close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

ПС Проектирование конструкций балочной площадки

код для вставкиСкачать

Московский Государственный Строительный Университет
Кафедра металлических конструкций
Курсовая работа на тему:
"Проектирование конструкций балочной клетки"
Студент: Степанов
Проверил: Лушников
Москва 2013г.
1. Исходные данные
1. Шаг колонн в продольном направлении А, м: 15
2. Шаг колонн в поперечном направлении В, м: 5,5
3. Габариты в плане: 3Ах3В
4. Отметка верха настила, м: 8.5
5. Строительная высота перекрытия, м: 1,8
6. Временная равномерно распределенная нагрузка- q, кН/м2: 28
7. Материал конструкций: - сталь С235
Фундаментов - бетон класса В15
8. Допустимый относительный прогиб настила: 1/150
2. Cсхема балочной клетки
Для настила используем листы толщиной 10 мм. Шаг балок настила а=1м Схема сопряжения балок
Примем tн=10 мм. Тогда lн=900 мм, а шаг балок настила a=1 м. Выполняем расчет балок в следующей последовательности:
- определение нормативных нагрузок;
- определение расчетных нагрузок с учетом коэффициента перегрузки для временной нагрузки nр=1,2; для собственного веса стальных конструкций nq=1,05;
- расчет балок настила и вспомогательных с учетом развития пластических деформаций на прочность и проверка их прогибов по формулам
Предельный относительный прогиб для балок настила и вспомогательных 3. Расчет балок настила
Определяем вес настила зная что 1 м2 стального листа толщиной 10 мм весит 78,5 кН = 7850 кг/м3.
Толщина настила - 10 мм
Вес настила: кН/м2
30,22кН/м2
25,28 кН/м2
По сортаменту находим такой двутавр, чтобы Wx Wтреб:
-принимаем двутавр № 33 (по ГОСТ 8239-89) Wx=597см3, Ix=9840 см4, вес P=42.2 кг/м, h=330 мм, b=140 мм. Проверяем прогиб по формуле:
см
Расход материала, кг/м2
кг/м2
Определим силу растягивающую настил:
кН/см;
Расчетная толщина углового шва, прикрепляющего настил к балкам, Определим катет сварного шва:
см, принимаем КШ=5мм.
4. Расчет и конструирование главной балки
4.1. Расчетная схема. Расчетные нагрузки и усилия
Расчетная схема и усилие в главной балки
Высоту главной балки целесообразно назначить близко к оптимальной и кратной 100 мм при соблюдении условия Минимальная высота определяется из условия обеспечения предельного прогиба - не более при полном использовании расчетного сопротивления материала по формуле:
При расчете с учетом пластических деформаций hmin увеличивается умножением на коэффициент С1 . Оптимальная высота определяется по формуле:
При этом гибкость стенки целесообразно применять равной 120...150
( меньше значение при больших R), принимаем ;
Определяем расчетный изгибающий момент в середине пролета:
Поперечную силу на опоре:
Требуемы момент сопротивления:
Определяем оптимальную высоту балки, предварительно задав ее высоту 1,4 м, а толщина стенки 11,2 мм. Принимаем толщину стенки 12 мм
Минимальную высоту определяем по формуле:
Строительная высота - не ограничена.
Принимаем h=1,5 м, что больше hmin и hопт
4.2. Подбор сечения главной балки
Толщина стенки
Полагая, что tп=2см; hст=h-2 tп =150-22=146см; RS=145Па=14.5см 2 (для стали С25):
а) б) в) Принимаем tст=12 мм. При этом 121,7, что незначительно отличается от принятого, поэтому пересчет hопт не требуется.
Определение требуемой площади поясов Аптр
Обеспечивающей необходимый момент инерции сечения по формулам:
а) б) 311213,6 см 4
в) 2; где hп - принимаем на 2-3см меньше высоты балки. Принимаем пояса из листа (по ГОСТ 82-70*). При этом Компоновка сечений с учетом рекомендаций
Желательно учитывать стандартную ширину и толщину листов широкополосной универсальной стали в соответствии с сортаментом, а также зависимость расчетного сопротивления R от толщины листа:
; ; ;
где Таким образом, все рекомендации выполнены.
Геометрические характеристики сечения
Проверка прочности:
Недонапряжение:
<5%
Проверки прогиба балки не требуется, т.к. принятая высота h=1,5м больше hmin=1,32м.
4.3.Изменение сечения главной балки
Изменение сечения выполняется без учета пластических деформаций за счет уменьшения ширины поясных листов на расстояние около 1/6 пролета от опоры. При этом следует учитывать следующие требования.
Принимаем место изме-нения сечения на рас-стоянии 2,5 м от опор.
Находим расчетное усилие:
Подбираем сечение, исходя из прочности стыкового шва нижнего пояса.
Требуемый момент сопротивления:
, где Для выполнения стыка принята полуавтоматическая сварка без физического контроля качества шва.
Принимаем поясной лист 340х20 мм из толстолистовой стали по ГОСТ 19903-74*. Геометрические характеристики измененного сечения:
А1п=68 см 2
- статический момент пояса;
- статический момент половины сечения.
Проверка прочности по максимальным растягивающим напряжениям в точке А (по стыковому шву):
2<
Проверка прочности в месте изменения сечения по приведенным напряжениям на грани стенки (точки Б) (при этом м=0 и прив наибольшее):
Проверка прочности опорного сечения на срез (по максимальным касательным напряжениям в точке В): Проверка прочности стенки на местное давление балок настила: F=25,28*5=126,4кН, здесь 25,28 кН/см2- погонная нагрузка на балку настила:
, где l0=b+2*tп; в - ширина полки балки настила (двутавр №33, b=140мм).
Таким образом, прочность принятого уменьшенного сечения главной балки обеспечена.
4.4. Проверка обеспеченности общей устойчивости балки.
Устойчивость балок проверять не требуется, если выполняются следующие условия:
* нагрузка передается через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный в частности, стальной лист;
* при отношении расчетной длины балки l0 (расстояние между точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений) к ширине сжатого пояса "B" не более: При отсутствии пластических деформаций =1. В курсовом проекте пользуемся упрощенной формулой:
, где l0=100 см (шаг балок настила); b= 52см - ширина пояса
Нагрузка на главную балку передается через балки настила, закрепляющие главную балку в горизонтальном направлении и установленные с шагом 1м. Проверяем условие в середине пролета: Следовательно, устойчивость балки проверять не требуется.
4.5. Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки.
Устойчивость сжатого пояса при отсутствии пластических деформаций обеспечивается выполнением условия:
;
1) 2) Устойчивость полки выполнена.
Выбор расстояния между отсеками (ребрами жесткости)
условная гибкость стенки
Следовательно ; тогда, а292,8 см
Расстановка ребер жесткости
Ребра жесткости принимаем односторонние шириной:
111 мм, и толщиной: 8 мм
В отсеке №1 стенка работает в упругой стадии, и проверка устойчивости выполняется по формуле:
(=1)
Расчетные усилия приближенно принимаем по сечению х1=1500 мм
; 6,16 кН/см2
1,7; ; ;
10,0; 88,7; 29,35 Проверка устойчивости стенки отсека №2:
Устойчивость стенки обеспечена.
Расчетные усилия приближенно принимаем по сечению х2=3500 мм
; 6,16 кН/см2
;
1,7; ; 10,0; 88,7; 29,35 Проверка устойчивости стенки отсека №2:
Устойчивость стенки обеспечена.
4.6.Проверка прочности поясных швов
Поясные швы примем двусторонними, т.к. не выполняется несколько условий. Расчет выполняется для наиболее нагружаемого участка шва у опоры под балкой настила. Расчет выполняется для наиболее нагруженного участка шва у опоры под балкой настила.
Расчетные усилия на единицу длинны шва:
;
;
Сварка автоматическая, выполняется в положении в лодочку сварочной проволокой Св-08Г2С. Для этих условий и стали марки С275 по табл.4 и 5, находим: Rушсв=21,5 кН/см2, Rуссв=0,4537=16,65 кН/см2. По табл. 5: ш=1,1 и с=1,15. По табл. 6 принимаем минимальную толщину шва Кш=6 мм (при tп=20мм).
Проверка прочности шва:
1) ;
;
2) ;
;
Таким образом, минимально допустимая толщина шва достаточна по прочности.
4.7. Конструирование и расчет опорной части балки.
Ребро крепится к стенке полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Размер выступающей части опорного ребра принимаем 20мм. Из условия смятия находим:
; где Fоп=Qmax; Rсм,т=36 кН/см2 - смятие торцевой поверхности (табл.14 методички).
Принимаем ребро из листа 300х12 мм. Площадь Ар=301,2=36 см 2  35.8 см 2;
В расчетное сечение стойки включается сечение ребра и примыкающие к нему участки стенки шириной: ;
;
Проверка на смятие: ; ;
Проверка устойчивости опорной части балки из плоскости балки, как стойки, нагруженной опорной реакцией Fоп:
; где Аоп=Ар+b1tст=36+23.071,2=63,7 см2;
Значение  определяем в зависимости от гибкости ; где:
;
; Тогда  =0,954 (по интерполяции), тогда:
;
Проверяем местную устойчивость опорного ребра:
;
b0=(30-1,2)0,5=14,4см; ;
Подбираем размер катета швов по формуле: ;
Rушсв=21,5 кН/см2, Rуссв=16,65 кН/см2, ш=0,9 и с=1,05
Откуда:;
Проверку по металлу границы сплавления делать не нужно, т.к. (4,2 4,3). Принимаем КШ=7мм.
4.8. Конструирование и расчет укрупнительного стыка балки.
Принимаем болты D=20 мм из стали 40Х "Селект", отверстия =23 мм. Тогда Rрвр=110 кН/см 2; 2,45 см 2 . Способ подготовки поверхности - газопламенный без консервации; способ регулирования натяжения - по углу поворота гайки. Для этих условий (таблица 18 прил.2) коэффициент трения =0,42; регулятор натяжения н=1,02.
Расчетное усилие на один болт: ;
77 кН/см2;
77,7 кН;
Стык поясов перекрываем накладками из стали С255 сечением 480х12 с наружной, и 2х220х12 с внутренней стороны поясов. При этом суммарная площадь сечения накладок Ан=110,4 см2, что несколько больше площади сечения поясов.
Усилие в поясах: ;
Требуемое количество болтов в стыке поясов: ;
Принимаем 16 болтов, и расставляем их в соответствии с требованиями таб. 20 прил.2.
Стык стенки перекрываем парными накладками из листа толщиной 10 мм. Болты ставим в двух вертикальных рядах с каждой стороны стыка на расстояние в ряду: а=100 мм.
В ряду 14 болтов. h мах=13х10=130 см.
Момент приходящийся на стенку:
;
Проверка прочности соединения на сдвиг:
< 155,4 кН
5. Расчет и конструирование колонны
Сечение колонны принимаем сплошным в виде сварного двутавра. Концы колонны принимаем шарнирно - закрепленными.
Отметка верха колонны за вычетом толщины настила, высоты балок (настила и главной с учетом выступающей части опорного ребра) составляет: 7.5-0,01-0,33-1,5=5.66м.
Расчетная длинна колонны (=1): l0=l=1(5.66+0,6)=6.26м.
Усилие в колонне: N=21,011288=2601.8 кН;
Материал: сталь С255, лист t= 4-20мм,
Ry=24 кН/см 2;
Задаемся =70:
тогда: =0,754
;
(у=0,24 табл.2 прил.1)
hст- назначаем конструктивно hст=380мм.
tст- назначаем из условия её местной устойчивости:
;
; см;
принимаем tст=8 мм, при этом: ;
Требуемая площадь поясов: ;
Принимаем пояса 360х14, при этом Ап= 361,4= 50,4см 2 и обеспечена местная устойчивость пояса по формуле: ; ;
;
Геометрические характеристики сечения:
А=250,4+380,8=131,2 см 2;
так как:
, то проверку устойчивости ведем относительно оси у-у:
отсюда по табл.16: у=0,754
Проверка устойчивости:
; ;
.
Конструкция и расчет оголовка колонны
Принимаем плиту оголовка колонны толщиной tпл=25 мм, и размерами 450х360 мм. Давление главных балок передается колонне через ребро, приваренное к стенке колонны четырьмя угловыми швами. Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой Св-08Г2С: Rушсв=21,5 кН/см 2, ш= 0,7 и с=1,0. Принимаем ширину ребер 170 мм, что обеспечивает необходимую длину участка смятия ;
Толщину ребер находим из условия смятия:;
Принимаем tр=30мм;
Длину ребра lр находим из расчета на срез швов Д его прикрепления.
Примем Кш=9 мм. Тогда: ;
Принимаем lр= 48см, при этом условие выполнено. Шов Е принимаем таким же, как и шов Д. Проверяем стенку на срез вдоль ребра:
;
Необходимо устройство вставки в верхней части стенки. Принимаем её толщину 25мм, а длину .
;
Принимаем конструктивно минимально - допустимый катет шва Кш=7мм.
Стенку колонны у конца ребра укрепляем поперечными ребрами, сечение которых принимаем 100х8 мм.
Конструкция и расчет базы колонны
Определяем требуемую площадь плиты из условия смятия бетона: , где . Значение коэффициента  зависит от отношения площадей фундамента и плиты (принимаем =1,2). Для бетона класса В12,5: Rпр= 0,75 кН/см2 - расчетное сопротивление бетона на смятие. ; ;
Принимаем плиту размером 560х500 мм. Тогда Апл = 5650=2800 см 2;
;
Находим изгибающие моменты на единицу длинны d=1см на разных участках плиты. Участок 1: (балочная плита, так как отношение сторон 380/176=2,16>2;
;
Участок 2: (консольный): ;
Участок 3: (так же консольный так как, отношение сторон 360/76= 4,74>2; На этом участке размещаются анкерные болты. ;
Толщины плиты подбираем по наибольшему моменту из условия: ; R - для стали С255 и при t=2140 мм, Rу= 23 кН/см 2;
, тогда = 29мм;
Принимаем tпл=30мм;
Прикрепление траверсы к колонне выполняем полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Соответствующие характеристики: Rушсв=21,5 кН/см2, Rуссв=16,65 кН/см2, ш=0,7 и с=1,0. Расчет достаточно выполнить по металлу шва, так как, : (3,2<4,08). Учитывая условие , находим требуемую величину катета шва Кш из условия:
;
Принимаем Кш=6мм. При этом требуемая длина шва lш= 850,76=357мм, поэтому высоту траверс принимаем равной 360 мм.
Крепление траверсы Кш=8 мм принимаем конструктивно.
1
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
110
Размер файла
894 Кб
Теги
конструкции, балочной, площадка, проектирование
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа