Расчет стальной балочной клетки одноэтажного промышленного здания

различных компоновок, выбор и расчёт главной балки (сечение главной балки, расстановка рёбер жёсткости, расчёт опорного ребра, расчёт и конструирование укрупнительного стыка на высокопрочных болтах), расчёт колонны (подбор сечения колонны, расчёт оголовка и базы).

Содержание

Введение………………………………………………………………….4

Нормативные ссылки……………………………………………………5

1.  Исходные данные…………………………………………………………...6

2.  Компоновочная схема балочной клетки………………………..................7

2.1.Компоновка балочной клетки………………………………………….7

2.1.1.  Первый вариант. Нормальный тип балочной клетки…………..7

2.1.2.  Второй вариант. Усложнённый тип балочной клетки…………8

2.2.Расчёт вспомогательных балок и балок настила……………………..9

2.2.1.  Расчёт балок………………………………………………………9

3.  Расчёт и конструирование главной балки………………………………..12

3.1.Расчётная схема. Расчётные нагрузки и усилия……………………..12

3.2.Определение высоты главной балки…………………………………12

3.2.1.  Определение нагрузок и расчётных усилий в главной балке, подбор высоты……………………………………………………..13

3.3.Подбор сечения главной балки……………………………………….13

3.3.1.  Подбор сечения главной балки…………………………………15

3.4.Изменение сечения главной балки…………………………………...16

3.5.Проверка общей устойчивости балки………………………………..20

3.6.Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки………….20

3.6.1.  Расставить рёбра жёсткости и проверить местную устойчивость стенки………………………………………………………..24

3.7.Проверка прочности поясных швов………………………………….26

3.7.1.  Расчёт швов главной балки……………………………………..26

3.8.Конструирование и расчёт опорной части балки……………………27

3.8.1.  Конструирование и расчёт опорной части балки……………..29

3.9.Конструирование и расчёт укрупнительного стыка балки…………30

3.9.1.  Проектирование стыка на высокопрочных болтах главной балки……………………………………………………………………33

4.  Расчёт и конструирование колонны……………………………………...34

4.1.Расчётная схема. Расчётное усилие…………………………………..34

4.2.Подбор сечения колонны……………………………………………..34

4.2.1.  Подбор сечения стержня сплошной колонны…………………35

4.3.Конструкция и расчёт оголовка колонны……………………………39

4.3.1.  Конструирование и расчёт оголовка сплошной колонны…….39

4.4.Конструкция и расчёт базы колонны………………………………..41

4.4.1.  Конструирование и расчёт базы колонны……………………..41

Список рекомендуемой литературы…………………………………………44

Нормативные ссылки

1.  СП 53-102-2004. Свод правил по проектированию и строительству. Общие правила проектирования стальных конструкций. М.:2005

2.  СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. – М.: ГП ЦПП, 1996.

3.  ГОСТ 7.9-95 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования

4.  ГОСТ 8.417-2000 Единицы величин

5.  ГОСТ 21.101.97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации

6.  ГОСТ 21.204-93 СПДС. Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта

1  ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

·  Шаг колонн в продольном направлении                       А = 14 м

·  Шаг колонн в поперечном направлении                       В = 5.5 м

·  Габариты площадки в плане                                          3A × 3Б

·  Отметка верха настила                                                   + 9.000 м

·  Строительная высота перекрытия                                 м

·  Временная равномерно распределенная нагрузка         кН/м²

·  Допустимый относительный прогиб настила     f/l= 1/n₀ = 1/150

·  Тип сечения колонны – сквозное сечение.

Примечания. 1. Предполагается район строительства П₅ с расчетной температурой ºС

2. Расчетные сопротивления проката  и  принимаем в соответствии с выбранным классом стали по таблице 51* СНиП II-23-81* или по таблице П.Б.1.

3. Расчетные сопротивления стали сдвигу и смятию торцевой поверхности соответственно равны

R_s= 0.58R_y;  R_p = R_u                                          (1.1)

4. Коэффициенты условий работы во всех случаях условно принимаем равными γ_с = 1.

5. Модуль упругости стали E = 2,06·10⁴ кН/см² = 2,06·10⁵ Мпа; коэффициент Пуассона ν = 0,3; удельный вес ρ = 78 кН/м³.

6. Коэффициенты для расчета сварных соединений γ_wf= γ_wz= 1  и в дальнейшем опускаются. Коэффициенты надежности по назначению в курсовом проекте принят γ_n = 1.

2  КОМПОНОВОЧНАЯ СХЕМА БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

Составляем компоновочную схему балочной клетки. Толщина стального настила принимается от 6 до 12 мм. Расстояние между балками настила обычно назначается в пределах 0,6÷1,6 м, а между вспомогательными балками в пределах 2÷5 м. Окончательно схема балочной клетки определяется путем вариантного проектирования.

На рисунке 1 показаны возможные схемы сопряжения балок, которые выбираются с учетом заданной строительной высоты.

Виды сопряжения балок: а) – этажное; б) – в одном уровне;

в) – пониженное

Рисунок 1

2.1 Компоновка балочной клетки

Рассмотрим два варианта компоновки балочной клетки (нормального и усложненного типа) со стальным настилом.

2.1.1 Первый вариант. Нормальный тип балочной клетки

В зависимости от заданной нагрузки  = 24 кН/м² и относительного прогиба [f/l] = 1/ n₀ = 1/150 определяем наибольшее отношение пролета настила к его толщине l_н/t_н:

,                 (2.1)

где n₀ = l_н/f = 150 – норма прогиба;

             кН/м²,                                       (2.2)

где ν = 0,3 – коэффициент Пуассона.

Задаемся расстоянием между балками настила l_н = 1000 мм, тогда толщина настила, определяемая по формуле (2.1) будет:

мм

Окончательно принимаем t_н = 10 мм, поскольку пролет настила меньше шага балок настила на ширину полки балки.

          Рисунок 2 – Схема балочной клетки (нормальный вариант)

Схема расстановки балок настила показана на рисунке 2, а сопряжение балок – на рисунке 1а.

2.1.2 Второй вариант. Усложненный тип балочной клетки

          Принимаем шаг вспомогательных балок, а значит и пролет балок настила a_вб= l_бн= 2,8м. Задаемся расстоянием между балками настила l_н = 1000 мм, тогда толщина настила, определяемая по формуле (2.1) будет:

мм

          Окончательно принимаем t_н = 10 мм, поскольку пролет настила меньше шага балок настила на ширину полки балки.

100

Рисунок 3 – Схема балочной клетки (усложненный вариант)

          Схема компоновки второго варианта показана на рисунке 3. Схема сопряжения балок может быть принята по рисунку 1в.

2.2 Расчет вспомогательных балок и балок  настила

          После компоновки вариантов выполняется расчет балок по каждому из вариантов в такой последовательности:

          –        определение нормативных нагрузок;

          –        определение расчетных нагрузок с учетом коэффициентов надежности по нагрузке: для временной нагрузки γ_{f, p} = 1,2; для собственного веса стальных конструкций γ_{f, g} = 1,05. Собственный вес балок настила и вспомогательных может быть принят в размере 1-2% от нагрузки на них;

          –        расчет балок настила и вспомогательных на прочность и проверка их прогибов по формулам:

                                         ;                                     (2.3)

                                          .                                     (2.4)

          Предельный относительный прогиб для балок настила и вспомогательных принимается .

2.2.1  Расчет балок

          Расчетные формулы и результаты расчетов представлены в таблице 1, условные обозначения – в приложении А.

          После расчета балок варианты сравниваются по расходу стали, как показано в таблице 1.

          Более экономичным по расходу стали является первый вариант. При выборе окончательного варианта следует принимать во внимание также возможную высоту главной балки, зависящую от строительной высоты перекрытия, трудоемкость монтажа, зависящую от количества элементов, сложность узлов сопряжения балок настила с главной балкой и другие факторы.

          Окончательно принимаем первый вариант компоновки, так как по расходу стали, он экономичнее второго, проще и менее трудоемок. Кроме того, первый вариант дает большую свободу при выборе главной балки