Выбор и расчет металлических конструкций согласно заданию к курсовой работе

ОГЛАВЛЕНИЕ

  Задание на проектирование

1.  Выбор марки стали                                                                                                  4

2.  Расчет настила                                                                                                              4

3.  Расчет балки настила                                                                                               5

4.  Расчет вспомогательной балки                                                                               6

5.  Расчет швов крепления настила к балкам настила                                              8

6.  Расчет балки составного сечения                                                                           9

7.  Расчет стыка главной балки на высокопрочных болтах                                     19

8.  Расчет сквозной центрально-сжатой колонны                                                         22

9.  Список литературы                                                                                                  28

1. Выбор марки стали

     Выбор марки стали, осуществляется на основе технико-экономического сравнения вариантов, согласно [1, табл. 50].

     Согласно исходному заданию этот этап работы в курсовой работе не делается. Назначим марки стали без сравнения вариантов, ожидаемой толщиной проката задаемся по [2, табл. 1].

     С учетом перечисленных выше условий, принимаем следующие марки сталей:

-  настил – сталь марки С245

-  второстепенные балки настила – сталь марки С245

-  главные балки – сталь марки С245 р

-  связи ù сталь марки С245 по ГОСТ 27772-88

2.  Расчет настила

     Зададимся первоначальной толщиной настила t_н = 10 мм.

Пример расчетной схемы настила приведен на рис. 2.1.

Расчетная схема настила

 

Рис.2.1.

Для того чтобы определить требуемое значение воспользуемся графиком Лейтеса

[ 2, рис. 76, стр. 130 ].

Вычислим величину нормативной нагрузки на настил:

,

где - нормативная нагрузка на 1м² от настила

 = 37 ù временная нормативная нагрузка;

 =5,2- постоянная нормативная нагрузка;    

- нормативная нагрузка от собственного веса настила,

где   - вес 1 м³ стали,

t_н – толщина настила =12мм.

 - нормативная нагрузка на настил.

 Вычислим величину расчетной нагрузки на настил:

 - расчетная нагрузка на настил. 

По графику Лейтеса и величине  находим предельное значение » 72.

Предельный пролёт в таком случае будет равняться:

Фактический пролёт настила l_ф назначен 75 см, и это ближайший размер, который целое число раз уложится на второстепенной балке.

                                                                                                                                                               

пример схемы балочной клетки приведен на рис. 2.2

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       Схема ячейки балочной клетки нормального типа в плане.

                                                                                                                                                         Рис.2.2.

3. Расчет второстепенной балки.

                                        Расчетная схема балки настила приведена на рис.3.1.

Расчетная схема с эпюрами М и Q балки настила.

 Рис.3.1.

 Величины расчетных и нормативных нагрузок определяются по формулам:

     Для выбора профиля из сортамента нам необходимо знать требуемый момент сопротивления W_min и требуемый момент инерции I_min. Их величина определяется из условий обеспечения прочности и жесткости балки по формулам:

где М – расчетный момент

с - пролёт вспомогательной балки настила по условию

с₁ =1,1 – коэффициент учета развития пластических деформаций в балке;

[f] – номинальный прогиб по [1, табл. 40]. Находится путем интерполяции в зависимости от длинны пролета =1/250с;

Е = 2,06 × 10⁵ МПа » 2,06 × 10⁴  – модуль упругости стали;

R_y – расчетное сопротивление стали по пределу текучести [1, табл. 51];

R_y = 240 МПа » 24,5 ;

g_с = 1 – коэффициент условия работы по [1, табл. 6].

По сортаменту принимаем двутавр №18 по ГОСТ 8239-72 с I_x = 1290 см⁴, W_x = 143 см³, толщиной полки t = 8,1 мм, массой одного погонного метра P_I = 18,4 .

4.  Расчет главной балки составного сечения.

     Вспомогательные балки рассчитываются на прочность по нормальным напряжениям ( изгибным и местным ), жесткость, общую устойчивость.

     Расчетная схема второстепенной балки и ее расчеты аналогичны рассмотренной на рис. 3.

Величины расчетных и нормативных нагрузок определяются по формулам:

Зададимся ожидаемой толщиной проката 11…20 мм. По [1, табл. 51] R_y = 24,5 .

По сортаменту принимаем двутавр №55Б1 по выборке из ТУ 14-2-24-72                        с I_x = 54480 см⁴, W_x = 2000 см³, толщиной полки t = 13,7 мм, массой одного погонного метра P_I = 86,3 .

     При поэтажном сопряжении балок в месте приложения нагрузки выполняется расчёт стенки главной балки на прочность по формуле:

,,

где F = 2T – сосредоточенная сила верхний пояс вспомогательной балки, равна двум опорным реакциям балки настила ( рис. 3. ),

     t_ω – толщина стенки =1,2см (Г.Б.),

 по Беленю ф.7,31 стр.148

Пример схемы сопряжения балки настила с вспомогательной балкой приведен на рис. 4.1.

Поэтажное сопряжение вспомогательной балки настила с главной балкой.

Рис. 4.1.

Прочность по нормальным местным напряжениям обеспечена.

     Проверка на общую устойчивость производится в том случае, если не выполняется следующее условие:

,

где b, t – ширина и толщина верхнего пояса вспомогательной балки,

      h – расстояние между осями поясных листов ( можно принять равной высоте   двутавра ),

      Е – модуль упругости,

      l_ef – расстояние между точками закрепления второстепенной балки из плоскости,

l_ef = l_ф