Расчет и конструирование балок. Вспомогательные балки. Главные балки. Расчет и конструирование колонн. Подбор сечения связей по колоннам

Состав пояснительной записки:

1.  Исходные данные

2.  Компоновочное решение

3.  Расчет и конструирование балок

§  Вспомогательные балки

§  Главные балки

4.  Расчет и конструирование колонн

5.  Подбор сечения связей по колоннам

6.  Список литературы

1. Исходные данные

        l_m=12,5 м

B_m=7,5 м

h_пл=11,5 м

t_пл=0,11 м р=27 кН/м²

a=2,5 м

2. Компоновочное решение

За основу принимаем балочную клетку нормального типа, опирающуюся на центрально-сжатые колонны. Неизменяемость клетки в плоскости главных балок обеспечивается за счет жесткого примыкания колонны к фундаменту в этой плоскости. В плоскости, перпендикулярной главным балкам, неизменяемость клетки обеспечивается постановкой связей по колоннам. Исходя из типа настила и нагрузок принимаем шаг вспомогательных балок 2 м (рис. 1) Схема вспомогательных балок принимается в виде однопролетных шарнирно-опертых балок.

 

2500             2500       2500         2500              2500

12500                

 

3.  Расчет и конструирование балок

·  Вспомогательные балки

Сбор нагрузок

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативное значение нагрузки, кН/м2	gf	Расчетное значение нагрузки, кН/м2
1	А. Постоянные нагрузки Стяжка t=40 мм, g=18 кН/м3	0,72	1,3	0,94
2	Монолитный железобетонный настил tпл=0,11 м, g=25 кН/м3	2,75	1.2	3,3
3	Собственный вес второстепенных балок	0,2	1,05	0,21
	ИТОГО	3,67		4,45
4	Б. Временная нагрузка «q»	27	1,2	32,4
	ВСЕГО (p+q)	30,67		36,85

     (q+p)_в.б.

              91,94 кН/м

V_A                                                                  V_B 

6,4 м

                             345,46                     Q              

a=2,2 м

(q+p)_в.б.^р=36,85*2,5=92,12 кН/м  

M                                345,46    V_A=V_B=345,46 кН                                         

                                                                          

Выбираем сталь С245:

R_y=24 кН/см²

647,75                                  g_с=1

 

Подбор сечения балок

 см³

               Принимаем I 70Б2 по ГОСТ 8239-89:

W_x=4187 см³, I_x=145912 см⁴, I_y=5437 см⁴

h=69,7 см, b=26 см, s=1,25 см, t=1,85 см.

Проверка на прочность

            кН/см²

Проверка выполняется.

Проверка на устойчивость

Устойчивость балок обеспечена за счет монолитного железобетонного настила. Проверку выполняем их методических соображений при l_ef=l/2.

           

     кН/см²

Условие  выполнилось.

Проверка на жесткость

Проверка выполняется.

·  Главные балки

Выбираем сталь С245: R_y=24,5 кН/см²

 кН×м

 кН

 кН

                                          Силовой расчет     

 

                             Компоновка сечения главной балки

h

                                                                                    

 

                                                 

b_f   

 м       см³

 мм

Из условия минимального расхода стали:

 см

Из условия обеспечения требуемой жесткости:

 см

Принимаем h=180 см.

Минимально допустимая толщина стенки из условия прочности на срез:

       кН/см²

 см

 см

Т.к.  мм, то согласно сортаменту, принимаем толщину стенки   мм.

Для определения значений  необходимо найти требуемую площадь пояса  по формуле:

 где требуемый момент инерции, определяемый по формуле:

 см⁴

а момент инерции стенки сечения, определяемый по формуле:

 см⁴

Получаем:

 см²

Ширину пояса выбираем из условия:

 см

Принимаем b_f=45 см

 см

Принимаем  см.

 и  назначаем с учетом сортамента на листовую сталь, при этом должно выполняться условие:

,      ,      . Условие выполняется.

Вычисляем окончательные значения:

 см,  см,  см,  см,  см

,

 см⁴

 см³

 см³

Проверка на прочность.

Проверка прочности по нормальным напряжениям:

                 

 кН/см²

Проверка выполняется.

Проверяем на прочность в сечении над шарниром от совместного действия нормальных и касательных напряжений:

 кН/м²

Проверка выполняется.

 

Проверка деформативности главных балок.

Эта проверка производиться по формуле:

Условие выполняется.

Проверка местной устойчивости балок.

Местная устойчивость стенок и полок обеспечивается установкой поперечных ребер жесткости, поставленными на всю высоту стенки с шагом 2,5 м ; с расчетом, чтобы в местах опирания балки имелись поперечные ребра жесткости.

Ширина выступающей части ребра:

 мм

Принимаем  см.

Толщина ребра:

 см

Принимаем  мм.

Проверка местной устойчивости стенки

Проверка производится в месте изменения сечения.

 кН/см²

    

 кН/см²

       

 

Проверка выполняется.

Расчет поясных швов, опорных частей балок, узлов сопряжения балок.

1.  Катеты сварных швов.

            

коэффициент для автоматической сварки стали,

 коэффициент условия работы шва,

расчетное сопротивление сварного углового шва угловому срезу.

       

Принимаем  т.к. это минимум для автоматической сварки.

  2.Расчет опорного ребра балки.

Участок стенки составной балки над опорой должен укрепляться опорным ребром жесткости и рассчитываться на продольный изгиб как стойка высотой , нагруженная опорной реакцией . В расчетное сечение включается кроме опорных ребер и часть стенки.

Площадь опорного ребра определяется из условия смятия торца, по формуле:

 где                

расчетное сопротивление стали смятию

Принимаем t_s=14 мм , т.к. опорное ребро в консольной балке не испытывает смятия.                           

Проверка устойчивости опорной стойки производиться по формуле:

где

-расчетная площадь стойки, равна:

       коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости от гибкости:

где

 тогда

Проверяем:

Условие выполняется.

Сопряжение вспомогательных балок с главными, по условию задания, рассчитываю для случая примыкания вспомогательной балки к поперечному ребру жесткости главной балки. Сопряжения производиться по сварке.

 

 4.Расччет и конструирование колонн.

                             Выбор расчетной схемы.

Определяем расчетную сжимающую силу на колонну:

коэффициент, учитывающий собственный вес колонны.

            Сталь – С245,

            Геометрическая длина колонны определятся по формуле:

              Расчетные длины колонны:

коэффициенты приведения длины колонны.

                

   Компановка сечения колонны.

Стержень колонны конструируется в виде сварного составного двутавра.

Требуемая площадь сечения колонны

где  - коэффициент, определяемый по предварительно заданной гибкости  при

                    

Используя сравнительно постоянную зависимость между радиусом инерции габаритами сечения, находим ориентировочные размеры двутавра

Получаем:       

Используя толсто листовую сталь, назначаем размеры, кратные 20 мм:             

Толщину стенки колонны назначаем из условия обеспечения местной устойчивости:

 где

предельная гибкость устойчивой стенки колонны, зависящая от гибкости колонны.

Принимаем

Требуемая площадь пояса колонны:

Толщина пояса колонны:

  где  предельная гибкость пояса

                                        колонны, принимается по графику при

Принимаем

                           Проверка сечения колонны.

Для принятого сечения определяем фактические геометрические характеристики и проводим проверки:

Получаем следующие значения:

 

      

Делаем проверку:   

коэффициент, определяемый по максимальной величине  или  .

Проверка выполняется.

Проверка на местную устойчивость стенки колонны:

,где

условная гибкость колонны,

     

предельная условная гибкость колонны,

 проверка выполняется.

Проверка на гибкость колонны:

предельная гибкость колонн,

условие выполняется.

     Проверка на местную устойчивость полки колонны:

проверка выполняется.

               Конструирование и расчет оголовка колонны.

Следуя рекомендациям, располагаем главные балки на колонне сверху с передачей нагрузки на вертикальные консольные ребра.

Расчетными параметрами оголовка являются:

1.  габариты консольных ребер: ширина , высота  и толщина ;

2.катеты швов крепления ребер к стенке балки опорной плиты