Расчёт и конструирование элементов балочной клетки и поддерживающих её конструкций. Компоновка конструктивной схемы балочной клетки

Страницы работы

24 страницы (Word-файл)

Фрагмент текста работы

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-строительный институт

Кафедра: Строительные конструкции

Дисциплина: Металлические конструкции

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема: Расчёт и конструирование элементов балочной клетки и поддерживающих её конструкций

Пояснительная записка

Преподаватель:                       __________ __                         

                                                                                                             дата, подпись                                                                      фамилия, инициалы

Студент:     037047                  __________ __                         

                                  шифр                                                       дата, подпись                                                                                фамилия, инициалы   

Красноярск 2010 г

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение

3

2. Компоновка конструктивной схемы балочной клетки

3

3. Расчёт стального настила

4

4. Расчёт балки настила

5

5. Расчёт и конструирование главной балки

8

6. Расчёт и конструирование центрально-сжатой колонны

16

7. Расчёт и конструирование сопряжений

22

8. Список литературы

24

1. Введение

Такие системы широко применяются для рабочих и технологических площадок, в междуэтажных перекрытиях многоэтажных промышленных и гражданских зданий, в пролётных строениях эстакад, галерей и мостов. Опираются они на основные конструкции здания или специальные колонны. В последнем случае неизменяемость и устойчивость конструкций обеспечиваются либо креплением их к основным колоннам здания, либо вертикальными связями, либо жёстким сопряжением колонн с балками площадок.

Исходными данными для проектирования служат:

-  схема балочной клетки и поддерживающих её конструкций;

-  размеры ячейки (пролёты главной балки lгб и балки настила lбн);

-  отметка верха настила;

-  нагрузки (постоянные pn и временные qn);

- конструктивные требования (тип сопряжения балок между собой и примыкания главных балок к колонне)

-  Заводские соединения – сварные, монтажные – болтовые.

-  Материал – сталь

Исходные данные принимаем в соответствии с шифром 037 047

Пролёт главной балки – 15,5 м

Пролёт балки настила – 8 м

Временная нормативная нагрузка – 13,7 кН/м²

Постоянная нормативная нагрузка – 0,5 кН/м²

Отметка верха настила – 6,5 м

Вылет консоли главной балки – 1,25 м

Тип сопряжения балок – этажное

2. Компоновка конструктивной схемы балочной клетки

Шаг балок настила в пролёте 1-2 принимаем 1550 мм, а в 2-3 принимаем 1396 мм.

Конструктивная схема балочной клетки приведена на рис. 2.1

Рис 2.1: а – балочная клетка нормального типа, б – сопряжение балок этажное

3. Расчёт стального настила

За расчётный пролёт настила lн принимается расстояние между балками настила.

Расчётный пролёт настила lн = 1550мм. Материал настила – сталь С245 [2, табл. 50*]. Вертикальный предельный прогиб fu = lн/128,25 (подсчитан по линейной интерполяции). Сварка элементов – полуавтоматическая в среде углекислого газа; сварочная проволока – Св-08Г2С [2, табл. 55*], положение швов – нижнее.

Расчёт настила

Нормативная нагрузка на 1 м2 настила

qn = qn + pn = 13,7 + 0,5 = 14,7кН/м2

Толщина настила при вертикальном предельном прогибе fu = lн/128,25

Настил проектируем из листовой рифлёной стали (ГОСТ 8568-77*); tн = 10 мм; ширина листов 1500 мм.

Растягивающее усилие на 1 см настила

Н = γf ∙ (π2 /4) ∙ [fu / lн] 2 ∙E1 ∙ tн = 1,2(3,142 / 4) ∙[1/128,25]2 ∙2,06 ∙105 ∙10-1 ∙1 = 3,7 кН/см.

Расчётный катет углового шва, прикрепляющий настил к балкам настила:

при расчёте по металлу шва

kf = H / βf ∙ lw ∙ Rwf  ∙ γwf  ∙ γc = 3,7 / 0,9 · 1 · 215 · 10-1 · 1 · 1 = 0,19 см где βf = 0,9 по [2, табл. 34*] при катетах швов kf = 3 – 8мм; Rwf = 215МПа [2, табл.56*]; γc = 1 [1, табл. 6*];

при расчёте по металлу границы сплавления

kf = H / βz ∙ lw ∙ Rwz ∙ γwf  ∙ γc = 3,7 / 1,05 · 1 · 166,5 · 10-1 · 1 · 1 = 0,21 см где βz = 1,05 по [2, табл. 34*] при катетах швов kf = 3 – 8мм;

Rwz = 0,45Run = 0,45 · 370 = 166,5МПа (Run = 370МПа – временное сопротивление разрыву стали С245 [2, табл.51*]); γwz и γc = 1 [2, п. 11,2*];

Принимаем катет углового шва, крепящий настил к балкам настила, kf = 4мм [2, табл.38*].

4. Расчёт балки настила

Балки настила проектируют прокатными из двутавров по ГОСТ 8239-89 или двутавров с параллельными гранями полок типа Б по ГОСТ 26020-83, которые наиболее удобны в конструктивном отношении.

Исходные данные

Балки настила – прокатные, из двутавров по ГОСТ 26020-83, тип Б; пролёт lбн = 8м. Материал – сталь С245 по ГОСТ 27772-88* [2, табл. 50*] с Ry = 240МПа при t = 2…20 мм [2, табл. 51*]; Rs = 0,58 ∙Ry = 0,58 ∙Ry = 139,2МПа

Нормативная нагрузка на 1 пог.м балки

qn,бн = (qn + pn + qn1) · a + qсвn,бн = (13,7 + 0,5 + 0,81) ∙1,5 + 0,27 = 23,54кН/м где qn = 13,7кН/м2 и pn = 0,5кН/м2 – соответственно временная и постоянная нормативные нагрузки на балочную клетку по заданию;

qn1 = mн ∙9,81 ∙10-3 = 83 ∙9,81 ∙10-3 = 0,81кН/м2 – вес 1м2 настила

(здесь mн= 83кг/м2 по [6 прил.3,табл.2)]; а = 1,55м – шаг балок настила в пролёте 1-2

qсвn,бн = 28 кг/м – масса 1 пог.м балки настила (ориентировочно для балки настила принят I 26Б1, см. [6, прил.4]).

Расчётная погонная нагрузка на балку

qбн = (qn ∙ γf1 + pn ∙γf2 + qn1 ∙ γf3) ∙ a + qсвn,бн ∙γf3 = (13,7 ∙1,2 + 0,5 ∙ 1,1 + 0,81 ∙ 1,05) ∙ 1,55 +  + 0,27 ∙1,05 = 27,94 кН/м, где γf1 = 1,2, γf2 = 1,1, γf3 = 1,05 – коэффициенты надёжности по нагрузке соответственно для временной и постоянной нагрузок по заданию и для нагрузки от собственного веса металлических конструкций [4, табл.1].

СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ БАЛКИ (рис 4.1)

Рис.4.1. Расчётная схема балки настила

КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЁТ БАЛКИ

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

Wreq = Mmax/Ryγc , где Ry – расчётное сопротивление стали; γc = коэффициент условий работы. γc = 1 [2, табл. 6*]. В соответствии с принятым типом сечения по сортаменту выбирают ближайший номер профиля, у которого W  Wreq;

Определим требуемый момент сопротивления сечения балки при условии работы её материала в упругой стадии

Wreq = Mmax/Ryγc = 223,55 ∙102 / 240 ∙10-1 ∙1 = 931,44см3

По сортаменту [6, прил.4] принимаем двутавр 45Б1 и выписываем его геометрические характеристики:

Wxn = 1125см3; Ix = 24940 см4; Sx = 639,5см3; h = 44,3см; bf = 18см; tf = 1,1cм; tw = 0,78 см; mбн = 59,8кг/м.

Учитывая, что при подсчёте расчётных усилий нагрузка от собственного веса балки настила принималась приближённо, следует выполнить корректировку расчёта с учётом фактического собственного веса.

Уточнённые значения нагрузки и усилий в балке настила:

qn,бн = (13,7 + 0,5 + 0,81) ∙1,55 + 59,8 ∙ 9,81 ∙ 10-3 = 23,86 кН/м

qбн = (13,7 ∙1,2 + 0,5 ∙ 1,1 + 0,81 ∙1,05) ∙1,55 + 59,8 ∙9,81 ∙10-3 ∙ 1,05 = 28,25 кН/м

Mn,max = 23,86 ∙82 / 8 = 190,87 кН·м;           Mmax = 28,25 · 82 / 8 = 225,97 кН·м;

Qmax = 28,25 ∙ 8 / 2 = 112,99 кН.

Следующим этапом конструктивного расчёта является проверка несущей способности балки подобранного профиля. Эта проверка соответствует первой группе предельных состояний, выполняется на расчётные нагрузки и включает проверки на прочность, общую устойчивость балки и местную устойчивость элементов балки.

Прочность балки настила (рис 4.1) проверяем в середине её пролёта (M = Mmax) и на опоре

Похожие материалы

Информация о работе