Балочная клетка усложненного типа

Стр 1 из 8Следующая ⇒

Петрозаводский государственный университет

Институт лесных, инженерных и строительных наук

Кафедра архитектуры, строительных конструкций и геотехники

Курс «Металлические конструкции»

Балочная клетка

Пояснительная записка к курсовому проекту

Выполнил - студент гр.

Руководитель –

Проект защищен «___»___________2014 г.

с оценкой_________________

Подпись преподавателя_________________

Петрозаводск

2016

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Задание на проектирование……………………………………………………….	3
2. Сравнение вариантов балочной клетки с расчетом листового настила, балок настила и вспомогательных балок………………………………………………..	4
3. Компоновка и подбор сечения главной балки…………………………………..	20
4. Проверка прочности и прогиба балки……………………………………………	25
5. Проверка общей устойчивости главной балки………………………………….	27
6. Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов главной балки, назначение ребер жесткости для главной балки………………………………..	28
7. Расчет укрупнительного стыка балки на высокопрочных болтах……………..	34
8. Расчет опорного ребра главной балки……………………………………………	37
9. Выбор типа, компоновка и подбор сечения стальной колонны………………..	41
10. Расчет соединительных планок………………......................................………….	45
11. Проектирование оголовка колонны………………………………………………	50
12. Проектирование базы колонны…………………………………………………..	52
13. Список использованных источников……………………………………………..	61

Сравнение вариантов балочной клетки с расчетом листового настила, балок настила и вспомогательных балок

Балочная клетка нормального типа

Расчет стального настила

Рисунок 2 -Расчетная схема настила

Выбор материала настила

В соответствии с Приложением В [2] конструкция растянуто-изогнутого настила может быть отнесена к Группе 2. Согласно таблице В.1 [2] для конструкций группы 2 принимаем класс стали С 245 по ГОСТ 27772-88, для которой .

Назначение толщины настила.

В соответствии с заданной нагрузкой p_n = 26 кН/м принимаем толщину настила t_d =12 мм из рифленой стали по ГОСТ 8568-77.

Определение отношения пролета настила к его толщине:

n₀ - величина, обратная относительному прогибу настила в зависимости от его пролета (n₀=l_d/f). Первоначально принимается равной 120-130, а затем уточняется (и пересчитывается).

– модуль упругости стали;

– коэффициент Пуассона для стали;

– нормативная, равномерно-распределенная нагрузка на 1 поверхностинастила балочной клетки;

коэффициент надежности по ответственности.

Определение пролета настила.

Определение количества шагов балки настила.

– длина рабочей площадки.

Определение шага балок настила.

Проверка не выполняется.

Определение количества шагов балки настила.

– длина рабочей площадки.

Определение шага балок настила.

Проверка выполняется.

Пересчитываем значение по интерполяции для значения . Получаем Пересчитываемk

Определение пролета настила.

Определение количества шагов балки настила.

– длина рабочей площадки.

Определение шага балок настила.

Определение расхода стали на настил.

стального листа толщиной 12 мм весит 99,3 кг.(Мы будем принимать это значение по сортаменту для ромбической рифленой стали)

Расчет сварных швов, прикрепляющих настил.

Усилие распора H:

– предельное значение отношения прогиба настила к его пролету, определено по интерполяции таблицыЕ.1 [3]для фактической величины пролета настилаl_d= 1,222м;

– толщина настила;

– коэффициент надежности по нагрузке – по заданию.

Для приварки настила к балкам принимаем ручную сварку электродами типа Э42 по таблице Г.1 [2].

Катет сварного шва:

– наименьшая величина из двух, определяемых по границе сплавления или по металлу сварного шва;

– коэффициент условий работы;

– расчетное сопротивление сварного углового шва;

– коэффициенты для расчета углового шва соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления.Принимаем по таблице 39 [2];

– временное сопротивление стали С245 по ГОСТ 27772, согласнотаблице В.5 [2];

;

Окончательно катет сварного шва принимается с учетом рекомендаций таблицы 38 [3].

В зависимости от толщины листа для балочной клетки (толщины более толстого из свариваемых элементов) , предела текучести свариваемой стали, вида сварки минимальный катет швов принимается 4 мм.

; .

Принимаем

Расчет балки настила

Рисунок 3 -Расчетная схема балки настила

Выбор материала балки настила.

Согласно Приложению В [2] ,балки перекрытий относятся к Группе 2. По таблице В.1 [2] для конструкций группы 2 принимаем класс стали С 245 по ГОСТ 27772-88, для которой .

Определение погонной равномерно-распределенной нагрузки.

Нормативная нагрузка:

Расчетная нагрузка:

– вес квадратного метра стального листа для принятого настила;

– технологическая нагрузка на 1 поверхности настила балочной клетки;

– принятый шаг балок настила (в зависимости от его пролета);

– коэффициент надежности для постоянной нагрузки (вес настила);

– коэффициент надежности для временной нагрузки - по заданию;

– коэффициент надежности по ответственности.

Определение максимального изгибающего момента.

– пролет балки настила;

Подбор сечения прокатного двутавра с учетом упругопластической работы.

Требуемый момент сопротивления:

– расчетное сопротивление стали С245 по ГОСТ 27772;

– коэффициент условий работы балки;

– коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций (принимаем).

β = 1, так как касательные напряжения в месте действия максимального момента практически равны нулю.

По сортаменту принимаем ближайший больший двутавр: I 30 по ГОСТ 8239-89

Основные характеристики:

, , ,

Уточнение коэффициента

Так как коэффициентом c₁ мы задавались, то для подобранного профиля его уточняют в зависимости от отношения площади полки к площади стенки.

Площадь стенки и полки двутавра с переменной толщиной полок определяются:

;

По отношению величин A_f/A_w в соответствии с таблицей Е.1 [2]находят фактическую величину c₁ = c_x.

Проверка прочности по нормальным напряжениям

Проверка выполняется.

Проверку прочности по касательным напряжениям в прокатных балках при отсутствии ослабления опорных сечений обычно не производят из-за относительно большой толщины стенок балок. Общую устойчивостьбалок настила проверять не надо, поскольку их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним настилом.

Проверка жесткости (предельных деформаций) балки

– модуль упругости стали;

– нормативная нагрузка;

– пролет балки настила;

Условие жесткости выполняется.

Определение расхода стали на один квадратный метр

– принятый шаг балок настила;

– вес квадратного метра стального листа принятого настила;

– линейная плотность балки настила.

Рисунок 4–Ячейка балочной клетки нормального типа

Балочная клетка усложненного типа

Расчет стального настила

Принимаем три шага вспомогательных балок по главной. В этом случае величина шага будет равняться

, что укладывается в промежуток от 2,5 до 5 м.

Принимаем настил такой же толщины, как и в первом случае, . Тогда расчетный пролет настила будет . Число шагов

, принимаем 4, тогда

1,25 < 1,413.

Расчет балки настила

Определение погонной равномерно-распределенной нагрузки.

Нормативная нагрузка:

Расчетная нагрузка:

Рисунок 5 -Расчетная схема балки настила

– вес квадратного метра стального листа для принятого настила;

– технологическая нагрузка на 1 поверхности настила балочной клетки;

– принятый шаг балок настила (в зависимости от его пролета);

– коэффициент надежности для постоянной нагрузки (вес настила);

– коэффициент надежности для временной нагрузки (по заданию);

– коэффициент надежности по ответственности.

Определение максимального изгибающего момента.

– пролет балки настила;

Подбор сечения прокатного двутавра с учетом упругопластической работы.

Требуемый момент сопротивления:

– расчетное сопротивление стали С245;

– коэффициент условий работы балки;

β = 1, так как касательные напряжения в месте действия максимального момента практически равны нулю.

– коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций.

По сортаменту принимаем ближайший больший двутавр: I 24 по ГОСТ 8239-89

Основные характеристики:

, , ,

Уточнение коэффициента .

Так как коэффициентом c₁ мы задавались, то у подобранного профиля его уточняют в зависимости от отношения площади полки и площади стенки.

Площадь стенки и полки двутавра с уклоном граней полок определяются:

;

По отношению величин A_f/A_wв соответствии с таблицей Е.1 [2] находят фактическую величину c₁ = c_x.

Проверка прочности по нормальным напряжениям

Проверка выполняется.

Проверка жесткости (предельных деформаций) балки.

– модуль упругости стали;

– нормативная нагрузка;

– пролет балки настила;

, п .

Деформации лежат в пределах нормируемых величин.

Расчет вспомогательной балки

Рисунок 6 -Расчетная схема вспомогательной балки

Выбор материала вспомогательной балки.

Согласно Приложению В [2] ,балки относятся к Группе 2. По таблице В.1 [2] для конструкций группы 2 принимаем класс стали С 245 по ГОСТ 27772-88, для которой .

При определении нагрузки на вспомогательные балки нагрузка от балок настила добавляется к весу настила и тогда постоянная нагрузка на 1м² площадки будет равна:

– вес квадратного метра стального листа принятого настила;

– принятый шаг балок настила;

– линейная плотность балки настила.

Определение расхода стали на один квадратный метр:

Определение погонной равномерно-распределенной нагрузки.

Нормативная нагрузка:

Расчетная нагрузка:

– технологическая нагрузка на 1 поверхности настила балочной клетки;

– принятый шаг вспомогательных балок;

– коэффициент надежности для постоянной нагрузки (вес настила и балок настила);

– коэффициент надежности для временной нагрузки - по заданию;

– коэффициент надежности по ответственности.

Определение максимального изгибающего момента.

Подбор сечения прокатного двутавра с учетом упругопластической работы.

Требуемый момент сопротивления:

– расчетное сопротивление стали;

– коэффициент условий работы балки;

– коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций.

По сортаменту принимаем ближайший больший двутавр:I50Б1 по ГОСТ 8239-89

Основные характеристики:

, , ,

Уточнение коэффициента .

Площадь стенки и полки двутавра с параллельными гранями полок определяются:

;r – радиус окружности сопряжения полки и стенки;

По отношению величин A_f/A_wв соответствии с таблицей Е.1 [2] находят фактическую величину c₁ = c_x.

Проверка прочности по нормальным напряжениям.

Проверка выполняется.

Проверка общей устойчивости.

Если сопряжение балок настила и вспомогательных балок выполняется не в одном уровне, т.е. вспомогательные балки имеют свободную (нераскрепленную настилом) длину между балками настила, то необходима проверка условия, при котором обеспечивается ее общая устойчивость.

Напряжения, возникающие в балке от изгиба без учета коэффициента с_х:

следовательно, балка работает с учётом развития пластических деформаций и в расчётную формулу надо подставить коэффициент δ. (необходимо определить его по п. 8.4.6 [2].)