Проектирование рабочей площадки производственного здания. Расчет вспомогательной балки. Расчет главной балки. Расчет центрально сжатой колонны

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное  бюджетное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Комсомольский-на-Амуре государственный

технический университет»

Факультет кадастра и строительства

Кафедра строительства и архитектуры

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине

«Металлические конструкции»

Проектирование рабочей площадки производственного здания.

Студент группы 9ЭН-1:                                                                      

Номер зачетной книжки:                                                                       №

Преподаватель:                                                                                                                                         

2010

Содержание

Исходные данные……………………………………………………….…………3

1 Расчет вспомогательной балки…………………………………………………4

2. Расчет главной балки…………………………………………………………...6

3 Расчет центрально сжатой колонны…………………………………………..18

Список используемой литературы………………………………………………26

Исходные данные:

В работе рассматривается одна средняя ячейка балочной клетки нормального типа, состоящая из главных балок, перекрывающих большой пролет и вспомогательных балок. Главные балки опираются на четыре колонны, расположенные по углам клетки, а вспомогательные балки – на главные.

На балочную клетку укладывается и приваривается листовой настил.

Шаг вспомогательных балок α зависит от типа настила, его несущей способности и устанавливается путем технико-экономического анализа.

При железобетонном настиле толщиной t=0,6….1,2 см, α=0,6….1,6 м. При этом шаг балок должен быть кратен пролету главных балок.

-  Пролет главных балок l=11, 5 м;

-. Пролет второстепенных балок  l₁ = 6,4 м;

-. Временная нормативная полезная равномерно распределенная нагрузка на площадке Р₀=16 кН/м²;

- Высота колонны Н=8,1 м;

- Расчетное сопротивление бетона фундамента R_s=4,5 МПа;

- класс стали несущих конструкций С38/23.

При  11 ≤ Р≤ 20 кН/м²      δ_н= 8…10 мм.

Вспомогательная балка рассчитывается как однопролетная разрезная балка с пролетом l₁, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой q.

Нагрузки	Нормативное значение нагрузки, кН/м3	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетное значение нагрузки, кН/м3
Постоянная: Стальной листовой настил δн=8 мм; γ=78,5 кН/м3		1,05	0,758
Временная: Полезная нагрузка на площадке Р0 ИТОГО:	16 16,72	1,2	19,2 20,06

а = 1.15 – шаг второстепенных балок;

Определим нормативное значение погонной нагрузки на второстепенную балку:

qⁿ = (P₀ + q_н)×a;

qⁿ =(16+0,72) × 1.15 = 19,12 кН/м;

Расчетное значение погонной нагрузки:

q =(P₀×γ_p+ × γ_q)* a;

где γ_p= 1.05, γ_q= 1.2 – коэффициенты надежности по нагрузкам соответственно для временной и постоянной нагрузок.

q = (16*1.05 + 0.72*1.2 ) * 1.15 = 22,83 кН/м;

Определяется расчетный изгибающий момент, действующий в середине балки:

,

M_max = (22.83*6,4²) / 8 = 116,89 кН*м

Из условии прочности определяется требуемый момент сопротивления площади поперечного сечения балки:

,

С₁ = 1.1 – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций;

R_y = 27 – расчетное сопротивление материала балки;

γ_с = 1 -  коэффициент условий работы балки;

W_тр = (11689)/(1,11*27*1)= 390,02 см³;

Подбирается по сортаменту прокатная двутавровая балка и вычисляется геометрические характеристики профиля.

Принимаем двутавр № 30.

W_x = 472 см³;  J_x = 7080см⁴; q = 36.5 кг/м;

Проведём проверку прочности подобранного сечения по формуле:

,

σ = (116,89)/1.1*472=22,31 кН/см²;

R_y* γ_с = 27*1=27 кН/см²;

σ< R_y* γ_с;

Проверка деформативности балок проводится от действия нормативных нагрузок по формуле:

где Е = 2.06 *10⁴ кН/ см² – модуль упругости стали,

J_x – момент инерции поперечного сечения балки,

f_n/l – предельное значение относительного прогиба,

Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и прогиба.

Главная балка рассчитывается как однопролетная разрезная балка пролетом l, нагруженная равномерно распределенной нагрузкой q.

Нормативное значение погонной нагрузки на главную балку находится по формуле:

Где 1.02 – коэффициент, учитывающий собственный вес балки;

 – нагрузка от настила;

 – нагрузка от второстепенных балок;

  кН/м;

Значение расчетной погонной нагрузки определяют следующим образом:

,

131,77 кН/м,

Определим расчетный изгибающий момент действующий в середине пролета балки:

,

  кН*м,

Максимальная поперечная сила:

,

 кН,

2.1 Подбор сечения балки с проверкой прочности и жесткости.

где С₁ – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций

R_y –расчетное сопротивление стали

- коэффициент условий работы

,

Из условий жесткости минимальная высота балки:

 , где E = 2.06 ×10⁴ – модуль упругости стали,

 – предельный относительный прогиб для главных балок,

Толщина стенки балки определяется в миллиметрах по эмпирической формуле:

;

;

Принимаем =12 мм.

Исходя из условия минимального расхода стали, определяется оптимальная высота сечения балки:

;

;

Принимаем высоту балки h = 110 см.

Определяем минимально допустимую толщину стенки из условия её прочности на срез:

где R_s – расчетное сопротивление стали срезу,

Из условия обеспечения местной устойчивости толщина стенки определяется по формуле:

Принимаем толщину стенки  из конструктивных соображений.

Для определения значений b_fиt_f необходимо найти требуемую площадь пояса A_f, которая определяется по формуле:

С другой стороны,  тогда

Согласно требованиям ГОСТ 82-70 принимаются

где

 

Далее проводим проверку подобранного сечения. Для этого определяется момент инерции сечения относительно оси x-xпо формуле:

где

тогда момент сопротивления:

Проверка прочности проводится по формуле:

Недонапряжение составляет:

Для балок постоянного сечения проверяются максимальные касательные