2 - Сбор нагрузки на главную балку Г2

Вид нагрузки

Обозначение

Единицыизмерения

Нормативная нагрузка

Коэффициент

Расчетнаянагрузка

1

Собственный вес настила

1,099

1,05

1,154

2

Собственный вес балки настила

0,35

1,05

0,37

3

Постоянная нагрузка

7,0

1,05

7,7

4

Временная нагрузка

12,0

1,05

14,4

Итого:

20,45

24,62

5

Собственный вес главной балки Г2

0,21

1,05

0,22

Полная нагрузка

20,66

24,8

Расчетная схема главной балки.

Погонные нагрузки на главную балку:

- нормативная погонная нагрузка на балку:

Расчетная погонная нагрузка на балку:

Расчетные усилия:

= = = 2688,2 кНм

5.2 Конструктивный расчет

Главную балку проектируем составным сварным двутавром.

Три листа металлопроката, соединяются сварным швом.

Определение требуемого момента сопротивления

Сталь главной балки С 255

- расчетное сопротивление стали по пределу текучести при.

Определяем высоту стенки :

- из условия жесткости устанавливаем минимальную высоту балки.

где предельный прогиб при пролете .

Требуемую толщину стенки определяем по формуле:

По сортаменту листового проката принимаем предварительно толщину стенки

Из условия экономичности оптимальная высота балки:

где - коэффициент, равный для сварных балок ()

По приложению 4 ГОСТ19903-74* из условия , окончательно принимаем высоту стенки .

Определение толщины стенки

- из условия среза

= = = 0,548 см

= 24 - расчетное сопротивление стали стенки сдвигу при ширине листового проката .

= = 24 · 0,58 = 13,92

- из условия местной устойчивости ( продольные ребра жесткости не ставим )

= · = · = 0,93 см

В соответствии с приложением 4 по ГОСТ 19903-74* с учетом ранее назначенного и минимального значений окончательно принимаем .

Определение площади и размеров поясов:

Ширину полки назначаем из следующих условий:

;

По сортаменту листового проката, принимаем ширину полки главной балки .

Толщину полки назначаем из следующих условий:

По сортаменту принимаем толщину полки .

Требуемая площадь одной полки:

где - момент сопротивления стенки;

Геометрические характеристики подобранного сечения

A = + 2 = 150 · 1 + 2· 30 · 3 = 330 смІ

где - высота главной балки.

Уточняем по расчетные сопротивления сталей:

- стенка С255: , при,

- полка С255: , при.

Проверка прочности по нормальным напряжениям

Прочность по нормальным напряжениям обеспечена, запас прочности - 22,3 %.

Проверка прочности сечения по касательным напряжениям

Проверка прочности по касательным напряжениям:

где - расчетное сопротивление стали стенки на сдвиг.

Прочность по касательным напряжениям обеспечена.

Проверка жесткости главной балки:

- коэффициент, учитывающий уменьшение сечения балки у опор.

Жесткость балки обеспечена.

Проверка общей устойчивости не требуется, если выполняется условие:

= · ?

где - расчетная длина сжатого пояса балки (расстояние между точками закрепления балки из плоскости).

Для проверки условия находим следующие значения:

где .

= · = 0,1002

- из табл. 11 СП 16

=

- расстояние между осями поясных листов.

Принимаем

? - общая устойчивость главной балки обеспечена.

6. Изменение сечения главной балки

В целях экономии металла при проектировании балочных клеток сечение составных балок, подобранное по максимальному моменту в середине пролета, целесообразно уменьшить вблизи опор. В большинстве случаев сечение балки изменяют за счёт уменьшения ширины поясных листов, сохраняя постоянными их толщину и сечение стенки.

Сечение главной балки изменяем уменьшением ширины поясов на расстоянии.

Место изменения сечения должно быть на расстоянии не ближе, чем 10 от примыкания балки на стену

Принимаем окончательно .

Размеры поясных листов в месте изменения сечения назначаем из условий:

По сортаменту листового проката принимаем .

Геометрические характеристики измененного сечения:

Расчетные усилия в месте изменения сечения главной балки:

Проверка прочности по нормальным напряжениям

Прочность по нормальным напряжениям обеспечена.

Проверка касательных напряжений

Проверка прочности по касательным напряжениям:

Прочность по касательным напряжениям обеспечена.

Проверка приведенных напряжений

Нормальные напряжения на уровне поясных швов:

Средние касательные напряжения в стенке:

Проверка приведенных напряжений на уровне поясных сварных швов:

Принятое измененное сечение удовлетворяет условию прочности.

Проверка касательных напряжений на опоре:

Проверка общей устойчивости измененного сечения:

= · ? = · = 0,167

- из табл. 11 СП 16

где

Принимаем

- расстояние между осями поясных листов.

? - общая устойчивость главной балки обеспечена.

Проверка местной устойчивости пояса

= · ? = 0,5 ·

= = = 27,5

= = = 8,5

= · = 0,09; = 0,5 · = 0,46

? - местная устойчивость пояса обеспечена

Проверка местной устойчивости стенки

Определяем условную гибкость стенки и сравниваем ее с предельной гибкостью:

При и - местная устойчивость стенки не обеспечена, поэтому укрепляем стенку главной балки поперечными ребрами жесткости. Поперечные ребра жесткости устанавливаем на опорах и по длине главной балки в местах действия сосредоточенных сил от балки настила. Выполняем проверку местной устойчивости стенки в каждом отсеке.

Расстояние между ребрами жесткости при условии гибкости:

не должно превышать

> 0,8 >0,8·1,5= 1,2м

= 3 м

Формула проверки местной устойчивости:

? ;

- нормальные напряжения в отсеке;

= ; = ;

и определяют из следующего правила:

Если ?

M и Q определяют в середине наибольшего участка шириной равной высоте отсека.

= ; = ·

= ;

- коэффициент, определяемый по таблице 12 СП16

д = в · · ;

в - определяется по таблице 13 СП16

в = 0,8;

= 10,3 · ;

= ( выбираем, соответственно, наибольшее из значений и наименьшее - ; )

= ·

0,45

1,35

2,25

3,15

4,05

4,95

5,85

6,75

419,25

1171,02

1807,12

2327,57

2732,37

3021,52

3194,99

3252,82

899,55

771,04

642,53

502,60

385,52

257,01

128,51

0

??

35,8

100

154,5

198,77

233,0

258,0

273,0

277,88

??

5,99

5,14

4,28

3,35

2,57

1,71

0,86

0

34,63

34,63

34,63

34,63

34,63

34,63

34,63

34,63

755,77

755,77

755,77

755,77

755,77

755,77

755,77

755,77

проверка

0,001

0,03

0,049

0,063

0,07

0,08

0,086

0,087

Устойчивость на всех участках обеспечена.

7. Определение размеров поперечных ребер

Ширина поперечного ребра определяется:

Принимаем ширину ребра (кратной 5мм).

Толщина поперечного ребра назначается из условия:

Принимаем толщину поперечного ребра согласно ГОСТ 19903-74

= 6,0 мм

На концах ребер жесткости для пропуска поясных швов и уменьшения концентрации сварочных напряжений устраиваем скосы размером 40х40 мм. Поперечные ребра привариваются ручной сваркой к стенке и полке балки сплошными швами минимальных катетов, назначаемых по таблице 38 СП16 для тавровых соединений с двусторонними угловыми швами. Для швов, крепления ребер жесткости к полкам при толщине более толстого из свариваемых элементов, минимальный катет шва равен.Для швов, крепления ребер жесткости к стенке при толщине более толстого из свариваемых элементов, минимальный катет шва равен.

Расчет поясных сварных швов

Ведется на сдвинутую или перерезывающую силу T

Статический момент пояса балки в измененном сечении относительно нейтральной оси:

Сдвигающая сила на 1 см длины балки:

Расчетное значение поясного сварного катета шва:

- по металлу шва

- по металлу границы сплавления

где - число сварных швов;

, - коэффициенты глубины проплавления по таблице 39 СП16

Поясные швы выполняются двусторонними, автоматической сваркой в лодочку. Марку сварочной проволоки выбираем по таблице Г1 СП16 в зависимости от = 24,5 . Для стали С255 принимаем сварочную проволоку Св-08Г2С - сварка в углекислом газе или в его смеси с аргоном.

Тип электрода Э50; Э50А

- расчетное сопротивление углового шва, принимаемое по таблице Г2 СП16, в зависимости от марки сварочной проволоки.

- расчетное сопротивление углового шва по металлу границы сплавления;

где - нормативное временное сопротивление, определяемое по таблице В5 СП16

Окончательно поясной катет:

=1,2· ( ) = 1,2·10 = 12 мм

= 4 мм

Окончательный поясной катет = 5 мм

8. Сопряжение главной балки с балкой настила

Сопряжение происходит в одном уровне верхних поясов.

Соединение проектируем на болтах и накладках.

Болты нормальной точности ( класс В )

Класс прочности болтов либо 5.6; 5.8.

Диаметр болтов: = 16 мм, если Б.Н. < 200 мм высотой

= 20 мм, если Б.Н. > 200 мм

Диаметр отверстий = + 2; 3 мм

= 20 + 2 = 22 мм

Алгоритм расчета болтов:

Несущая способность 1болта:

- на срез

= = 21 · 3,14 · 1 · 0,9 ·1 = 59,35кН

- на смятие

= · · d · · = 48,5 · 0,6 · 2 · 0,9 · 1 = 52,38 кН

- расчетное сопротивление болта на срез, принимаемое по таблице Г5 СП16 для болтов класса прочности 5.6;

- коэффициент условий работы болтового соединения, определяемый по таблице 41СП16 для многоболтового соединения при болтах класса точности В;

- площадь болта брутто ( по ненарезанной гладкой части)по таблице Г9 СП16

- число плоскостей среза

где - расчетное сопротивление смятию болтового соединения, принимаемое по таблице Г6 СП16 для болтов класса точности В.

- наименьшая суммарная толщина элементов, снимаемых в одном направлении. Величина принята равной меньшему из двух значений или .

Определяем требуемое количество болтов в соединении по формуле:

балка ребро сварной опорный

Опорная реакция балки настила

- коэффициент условия работы

- минимальное расчетное усилие из условия среза или смятия

Принимаем n=2 болта.

Размещаем болты на балке настила. Болты располагаем симметрично с учетом толщины полки главной балки и высоты катета сварного шва, соединяющего поперечные ребра жесткости и полку главной балки.

По таблице 40 СП16 определяем минимальные расстояния:

- расстояние от края элемента до центра болта:

- расстояние между центрами болтов:

- расстояние от центра болта до края элемента поперек усилия при обрезных кромках

Принимаем , , .

Длина накладки:

= - 2· (+)= 270-2·(30 + 5)=200мм

Проверяем накладку на срез с учетом ослабления отверстиями

?

= · = 8·200 - 1·22·8 = 1424 ммІ

= = 4,26 ? 18,56

9.Расчет сварного соединения

Расчет ведем на опорную реакцию и изгибающий момент.

RБН = Qmax = 60,724кН - реакция опоры балки настила.

М = RБН * l = 60,724 * 14 = 850,136 кН * cм

l = + 10 мм + 25+10+145-75+35=140 мм - плечо силы Rбн

Сварные швы угловые, сварка ручная. Вид соединения - нахлесточное. Тип электрода - Э50А (по таблице Г1 СП16 для стали С345).

Минимальный катет шва: k = 5 мм (по таблице 38 СП16, при толщине более толстого из свариваемых элементов - 8 мм).

Принимаем kf= 5 мм

Определяем по какому сечению вести расчет:

вf = 0,7; вz = 1 - коэффициенты проплавления (глубины провара) по металлу шва и металлу границы сплавления соответственно (по таблице 39 СП16).

Rwf= 21,5 кН/см2 - расчетное сопротивление углового шва по металлу шва (по таблице Г2 СП16).

Rwz= 0.45 * Run= 0.45 * 47 = 21,15 кН/см2 - расчетное сопротивления углового шва по металлу границе сплавления.

Run= 47 кН/см2 - нормативное сопротивление по временному сопротивлению

Определяем по какому сечению вести расчет (по металлу шва или по металлу границе сплавления):

вf * Rwf = 0,7 * 21,5 = 15,05 кН/см2z * Rwz= 1 * 21.15 = 21.15 кН/см2 -расчет ведем по металлу шва.

Геометрические характеристики шва:

Awf= вf ·kf· IW · 2= 0,7 * 0,5 * 19 * 2 = 13,3 см2 - площадь сечения по металлу шва;

Момент сопротивления сечения по металлу шва :

= 42,116 см3

Проверяем прочность шва:

гс =1 - коэффициент условия работы конструкции

10.Монтажный стык главной балки

Монтажный стык отправочных элементов главных балок выполняем на высокопрочных болтах и накладках.

Каждый пояс перекрываем тремя горизонтальными накладками, в стенку двумя вертикальными.

= 20 мм

Принимаем высокопрочные болты из стали 40Х. Стык рассчитываем на максимальный момент . Он распределяется прямопропорционально жесткостям поясов и стенки.

Расчетные усилия в середине пролета главной балки:

,

11. Расчет стыка поясов

Изгибающий момент, воспринимаемый поясами, определяем по формуле:

где

- момент инерции поясов балки.

Расчетное усилие в поясе:

Расчетное сдвигающее усилие , которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом:

где -расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта по таблице Г8 СП16 для болтов из стали 40Х;

- площадь сечения болта нетто по таблице Г9 СП16;

- коэффициент трения по таблице 42 СП16;

- по табл. 42 СП16, при

-разность номинальных диаметров отверстий и болтов.

Способ регулирования натяжения болтов по углу поворота гайки;

Способ обработки соединенных поверхностей - газопламенный;

Необходимое количество болтов на одной полунакладке:

где количество поверхностей трения соединяемых элементов.

Принимаем n=12 болтов.

Полученное количество болтов ставим по каждую сторону от центра

стыка, т.е. на каждой полунакладке.

По таблице 40 СП16 определяем минимальные расстояния:

- расстояние от центра болта до края элемента вдоль усилия

- расстояние между центрами болтов

Принимаем , .

Проверяем ослабление пояса и накладок отверстиями под болты.

Площадь накладок пояса:

= - = 145-5 = 140 мм

Проверяем ослабление накладок в середине стыка:

= - n·· 0,85·

= 14500 - 8 · 22· 25 = 7900ммІ 7650 ммІ

Проверяем ослабление нижнего растянутого пояса отверстиями по краю

стыка, при этом увеличено количество болтов на одной полунакладке до 14 шт., чтобы по краю стыка пояс был ослаблен двумя отверстиями:

= - n·· ? 0,85·

= 9000 - 2 · 22· 30 = 7680 ммІ = 7650 ммІ

12. Расчет стыка стенки

Момент, действующий на стенку, определяем по формуле:

Принимаем расстояние между крайними по высоте рядами болтов:

Коэффициент стыка:

где - количество вертикальных рядов болтов на полунакладке;

- количество поверхностей трения.

По таблице находим количество болтов в одном вертикальном ряду при.

Расставляем болты из т.40 СП16 на расстоянии .

Проверяем стык стенки:

где м;

Стенку перекрываем двумя вертикальными накладками сечением 1100x280x8мм.

Усилие натяжения болта:

13. Расчет опорной части главной балки

Сопряжение главной балки с колонной - шарнирное;

Опорная часть главной балки усиливается ребром жесткости;

Опорная реакция главной балки передается через это опорное ребро.

Класс стали опорного ребра принимаем такой же, как класс стали стенки главной балки С255. Выступающую вниз часть опорного ребра принимаем .

Определяем толщину ребра из условия смятия:

a ? 1,5

где

где - нормативное временное сопротивление стали С255 при

, определяемое по таблице В5 СП16;

- коэффициент надежности по металлу.

Ширину опорного ребра принимаем равной ширине пояса в месте изменения сечения главной балки .

Толщина опорного ребра:

Определяем толщину ребра по п. 8.5.17 СП16

? 3 · ? 3· 9· = 0,927 см

В соответствии с сортаментом на листовую сталь принимаем .

Проверяем первоначально принятое условие смятия .

Так как , условие смятия выполняется.

Размеры опорного ребра определяем из условия сжатия:

Принимая ширину опорного ребра , находим толщину опорного ребра:

В соответствии с сортаментом на листовую сталь принимаем .

Так как , то проверяем ребро из условия смятия:

В расчетное сечение опорного участка балки включаем сечение опорно го ребра и часть стенки шириной:

Геометрические характеристики опорного участка балки:

Гибкость опорного участка:

По таблице 72 [1] для гибкости и расчетного сопротивления определяем методом интерполяции коэффициент продольного изгиба .

Проверяем опорную часть балки на устойчивость из плоскости:

Устойчивость опорной части балки обеспечена.

14. Расчет сварных швов крепления опорного ребра к стенке балки

Сварные швы, прикрепляющие опорное ребро к стенке балки, выполняются полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа. Принимаем марку сварочной проволоки Св-08Г2С по таблице 55 [1].

Расчетное значение катета шва:

- по металлу шва

- по металлу границ сплавления

где и - коэффициент глубины проплавления по таблице 34 [3];

- для двусторонних швов;

- расчетное сопротивление углового шва по металлу шва, принимаемое по таблице 56 [1] для сварочной проволоки Св-08Г2С;

- расчетное сопротивление углового шва по металлу границы сплавления (табл. 3 [1]);

- нормативное временное сопротивление, определяемое по таблице 51 [1] для стали С255 при.

и - коэффициент условий работы шва, соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления по п.11.2* [1].

Минимально допустимый катет шва определяем по таблице 38* [1] для таврового соединения с двусторонними угловыми швами при толщине более толстого из свариваемых элементов . Минимальный катет шва равен. Принимаем окончательно .

15. Расчет колонны К3

1. Статический расчет

Усилие в колонне: N = 2· = 2· = 2· 963,79 = 1927, 58 кН

Геометрические длины колонны:

- в плоскости: = H- - - a +600...700 мм

= 670 - 1,4 - 156 - 2 +60 = 570,6 см

- из плоскости: = H - - + 600...700 мм

= 670 - 1,4 - 27 + 60 = 701,6 мм

Расчетные длины колонны

- в плоскости: = м · = 0,7 · = 0,7 · 570,6 = 399,42 см

- из плоскости: = м · = 1 · 701,6 = 701,6 см

2. Конструктивный расчет

Колонну проектируем составным сварным двутавром;

Подбор сечения колонны ведут методом последующих приближений

= = = 91,83 смІ

- коэффициент устойчивости, определяемое по таблице Д1 СП 16. Тип сечения колонны: b.

= · = 80· = 3,153

= 60 ч 100 выбираем

= 656

- расчетное сопротивление стали, определяемое по таблице В5 СП16

= 32 ; для стали колонн С 345

Определяем требуемый радиус инерции:

= = = 8,77см

Требуемая ширина сечения:

= = = 36,54

б = 0,24- коэффициент зависимости сечения от геометрических характеристик

? + 40 мм => подбираем

? 18 + 40 мм = 22 см; = 30 cм;

=

По площади

; ; => ; :

A = 2· · + · ?

А = 2 · 30 3 + 30 · 1 = 210 смІ

Назначаем ; :

= 10 мм

= 30 мм

Геометрические характеристики сечения

- момент инерции относительно оси x

= · 2 + = · 2 + = 13502,5

Радиусы инерции:

= = 15,64см

= = 8,02см

Гибкости:

= = = 25,54

=> выбираем , ее используем в дальнейшем.

= = = 87,48

Уточняем => = 30 мм, = 300

1. Проверка устойчивости.

Состоит в нахождении нормальных напряжений:

?? = ?

- по таблице Д1 СП16

= · =87,48· = 3,32

= 0,570

?? = = 16,1 ? 30

Проверка выполняется.

2. Проверка гибкости:

? ; = 180- 60·б = 180 - 60·0,536 = 147,8

б = = = 0,536

3. Проверка местной устойчивости пояса:

= · ?

= = = 14,5 см

= · = 0,184

- предельная условная гибкость свеса ( отгиба ) полки - таблица 10 СП16.

= 0,36 + 0,1· = 0,36 + 0,1·3,32 = 0,692

< - проверка выполняется.

4. Проверка местной устойчивости стенки

= · ?

- предельная условная гибкость стенки - таблица 9 СП16

Если > 2, то = 1,2 + 0,35·

= 1,2 + 0,35 · 3,32= 2,36

= · = 1,14

< - проверка выполняется.

Проверка по п. 7.3.3

Про поясные сварные швы

16. Расчет колонны сквозного сечения

1. Конструктивный расчет

Колонна из двух ветвей, соединенных планками;

Ветви из прокатных двутавров.

Расчет относительно оси X

Определяется = = = 88,199 cмІ

- коэффициент устойчивости, тип сечения колонны b, определяется по таблице Д1 СП16

= 60 ч 70 - выбираем

= · = 70 · = 2,76

= 683

- расчетное сопротивление стали, определяется по таблице В5 СП16 для стали колонны С 345

= = = 44,1 смІ => подбираем двутавр по ГОСТ 8239-89

Двутавр № 33; h = 330 мм; = 140 мм; = 7,0 мм; = 11,2 мм; = 597,0 смі; = 13,50 см; = 2,79 cм; = 9840 ; = 419 ; А = 53,8 смІ

Проверка устойчивости относительно оси X

= ?

A = 2· A двутавра = 2· 53,8 = 107,6 смІ

- действительная гибкость

= · = 29,586 · = 1,166

= = = 29,586

= 0,930 - определяем по таблице Д1 СП16

= = 19,26 ? 32

Проверка выполняется

Расчет относительно оси Y

= = = 21,8

- гибкость ветви от 10 ч 40; = 20

= = = 32,18 см

Требуемая ширина колонны:

= = = 134,09 см

б = 0,24 - для двутавра

Минимальная ширина колонны:

= 2· + 100...150 мм = 2·14 + 15= 43 см

Ширину колонны принимаем b = 135 см

Назначаем ширину соединительных планок:

d = b = 0,5· 135 = 67,5см

d = 68 см

= 6 мм

Расстояние между планками в свету:

= · = 2,79 · 20 = 55,8; принимаем 56 см

Расстояние между центрами планок:

= + d = 56 + 68 = 124 см

Момент инерции относительно оси Y:

= 2· = 2· = 491090,5

= = = 67,557 см

Гибкость колонны в целом:

= = = 10,385

Гибкость ветви на участке между планками:

= = = 20,07

Момент инерции сечения планки:

= = = 15721,6

Приведенная гибкость:

= = 21,156

n = = = 0,029

- радиус инерции относительно оси Y

Условная гибкость

= · = 21,156 · = 0,8

= 967

= ?

= = 18,53 ? 32

Проверка выполняется

17. Расчет соединительных планок

1. Условная поперечная сила:

= 7,15· · · = 7,15···

= 24,99 кН

2. Поперечная сила и изгибающий момент в месте крепления планки:

= = = 11,477 кН

= = = 774,69 кН·см

Проверяем прочность планки на изгиб и срез:

? ·

?? = = 1,67

1,67 ? 32 - проверка выполняется

?? = ?

?? = = 0,281

0,281 ? 18,56 - проверка выполняется

Рассчитываем сварные швы крепления планок к колонне:

Сварка ручная, подбираем тип электрода по таблице Г1 СП16

Тип электрода Э50А

Швы угловые, расчет ведем по металлу шва

· = 215 · 0,7 = 150,5

= 211,5 · 1 = 211,5

Площадь сварных швов:

= · · = 0,7 · 0,5 · 67 = 23,45 cмІ

= d - 1 = 68 - 1= 67 см

Момент сопротивления сварного шва:

= = = 261,86 смі

Расчет сварного шва на изгиб и сдвиг:

= ? ·

= = 2,99 21,5

18. Расчет базы колонны сплошного сечения

База с фрезерованным торцом колонны

Определение требуемой площади опорной плиты:

= = 1846,43 cмІ

= · = 0,725 · 1,2 = 0,87

- осевое сжатие, определяемое по таблице 5.2 СП 52-101- 2003

Для бетона В12,5 - = 0,725

= 1,2 - 1,4

В = L = = = 42,97

Конструктивные требования:

С = 40 ч 150 мм

В = 30 + 2·10 = 50 см

L = 36 + 2·10 = 56 см

L принимаем 60 см

Находим площадь плиты:

= B·L = 50·60 = 3000 смІ

Размеры фундамента:

= = 70 · 80 = 5600 смІ

= В + 200 ч 300 мм = 50 + 20 = 70 см

= L + 200 ч 300 мм = 60 + 20 = 80 см

Уточняем

= = = 1,23

Уточняем

= · = 0,725 · 1,23 = 0,892

Реактивный отпор фундамента:

g = ? ·

= 1,2

· = 0,892 · 1,2 = 1,07

g = = 0,642 ? 1,07

Определяем толщину плиты:

? = = 2,81 см

? 20 мм

Принимаем = 40 мм

= g · · a = 0,688· 400 · 5,5 = 1513,6 кН·см

= = = 400 смІ

a = · = · = 5,42 см

Принимаем а = 5,5 см

Проверяем толщину плиты более точным способом, учитывая пространственный изгиб плиты;

Квадратную плиту и прямоугольное сечение колонны заменяем равновеликими по площади кругами:

= = = 30,91 см

= = = 18,546 см

= = 30 · 36 = 1080 смІ

Изгибающие моменты, приходящиеся на единичные полоски в радиальном и тангенциальном напряжениях:

= N · = 1927,68 0,02 = 38,554

= N · = 1927,68 · 0,0377 = 72,67

Нормальные напряжения в плите:

= ? ·

= = 14,46 ? 32

Проверка выполняется

= ? ·

= = 27,25 ? 32

Проверка выполняется

Касательные напряжения из условия продавливания:

?? = = = 4,14

Приведенные напряжения:

= ? ·

= = 24,68 ? 32

Проверка выполняется

19. Расчет сварных швов крепления стержня колонны к опорной плите

Расчет ведется на 15 % продольного усилия.

Исходные данные: сварка ручная, подбираем по таблице Г1 СП16 тип

электрода; сварные швы угловые.

Тип электрода Э50А; катет шва = 9 мм при толщине t = 40 мм

Проверяем прочность сварного шва:

= ? ·

- сумма сторон двутавра с вычетом 1- 2 см на сварку.

= 2 + 4 + 2 = 2 + 4 + 2 = 170 см

= = 2,7 ? 21,5

Проверка выполняется

Назначаем фундаментные болты 4 шт; сталь болтов 09Г2С

Диаметр фундаментного болта d = 20 мм; = 60 мм

Тип болта №1, с отгибами

20. База колонны сквозного сечения

База с распределительными элементами ( база с траверсой ).

= = = 1846,44 смІ

Ширина планки:

B = + 2 + 2C = 33 + 2·1,5 + 2·10 = 56 см

Принимаем B = 60 см

Длина планки:

L = = = 32,97 см

Толщина траверсы:

= 15 мм

По конструктивным требованиям: L = + 2С

L = 135 + 2·10 = 155 см

Принимаем L = 160 см

= B · L = 60 · 160 = 9600 смІ

Уточняем

= = = 1,15

= · = 80 · 180 = 14400 смІ

= B + 200 ч 300 мм = 80 см

= L + 200 ч 300 мм = 180 см

= 0,725 · 1,15 = 0,834

Реактивный отпор:

g = ? ·

g = = 0,2 ? 1,0

Находим толщину плиты

Делим плиту на участки:

1. Консоль;

2. Опирание на три стороны или три канта;

3. Опирание на четыре стороны или четыре канта;

На каждом участке необходимо найти изгибающий момент по формуле п.8.6 СП16:

1. = 0,5 · g · cІ

2. = · g · ; = · g ·

3. = · g ·

где , , - коэффициенты, зависящие от условий опирания и отношения размеров сторон участка плиты и принимаемые по таблице Е.2 СП16.

= 0,5 · 0,2 · 12І = 14,4 кН·смІ

= 0,091 · 0,2 · 19,5І = 6,92 кН·смІ

= 0,048 · 0,2 · 33І = 10,45 кН·смІ

= 0,108 · 0,2 · 35,11І = 26,63 кН·смІ

Определяем толщину плиты:

? = = 2,04 cм = 20,4 мм

? 20 мм

Принимаем = 30 мм

Высота траверсы определяется из условий размещения сварных швов крепления траверсы к стержню колонны:

=>

Число сварных швов: n = 4;

= 8 мм ;

Вид сварки: ручная, тип электрода Э50А;

? + 2 см = 35,35 см

? = 85 · 0,7 · 0,8 = 47,6 см

Принимаем = 42 см

21. Проверка траверсы на прочность

Погонная нагрузка:

= g · = 0,2 · = 6

Расчетные усилия:

1. На опоре:

= 0,5 · · = 0,5 · 6 · = 468,75 кН·см

= · = 6 · 12,5 = 75 кН

2. В пролете:

= /8 - = /8 - 468,75 = 13200 кН·см

= · )/2 - = (6 · 135)/2 - 75 = 330 кН

Выбираем: ;

= 13200 кН·см; = 330 кН

Геометрические характеристики траверсы:

= · = 42 · 1,5 = 63

= = = 441

Проверка по нормальным напряжениям:

?? = ? ·

?? = = 29,93 ? 32

Проверка выполнена

Проверка по касательным напряжениям:

?? = ? ·

?? = = 5,24 ? 18,56

Проверка выполнена

22. Расчет сварных швов крепления траверсы к опорной плите

Вид сварки: ручная, тип электрода Э50А, шов угловой;

Расчет ведем по металлу шва или по металлу границы сплавления:

=> ведем по min

= 0,7 · 215 = 150,5

= 211,5 · 1 = 211,5

Расчет ведем по металлу шва.

= ?

= = 20,25 ? 21,5

= 8 мм;

Назначаем фундаментные болты 4 шт; сталь болтов 09Г2С

Диаметр фундаментного болта d = 20 мм; = 60 мм

Тип болта №1, с отгибами.

23. Расчет оголовка

1. Колонна сплошного сечения:

Толщина столика:

= + 20 мм = 16 + 20 = 36 мм

ГОСТ

Высота столика:

=>

= 9 мм;

Количество сварных швов n = 2

Вид сварки: ручная, тип электрода Э50А;

? + 2 см = 48,25 см

? 85 · 0,9 · 0,7 = 53,55 см

Принимаем = 49 см

2. Колонна сквозного сечения:

Толщина плиты:

= 20 ч 30 мм

ГОСТ

Высота ребра определяется из условия размера сварных швов:

=>

Вид сварки: ручная, тип электрода Э50А

? + 2 см = 42,03 см

? 85 · 0,8 · 0,7 = 47,6 см

Принимаем = 43 см

Толщина ребра:

= = = 1,79 см

Принимаем = 2 см

= + 2 = 18 + 2· 3 = 24 см

= = = 44,878

- нормативное сопротивление, определяемое по таблице В.5 СП16;

= 460

- коэффициент надежности по материалу;

= 1,025

Проверка вертикального ребра на срез.

?? = ? ·

?? = = 11,21 ? 18,56

Число плоскостей среза = 2;

Назначение характеристик болтов:

Болты нормальной точности,

Список литературы

1. Н. С. Москалев, Я. А. Пронозин "Металлические конструкции" - М.,2010;

2. Е. И. Беленя, Н. Н. Стрелецкий и др. "Металлические конструкции" - М., 1982;

3. СП 16.13320.2011 "Стальные конструкции";

4. СП 20.13320.2011 "Нагрузки и воздействия";

5. ГОСТ Р 21.1101-2009 СПДС "Основные требования к проектной и рабочей документации";

6. ГОСТ 21.501-93 "Правила выполнения архитектурно-строительных чертежей"

7. ГОСТ 21.502-2007 "Правила выполнения проектной и рабочей документации".

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Компоновка и подбор сечения главной балки. Проверка и обеспечение местной устойчивости сжатого пояса и стенки балки. Вычисление поясного шва, монтажного стыка и опорного ребра сварной балки. Подбор сечения и базы сплошной центрально-сжатой колонны.

    курсовая работа [227,1 K], добавлен 09.10.2012

  • Расчет несущего настила балочной клетки. Расчет балочных клеток. Компоновка нормального типа балочной клетки. Учет развития пластических деформаций. Расчет балки настила и вспомогательной балки. Подбор сечения главной балки. Изменение сечения балки.

    курсовая работа [336,5 K], добавлен 08.01.2016

  • Понятие балочной клетки - системы несущих балок с уложенным по ним настилом. Основные виды балочных клеток, особенности их компоновки. Расчет балок настила и главной балки. Проверка подобранного сечения главной балки. Расчет колонны сквозного сечения.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 03.04.2014

  • Нормальный тип балочной клетки. Определение нагрузки на балки настила. Проектирование главной балки, компоновка и подбор ее сечения. Расстановка поперечных ребер. Проверка прочности главной балки. Проектирование стержня центрально-сжатой колонны.

    курсовая работа [859,1 K], добавлен 09.02.2015

  • Проектирование конструкций балочного перекрытия, выбор системы несущих балок. Характеристика варианта балочной клетки. Сбор нагрузок, расчет балки настила. Узлы главной балки. Расчет колонн сплошного и сквозного сечения. Расчет базы колонны и ее оголовка.

    курсовая работа [569,6 K], добавлен 16.12.2014

  • Компоновка балочной клетки и выбор стали. Расчет железобетонного настила. Проектирование монтажного стыка главной балки. Расчет соединения пояса со стенкой. Подбор сечения сквозной колонны. Определение высоты траверсы. Конструирование базы колонны.

    курсовая работа [663,6 K], добавлен 08.12.2013

  • Расчет и конструирование балочной клетки: компоновка и выбор варианта, определение крепления настила. Подбор и проверка сечения главной балки, изменение сечения поясов. Расчет параметров и конструирование колонны, ее базы и оголовки, расчетной длины.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.08.2013

  • Проверка прочности, общей устойчивости и прогиба сварной балки. Изменение сечения главной балки по длине. Расчет балочной клетки нормального типа. Проверка и обеспечение местной устойчивости балки. Подбор и расчет сечения колонны. Расчет ребер жесткости.

    курсовая работа [700,4 K], добавлен 28.06.2015

  • Выбор типа балочной клетки. Нормальный и усложненный тип балочной клетки. Расчет стального настила и балки настила. Расчет вспомогательной балки. Сравнение вариантов двух балочных клеток. Расчет и конструирование главной балки, колонны (оголовка и базы).

    курсовая работа [693,9 K], добавлен 02.02.2015

  • Этапы проектирования стальных конструкций балочной клетки, выбор схемы и расчет балок. Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки. Конструирование опорной части и укрупнительного стыка балки. Подбор сечения сплошной колонны балочной площадки.

    курсовая работа [560,9 K], добавлен 21.06.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.