Расчёт и конструированием элементов балочной клетки и поддерживающих её конструкций

Схема балочной клетки, ее компоновка. Расчёт стального настила. Определение погонной нагрузки на балки, ее конструктивный расчет. Особенности выполнения сварных швов. Определение поясных соединений для обеспечения жесткости, конструирование сопряжений.

Рубрика Строительство и архитектура
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 20.11.2013
Размер файла 1,7 M

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/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные

Шифр - 43.

Балочная клетка нормального типа по схеме - 4.

Пролёт главной балки, м - 12,5.

Вылет консоли главной балки, м - 1,25.

Пролет балки настила, м - 4,5.

Отметка верха настила, м - 7,5

Временная нормативная нагрузка, кН/м2 - 3,5.

Постоянная нормативная нагрузка, кН/м2 - 15,7.

Сопряжение балок - а (этажное).

Материал конструкций - сталь.

Заводские соединения - сварные; монтажные - болтовые.

Район строительства - г. Красноярск.

Рисунок 1 - Схема балочной клетки

2. Компоновка конструктивной схемы балочной клетки

Рисунок 2 - Технологическая площадка

3. Расчёт стального настила

Исходные данные:

- Конструктивная схема: плоский стальной лист, уложенный на балки и приваренный к ним (рис. 3).

- Расчётный пролёт настила: lн= 1000 мм.

- Материал настила: сталь С235 [2, табл. 50*].

- Вертикальный предельный прогиб: fu = lн/120.

- Сварка элементов: полуавтоматическая в среде углекислого газа.

- Сварочная проволока: Св-08Г2С [2, табл. 55*].

- Положение швов: нижнее.

а - конструктивная схема, б - расчётная схема

Рисунок 3 - Плоский стальной настил

Расчёт настила

Нормативная нагрузка на 1 м2 настила

qn, н = qn + рn = 3,5 + 15,7 = 19,2 кН/м2

Толщина настила при вертикальном предельном прогибе fu = lн/120

tн = 103,3/151,21 = 0,68 см.

Настил проектируем из листовой рифленой стали (ГОСТ 8568-77*):

толщина настила tн = 8 мм.;

ширина листов - 1000 мм.

Растягивающее усилие на 1 см настила:

Расчёт катета углового шва, прикрепляющий настил к балкам настила:

при расчёте по металлу шва

где - коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва,

=0,9 для полуавтоматической сварки с нижним положением шва катетов 3-8 мм (2, табл.34*);

- расчётная длина углового шва;

- расчётное сопротивление углового сварного шва (2, табл. 56);

- коэффициент условия работы шва;

- коэффициент условия работы элементов конструкции.

при расчёте по металлу границы сплавления

где - коэффициент, учитывающий границы сплавления, =1,05 для полуавтоматической сварки с нижним положением шва катетов 3-8 мм (2, табл.39);

- расчётная длина углового шва;

- расчётное сопротивление зоны сплавления, =0,45=0,45?360 =162 МПа (=360 МПа - временное сопротивление разрыву стали С235 [2, табл. 51]);

- коэффициент условия работы шва;

- коэффициент условия работы элементов конструкции.

Принимаем катет углового шва, прикрепляющий настил к балкам настила, =4 мм. (2, табл. 38).

4. Расчёт балки настила

Исходные данные:

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

Пролёт балки - 4,5 м.

Материал - сталь С235 по ГОСТ 27772-88* (2, табл. 50) с Ry=230 МПа при t=2…20 мм (2, табл. 51), Rs=0,58? Ry =0,58?230 = 133,4 МПа.

Вертикальный предельный прогиб:

fu (3) = l/150

fu (6) = l/200

fu (4,5) = l/150+= l/172

Нормативная нагрузка на 1 пог. м балки:

qn, н = (qn + рn + qnl)?a + =

= (3,5 + 15,7 + 0,65) ? 1,042 + 0,27 = 20,95 кН/м

где qn = 3,5 кН/м2 и рn= 15,7 кН/м2 - соответственно временная и постоянная нормативные нагрузки на балочную клетку по заданию;

qnl = mн?9,81?10-3 = 66,6?9,81?10-3 = 0,65 кН/м2 - вес 1 м2 настила (здесь mн= 66,6 кг/м2);

a - шаг балок настила, а = 1,033 м;

- нагрузка от собственного веса балки настила, = mбн?9,81?10-3 = 0,28?9,81?10-3 = 0,27 кН/м (здесь mбн = 0,28 кг/м ориентировочно для балки настила 26Б1).

Расчётная погонная нагрузка на балку:

qбн = (qnf1 + рnf2 + qnlf3)?a + ?гf3 = (3,5?1,2 + 15,7?1,1 + 0,65?1,05) ? 1,042 + 0,27?1,05 = 23,37 кН/м

где гf1=1,2, гf2=1,1, гf3=1,05 - коэффициенты надёжности по нагрузке соответственно для временной и постоянной нагрузок по заданию и для нагрузки от собственного веса металлических конструкций.

Рисунок 4 - Расчётная схема балки настила

Статический расчёт балки

Конструктивный расчёт балки.

При изгибе балки в одной плоскости и упругой работе стали номер прокатного профиля определяют по требуемому моменту сопротивления:

где Ry - расчётное сопротивление стали по пределу текучести;

гс - коэффициент условия работы, гс=1 (2, табл.6).

По сортаменту принимаем 23Б1 с геометрическими характеристиками:

mбн = 25,8 кг/м, h = 230 мм, bf = 110 мм, tw = 5,6 мм, tf = 9 мм, A = 32,91 cм2, Iх = 2996 см4, Wх = 260,5 см3, Sх = 147,2 см3.

Выполним корректировку расчёту с учётом фактического собственного веса:

qn, н = (qn + рn + qnl)?a + = (3,5 + 15,7 + 0,65) ? 1,042 + 25,8?9,81?10-3 = 20,94 кН/м2

qбн = (qnf1 + рnf2 + qnlf3)?a + ?гf3 = (3,5?1,2 + 15,7?1,1 + 0,65?1,05) ? 1,042 + 0,253?1,05 = 23,35 кН/м2

Выполним проверку несущей способности балки подобранного профиля.

Проверка на прочность:

- в сечение с М=Мmax и Q=0

где у - максимальные нормальные напряжения (рис. 5);

Wxn - момент сопротивления сечения нетто относительно оси х-х;

- в сечение с Q=Qmax и M=0

где ф - максимальные касательные напряжения (рис. 5);

Sx - статический момент полусечения брутто относительно оси х-х;

Ix - момент инерции сечения брутто относительно оси х-х;

tx - толщина стенки балки.

Рисунок 5 - Эпюры напряжений в балке

Согласно (2, п.п. 5.16) проверка устойчивости балок не требуется, т. к. общая устойчивость балки обеспечивается настилом, опирающимся на её сжатый пояс и приваренным к нему непрерывным швом.

Проверка деформативности (жёсткости) балок относится ко второй группе предельных состояний и направлена на предотвращение условий, затрудняющих их нормальную эксплуатацию.

Следовательно, жёсткость балки обеспечена.

Расход стали на 1 м2 балочной клетки в осях 4-5 от настила и балок настила:

s = lгб ? lбн = 12,5 ?4,5 = 56,25 м2

где s - площадь ячейки балочной клетки в осях 1-2;

lгб - пролёт главной балки;

lбн - пролёт балки настила;

а - вылет консоли главной балки.

5. Расчёт и конструирование главной балки

Исходные данные:

Главная балка - сварная, двутавровая из листов проката.

По статической схеме - бесконсольная.

Пролёт балки - 12,5 м.

Материал - сталь С245 по ГОСТ 27772-88* (2, табл. 50) с Ry=240 МПа при t=2…20 мм (2, табл. 51), Rs=0,58?Ry=0,58?240=139,2МПа; Rр=336МПа (2, табл. 52).

Вертикальный предельный прогиб:

fu (12,5) = l/216

Поясные швы выполнены автоматической сваркой под флюсом (флюс АН-348-А по ГОСТ 9087-81*; сварочная проволока Св-08А по ГОСТ 2246-70*).

Положение швов: в лодочку.

Остальные швы выполнены полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа (сварочная проволока: Св-08Г2С [2, табл. 55*]).

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

qn, н = (qn + рn + ql + )?lбн = (3,5 + 15,7 + 0,92 + 0,4) ? 4,5 = 92,34 кН/м

где ql = mбк?9,81?10-3=0,92 кН/м2 - нагрузка от массы настила и балок настила;

= (1 - 2)% от (qn + рn + ql) = = 0,4 кН/м2 - ориентировочный вес главной балки.

Расчётная погонная нагрузка на балку:

qгл.б = (qn? гf1 + рn? гf2 + ql? гf3 + ? гf3 )?lбн = (3,5?1,2 + 15,7?1,1 + 0,92?1,05 + 0,4?1,05) ? 4,5 = 102,85 кН/м

Статический расчёт главной балки

Рисунок 6- Расчётная схема главной балки

RА = 642,81 кН;

RВ = 642,81 кН;

Мmax = 2008,79 кН?м;

Qmax = 642,81 кН;

Мn,max = 1803,52 кН?м;

Конструктивный расчёт главной балки

1. Требуемый момент сопротивления

2. Компоновка и подбор сечения

Рисунок 7 - Сечение составной балки

Определим высоту главной балки и размеры её элементов.

Высота сечения балки

минимальная по жёсткости:

оптимальная при гибкости стенки лw=120:

т. к. hopt > hmin, высоту стенки принимают hw = 1000 мм, увязывая этот размер со стандартной шириной универсальной широкополосной стали по ГОСТ 82-70*; пояса балки принимаем толщиной 20 мм. Высота балки - 1040 мм.

Толщина стенки tw = hw/ лw = 1000/120 = 8,33 мм; округляя этот размер до стандартной толщины стали по ГОСТ 82-70*, имеем tw =10 мм, что больше

где kl =1,5 - коэффициент, учитывающий что перерезывающиеся усилия воспринимаются только стенкой.

Площадь сечения пояса главной балки:

Пояса проектируем также из универсальной широкополочной стали;

при tf = 20 мм:

bf = Af / tf = 67,03?102 / 20 = 335,15 мм.

Принимаем пояс из листа 340х20 мм, что удовлетворяет конструктивным требованиям: 10мм < 20мм < 3?10мм = 30мм; 180мм < 340мм в пределах (1/3…1/5)h, т. е. 1/3?1040 = 346,67мм, 1/5?1040 = 208мм, 346,67мм > 340мм > 208мм;

bef = (340 - 10)/2 = 165мм;

- условие выполняется.

Изменение сечения балки по длине [1, п. 5.4.7]

Запроектируем изменение сечения главной балки в месте, где изгибающий момент Мl = 0,6?Мmax , и найдём это место, решив уравнение:

Мl(х) = RА?х - q?х2/2

х1 = 3,45 м; х2 = 9,05 м.

Стык сечений пояса - прямой, сварка полуавтоматическая, сварной шов с полным проваром и выводом концов шва на подкладки без применения физических методов контроля качества шва.

Требуемый момент сопротивления

Определение требуемой площади пояса.

Определение новой ширины пояса.

bfl = Afl / tf = 42,41?102 / 20 = 212,1 мм.

учитывая конструктивные требования h ? bfl ? bf, bfl ? мм, принимаем bfl = мм.

Геометрические характеристики подобранного сечения балки (рис. 8).

Момент инерции основного сечения относительно оси х-х

Момент инерции изменённого сечения относительно оси х-х

Момент сопротивления основного сечения относительно оси х-х

Момент сопротивления изменённого сечения относительно оси х-х

Статический момент изменённого полусечения относительно оси х-х

Статический момент пояса изменённого сечения относительно оси х-х

а - основное, б - изменённое

Рисунок 8 - Сечения главной балки

Проверка прочности главной балки.

По нормальным напряжениям в сечение с М=Мmax и Q=0

Недонапряжение - 0,42%.

По касательным напряжениям на опоре А с Q=Qmax и M=0

Приведённые напряжения следует проверить в месте изменения сечения балки:

При этажном опирании балок в стенке главной балки возникают местные напряжения,которые необходимо проверить по формуле:

уloc = 34,73

где F - расчетное значение локальной нагрузки или опорная реакция;

- толщина стенки балки;

= b + 2 = 11+2 - условная длина распределения нагрузки;

b - ширина полки балки настила;

- толщина верхнего пояса главной балки.

Проверка общей устойчивости главной балки.

Согласно пункту 5.16* [2] проверку на общую устойчивость можно не выполнять, т. к. все главные балки сжатыми поясами объединены балками настила.

Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов балки.

В балках потерять устойчивость могут сжатый пояс от действия нормальных напряжений и стенка от действия касательных напряжений или нормальных напряжений, а также и от их совместного действия.

Рассмотрим отдельно устойчивость пояса и стенки главной балки.

При ширине сжатого пояса bf = 340 мм и толщине стенки главной балки tw = 10 мм расчётная ширина свеса:

bef = (bf - bef)/2 = (340 - 10)/2 = 165мм.

Отношение bef / tf =165 / 12 = 8,25 меньше величины

[2, табл. 30].

Следовательно, местная устойчивость сжатого пояса главной балки обеспечена.

Местная устойчивость стенки сварной балки зависит от характера её напряжённого состояния, вида нагрузки и условной гибкости стенки

Так как значение условной гибкости стенки балки превышает 3,2, стенки балок следует укреплять поперечными рёбрами жёсткости.

Ребра жесткости устанавливаем в местах примыкания балок настила, т.е. на расстоянии а = 1,042м; при этом а < = 2h или 1,042 < 2 = 2 м.

Размеры поперечных ребер жесткости

/30 + 40 мм = 1000/ 30 + 40 = 73 мм;

2 = 2 = 4,98;

принимаем

Ребра жесткости привариваем к стенке балки двусторонними угловыми швами с катетом = 4 мм.

Рисунок 9 - Схема главной балки

Проверяем устойчивость стенки балки в 5-ом отсеке от опоры по формуле:

Где

= = 214,38 МПа

= 15,84 МПа

где - высота стенки балки;

- толщина стенки балки;

М и Q - средние значения соответственно момента и поперечной силы в пределах отсека;

уloc = 35,03

где F - расчетное значение локальной нагрузки или опорная реакция;

- толщина стенки балки;

= b + 2 = 11+2 - условная длина распределения нагрузки;

b - ширина полки балки настила;

- толщина верхнего пояса главной балки.

Значения и следует определять при а/ > 0,8 и отношении / больше значений указанных в табл. 24 СНиПа по формулам:

809,07 Мпа

где - коэффициент равный 39,2 (2,табл. 25).

395,03 Мпа

где - коэффициент равный 20,51 (2,табл. 23).

= 1,033/0,01 = 3,53

211,12 МПа

где ;

= 1/0,01 = 3,41.

= 0,36 =1

Проверка жёсткости главной балки

fmax ? fu (12,5) = lгл.б / 216 = 12,5?102 /216 = 5,79 см.

где

Прогиб не превышает предельный.

Расчёт поясных соединений главной балки

Соединение поясов со стенкой в сварных балках осуществляется поясными швами. При изгибе балки это соединение предотвращает сдвиг поясов относительно стенки балки. Сдвигающее пояс усилие на единицу длины балки можно подсчитать по формуле:

Поясные швы выполняют двусторонними, непрерывными, с одинаковым катетом по всей длине балки автоматической сваркой.

Требуемый катет угловых поясных швов:

- при расчёте по металлу шва

где - коэффициент, учитывающий глубину проплавления шва, =1,1 для автоматической сварки с положением шва в лодочку (2, табл.34*);

- расчётное сопротивление углового сварного шва (2, табл. 56), = 18 кН/см2.

- при расчёте по металлу границы сплавления

где - коэффициент, учитывающий границы сплавления, =1,15 для автоматической сварки с положением шва в лодочку (2, табл.34*);

- расчётное сопротивление зоны сплавления,

=0,45=0,45?370 =166,5 МПа (=370 МПа - временное сопротивление разрыву стали С245 (2, табл. 51)

и - коэффициенты условия работы шва;

- коэффициент условия работы элементов конструкции.

Принимаем kf = 6 мм, в соответствии с (2, табл. 38).

Расчёт опорных частей балки

Участок стенки балки над опорами укрепляем торцевыми опорными ребрами.

Определим размеры опорного ребра по условию смятия его торцевой поверхности; при этом выступающая ниже пояса его часть аs должна быть не более 1,5 его толщины, иначе ребро рассчитывают на сжатие.

Пусть ts1 = 14 мм, тогда

bs1 = As1 / ts1 = 19,13 / 1,4 = 13,66 см

где при аs = 14 мм

As1 = RA / Rp = 642,81 / (336?10-1) = 19,13 см2

Rp - расчётное сопротивление смятию торцевой поверхности по [2, табл. 52*]

Принимаем сечение ребра 220х14 мм с площадью 30,8 см2 из стали по ГОСТ 82-70*.

Рисунок 10 - Торцевое опорное ребро главной балки

Проверяем опорную часть балки на устойчивость как центрально-сжатого стержня высотой hw; в расчётное сочетание этого стержня включают опорное ребро и часть стенки шириной

.

Расчётная площадь сечения условного стержня, его момент инерции и радиус инерции относительно оси z:

203

Гибкость условного стержня и коэффициент продольного изгиба:

Проверка опорной части балки на устойчивость:

Устойчивость обеспечена.

Проверка швов прикрепления опорного ребра к стенке балки при kf = 5 мм ( 2, табл. 38*):

- при расчёте по металлу шва

- при расчёте по металлу границы сплавления

где n = 2 - количество сварных швов;

- расчётное сопротивление углового сварного шва (2, табл. 56), = 215 МПа;

- расчётное сопротивление зоны сплавления, =0,45=0,45?370 =166,5 МПа (=370 МПа - временное сопротивление разрыву стали С245 (2, табл. 51).

Проверка сварных швов выполнена с учётом конструктивного требования по расчётной длине флангового шва: lw ? 85?вf?kf (2, п. 12.8).

Нижний торец опорного ребра следует строгать.

6. Расчёт и конструирование центрально-сжатой колонны

Рисунок 12 - Расчётная схема колонн

Исходные данные:

Проектируем колонну по оси 2.

Колонна - сплошная, из прокатного двутавра по ГОСТ 26020-83, тип К.

Материал - сталь С245К с Ry = 240 МПа при толщине проката от 2 до 20 мм (2, табл. 51*).

Расчётная нагрузка на колонну:

Nk = N + Nc = 2?RA + Nc = 2?642,81 + 12,86 = 1298,48 кН.

где RA - опорная реакция главной балки пролёта 1-2;

Nc = 1%?2?RA = 0,01?2?642,81 = 12,86 кН - собственный вес колонны (нагрузка от собственного веса колонны

принимается в пределах от 0,5% до 1%).

Геометрические длины колонны:

lx = H - tн - hб.н. - + hb = 7500 - 8 - 230 - 1054 + 600 = 6808 мм

ly = H - tн - hб.н. + hb = 7500 - 8 - 230 + 600 = 7862 мм

где H - отметка верха настила (по заданию), Н=7,5 м;

= 1040 + 14 = 1054 мм-высота главной балки на опоре А;

hb = 600 - заглубление колонны ниже нулевой отметки;

hбн - высота балки настила.

Расчётные длины колонны:

lef. x = мx? lx = 0,7?6808 = 4765,6 мм;

lef. y = мy? ly = 1?7862 = 7862 мм.

Для элементов колонны сварка полуавтоматическая в среде углекислого газа; сварочная проволока Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70* (2, табл. 55*); положение швов - нижнее.

Конструктивный расчёт стержня колонны.

Требуемая площадь сечения стержня колонны

где ц = 0,75 - коэффициент продольного изгиба (предварительно принимаем в пределах 0,75…0,85).

По сортаменту (ГОСТ 26020-83) принимаем для стержня колонны І 23К2.

Геометрические характеристики сечения и стержня колонны:

А = 75,77 см2; iх = 10,02 см; iy = 6,04 см;

;

.

Для обеспечения устойчивости стержня нормальное напряжение от расчётной нагрузки должно быть меньше критического; это условие устойчивости записывают в виде выражения:

где ц = 0,462 - коэффициент продольного изгиба, подсчитан по наибольшей гибкости = 112,72 (2, табл. 72).

Устойчивость стержня колонны не обеспечена. Переходим к следующему номеру двутавра по сортаменту І 26К1: А = 93,19 см2; iх = 11,21 см; iy = 6,52 см;

42,51;

120,58.

Условие устойчивости стержня колонны не выполняется, т. к.

Следующий номер двутавра по сортаменту - І 30К1: А = 108 см2; iх = 12,95 см;

iy = 7,5 см; 36,8;

104,83.

Условие устойчивости стержня колонны выполняется, т. к.

Условие выполняется.

Рисунок 13 - Сечение стержня колонны

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

[л] = 180 - 60б = 180 - 60?0,98 = 121,2;

где коэффициент б подсчитан по формуле

N / (ц?A?Ryc) ? 0,5.

Общая устойчивость стержня колонны обеспечена; нормальные напряжения в плоскости его наибольшей гибкости:

Проверка местной устойчивости элементов стержня из прокатного профиля типа К не требуется.

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

где - расчётная высота стенки, для прокатного двутавра = h - 2?(2?tf).

Для стержня колонны = 296 - 2?(2?13,5) = 242 мм

Условие постановки поперечных рёбер жёсткости не выполняется, но так как колонна может рассматриваться как отправочный элемент (габариты колонны позволяют транспортировать её полностью к месту монтажа), то согласно (2, п. 7.21*) необходимо укрепить её стенку не менее, чем двумя поперечными ребрами жесткости.

Размеры поперечных рёбер жёсткости:

br ? hw / 30 +40 мм = 269/30 + 40 = 48,97 мм;

tr ?

Рисунок 14 - Стержень колонны с поперечными рёбрами жёсткости

Принимаем br = 60 мм, tr = 6 мм.

Поперечные рёбра привариваем к колонне сплошным двусторонним швом с катетом kf = 5 мм [2, табл. 38*].

Конструктивный расчёт базы колонны

Для рассчитываемой колонны проектируем базу, конструкция которой показана на рис. 15, тип базы - жёсткий; соответствует закреплению нижнего конца стержня колонны.

Расчётное давление на фундамент N = 1298,48 кН.

Материал фундамента - бетон класса прочности В7,5 с расчётным сопротивлением Rb = 0,45 кН/см2.

Требуемая площадь опорной плиты определяют из условия прочности бетона на местное смятие:

где - расчётное сопротивление бетона смятию.

где - коэффициент увеличения , зависящий от отношения площади верхнего обреза фундамента Аf к площади опорной плиты и принимаемой не более 1,5;

В данном случае:

Ширина опорной плита

где - ширина полки стержня колонны;

- толщина траверсы (обычно 8…12 мм);

с - вылет консольной части плиты (размер с принимают 50…100 мм).

Длина опорной части плиты

а - конструкция; б - расчётная схема траверсы

Рисунок 15 - База колонны

Принимаем размеры опорной плиты в плане 440х470 мм (, верхний обрез фундамента 680х710 мм.

Размеры верхнего обреза фундамента назначены с учётом нормативного требования, согласно которому расстояние от оси анкерных болтов до вертикальной грани железобетонного фундамента должно быть не менее четырёх диаметров анкерных болтов.

Проверяем справедливость назначенного значения = 1,4 при определении расчётного сопротивления бетона фундамента. Значение определим по формуле

Пересчёт плиты не требуется.

Фактическое сжимающее напряжение под опорной плитой (реактивный отпор фундамента):

уf = N / Apl = 1298,48 / 2068 = 0,63 кН/см2

Толщину опорной плиты определяют из условия её работы на изгиб как пластинки, опёртой на торец стержня и траверсы. Нагрузкой является реактивный отпор фундамента (уf).

Определим необходимую толщину опорной плиты.

где Мmax - наибольший из изгибающих моментов:

так как а / b = 87 / 300 = 0,29 < 0,5;

где в - коэффициент принимаемы по табл. 3 прил. 5.

Принимаем плиту толщиной 25 мм; сталь листовая по ГОСТ 19903-74*.

Расчётной схемой траверсы является двухконсольная балка, шарнирноопертая на полки колонны. Нагрузка - реактивный отпор фундамента с половины ширины опорной плиты :

Первоначально определим высоту траверсы из условия размещения двух сварных швов, необходимых для её крепления к полкам колонны.

Расчёт ведём по металлу на границе сплавления, так как вf?Rwf > вz?Rwz или

0,9?280 > 1,05?211,5 , где Rwz = 0,45?Run = 0,45?370 = 166,5 МПа.

При катете шва kf = 5 мм (2, табл. 38*):

Округляя, принимаем htr = 39 см и производим проверку прочности траверсы на изгиб и срез.

Расчётные усилия в траверсе:

изгибающий момент

Мtr = 13,86?29,62/8 - 13,86?8,72/2 = 993,42 кН?см,

поперечная сила

Qtr = 13,86?29,6/2 = 205,13 кН.

Геометрические характеристики сечения траверсы:

Аtr = 39?0,8 = 31,2 см2;

Wtr = 0,8?392/6 = 202,8 см3.

Проверка прочности траверсы:

у = Мtr / Wtr = 993,42?10 / 202,8 = 48,98 МПа < Ry c = 240 МПа;

ф = 1,5?Qtr / Atr = 1,5?205,13?10 / 31,2 = 98,62 МПа < Rs c = 139,2 МПа;

Rs = 0,58? Ry = 0,58?240 = 139,2 МПа.

При определении толщины швов, прикрепляющих листы траверсы к плите, расчёт ведём по металлу границы сплавления (вf?Rwf > вz?Rwz):

?lw = (470 - 10) + 2?(87 - 10) = 614 мм - расчётная длина шва.

Принимаем kf = 9 мм (2, табл. 38*).

Анкерные болты - конструктивные, фиксируют положение базы относительно фундамента; их диаметр 24 мм, тип 1, глубина заделки 850 мм.

6. Расчёт и конструирование сопряжений

Узел примыкания главной балки к колонне

Рисунок 17 - Примыкание балки к колонне сбоку

Рассчитаем опорный столик из стали С255.

Толщина опорного столика:

tt = tl + tsl +(5 - 10) мм = 10 + 14 + 8 = 32 мм,

где tl ?10 - толщина монтажной прокладки между полкой колонны и опорным ребром;

tsl - толщина торцевого опорного ребра.

Ширина опорного столика:

bt ? bsl + 40 мм ? 220 + 40 = 260 мм,

где bsl - ширина опорного ребра.

40 мм - размер, необходимый для рихтовки балки на монтаже.

По конструктивным соображениям (для возможности крепления опорного столика по боковым граням сварными швами) необходимо ширину опорного столика принять шире полки колонны на 50 мм: bt = 350 мм.

Длина столика

Расчёт ведём по металлу границы сплавления, так как вf?Rwf > вz?Rwz или 0,9?280 > 1,05?211,5 МПа. Принимаем длину столика lt = 290 мм.

Крепление опорного ребра к полке колонны выполняем на болтах грубой точности (класс точности С) диаметром 20 мм (М20). Диаметр отверстия под болты 23 мм. Размещаем болты с учётом возможности их постановки и норм расстановки болтов в болтовых соединениях (2, табл. 39). Шаг болтов принят максимальный, так как соединение - конструктивное (связующее). Расположение болтов в нижней зоне опорного ребра допускает некоторый поворот опорного сечения балки, что обеспечивает шарнирность узла.

Рассчитаем оголовок колонны.

Площадь ребра:

где = 336 МПа - расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (2,табл. 52*)

Зададим толщину ребра тогда ширина ребра:

Высота ребра .

Длину шва найдем из условия при расчете по металлу границы сплавления:

Тогда

Узлы сопряжения балок настила с главной

Рисунок 18 - Шарнирный узел сопряжения балки настила с главной

Этажное опирание балки настила на главную балку.

Проверка местных напряжений в стенке балки настила:

уloc = 52,71

= -10 + = 340/2-10+2 - условная длина распределения нагрузки;

Проверка прочности сварных швов прикрепления поперечного ребра жесткости к полке главной балки (сварка полуавтоматическая в среде углекислого газа; сварочная проволока Св-08Г2С), принимаем катет шва = 6 мм; при расчете по металлу шва:

= 215 МПа

при расчете по металлу границы сплавления:

13,9 МПа 166,5 МПа

где = - 40 - 10 = c - 10 = 80 - 40 - 10 - расчетная длина шва.

Проверка прочности ребра жесткости в сечении:

уloc = 219 МПа

условие выполняется.

Принимаем максимальный диаметр отверстий под болты d = 19 мм; расстояние между рисками а = 60 мм.

Список используемой литературы

балка сопряжение нагрузка

1 Элементы стальных конструкций: учеб. пособие для строит. вузов /В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов, Г.И. Белый, Л.В.Енджиевский, И.И. Крылов, Я.И. Ольков, В.Ф. Сабуров; под ред. В.В. Горев. - М.: Высшая школа, 2001. - 551 с.

2 СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. - Изд. 2005 с изменениями. - М.: ФГУП ЦПП, 2005. - 90 с.

3 Специальные конструкции и сооружения: учеб. пособие для строит. вузов /В.В. Аржаков, В.И. Бабкин, В.В. Горев, Л.В. Енджиевский, В.В. Зверев, В.С. Казарновский, И.И. Крылов, А.Ф. Кузнецов, Е.А. Митюгов, Я.И. Ольков, А.В. Панин, В.М. Путилин, А.Б. Пуховский, А.И. Репин, В.Ф. Сабуров, И.П. Сигаев, И.В.Сидоров, А.А. Собакин, В.В. Филиппов, А.С. Щеглов, О.П. Якимец; под ред. В.В. Горева. - М.: Высшая школа, 2002. - 544 с.

4 НиП 2.01.07 - 85*. Нагрузки и воздействия. - Изд. 2005 с изменениями 1 и 2; введ. 01.01.87. - М.: ФГУП ЦПП, 20051. - 44 с.

5 Металлические конструкции. Общий курс: учебник для вузов /Л.И. Беленя, Г.С. Веденников, В.С. Игнатьева, Ю.И. Кудишин, Б.Ю. Уваров, Г.И. Валь, Т.Н. Морачевский, Д.Н. Стрелецкий; под ред. Г.С. Веденникова. - М.: Стройиздат, 1998. - 760 с.

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

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Компоновка балочной клетки. Расчет листового несущего настила. Определение нагрузки на балку настила. Определение внутренних усилий, подбор сечения, проверка прочности и жесткости принятого сечения балки настила. Конструирование сварных составных балок.

    курсовая работа [831,4 K], добавлен 06.10.2011

  • Выбор типа балочной клетки, ее компоновка. Расчёт листового несущего настила, прокатных балок. Определение нагрузки на балку настила и внутренних усилий в ней. Расчёт и конструирование сварных составных балок и колонны. Подбор сечения сплошной колонны.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 05.11.2013

  • Компоновка в балочной клетке. Расчёт и конструирование главной балки. Определение отношения пролёта настила к его толщине из условия обеспечения допустимого относительного прогиба. Расчёт и конструирование центрально-сжатой колонны, компоновка сечения.

    курсовая работа [681,2 K], добавлен 22.06.2009

  • Конструктивная схема балочной клетки. Основные положения по расчету конструкций. Составление вариантов балочной клетки. Порядок расчета балок настила, вспомогательных балок. Компоновка и подбор сечения балки и ее проверка. Конструкция и расчет колонны.

    курсовая работа [916,0 K], добавлен 11.10.2008

  • Компоновка балочной клетки, определение погонной нагрузки, максимальных внутренних усилий, подбор сечения балки железобетонного настила. Расчет колонны сплошного сечения, анализ нагрузки, действующей на колонну. Проверка напряжений и прочности траверсы.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 03.01.2017

  • Компоновка балочной клетки, расчет стального настила, подбор сечений, проверки несущей способности, жесткости, общей устойчивости прокатных балок перекрытия балочной клетки. Расчет и конструирование центрально сжатой колонны, балки составного сечения.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 29.04.2015

  • 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

  • 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.

    курсовая работа [968,9 K], добавлен 09.11.2015

  • Компоновка балочной клетки. Подбор сечения балок настила. Определение массы балок настила. Проверка прочности и жесткости подобранного сечения. Расчетная схема, нагрузки, усилия. Подбор сечения центрально-сжатой колонны. Расчет поясных швов главной балки.

    курсовая работа [912,0 K], добавлен 06.05.2012

  • Расчет плоского стального настила балочной клети. Расчет балки настила, вспомогательной и главной балки. Определение максимальных нагрузок, подбор сечения и поясных сварных швов. Нахождение максимального изгибающегося момента. Требуемый момент инерции.

    практическая работа [203,2 K], добавлен 18.10.2013

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.