Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Камская государственная инженерно-экономическая академия»
Кафедра СК
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту №1
по дисциплине: «Металлические конструкции»
на тему: «Балочная клетка»
Выполнил:
студент гр. 3304
№ зач. книжки _________
Проверил: доцент
С.Н. Гончаров
Набережные Челны, 2011
Техническое задание на проектирование
Размеры рабочей площадки, AxB, м |
14x24 м |
Отметка верха настила |
6, м |
Временная |
22, кН/м.кв. |
Временная |
7, кН/м.кв. |
Бетон |
В20 |
1. Компоновка балочной клетки
= 12 м - пролёт главных балок;
= 7 м - шаг главных балок;
= 1 м - шаг балок (при стальном плоском настиле).
2. Расчёт несущего настила
Для стального
плоского настила применяют листы
толщиной 6-14 мм из стали
При равномерно распределённой полезной нагрузке, не превышающей 50кН/м2, определяющим фактором является расчёт на жёсткость.
Настил рассчитывается в следующем порядке:
- устанавливается
относительный прогиб полосы от нормативной
нагрузки
1/
- определяют отношение пролёта настила к его толщине:
,
где ν=
Е=
22 кН/м2-нормативная временная нагрузка;
7 кН/м2- нормативная постоянная нагрузка;
29/10000 кН/см2- нормативная равномерно распределённая нагрузка на настил;
84,334.
расчётный пролёт настила, см,
толщина листа настила, см.
Толщина листа настила назначается в зависимости от нормативной временной нагрузки .
22 кН/м.кв. рекомендуемая толщина настила 1 см.
Зная толщину настила и отношение расчётного пролета к толщине полосы настила, можно вычислить пролётнастила:
84,334 См,
а затем шаг a балок настилаи количество балок настила.
84,334 + 15 =99,334, принимаем а = 1 м.
Растягивающую силу Н, на действие которой надо проверить сварные швы, прикрепляющие настил, можно определить по приближённой формуле:
2,97
кН, где γf =
Расчётное значение катета углового шва, прикрепляющего настил к балкам:
где - минимальное значение произведений;
расчет по металлу шва;
расчет по металлу границы сплавления;
,-для ручной сварки;
и -коэффициенты условий работы сварного соединения с угловыми швами по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно;
20
кН/см.кв. и
0,45*
= 0,9*1*20 = 18 кН/см.кв.
=
0,17см,принимаем8мм.
Проверяем прочность сварного шва.
Максимальный изгибающий момент в настиле возникает на опоре и может быть определен при равномерно распределенной нагрузке для полосы единичной ширины по формуле:
1,72 кН*см. Результирующие касательные напряжения в сварном угловом шве от распора Н и момента, перпендикулярного плоскости расположения шва М:
где 3.71 кН/см.кв. и16.125 кН/см.кв.
3.71 + 16.125 = 19.835
кН/см.кв. <
= 20 кН/см.кв. - условие
3. Расчёт балок настила
В качестве балок настила и вспомогательных балок применяются двутавры ГОСТ 8239-89, двутавры с параллельными гранями полок (тип Б и Ш) по ГОСТ 26020-83 или швеллеры по ГОСТ 8240-93 из стали С235-С345 по ГОСТ 27772-88.
Сечение балок настила подбирается на основе данных статического расчёта, в результате которого определяются расчетные изгибающие моменты и расчетные поперечные силы в характерных сечениях. Расчет балок производится по двум группам предельных состояний и сводится к определению необходимого номера профиля по сортаменту и проверке его на прочность, жёсткость и устойчивость.
Нормативная погонная нагрузка на балку настила:
(22+7)*
Расчетная погонная нагрузка:
33,75 кН/м,
где
Максимальное значение изгибающего момента:
20671,875 кН*см.
Наибольшая поперечная сила на опоре:
118,125 кН, где = 700 см. - пролет балки настила.
Расчет разрезных балок сплошного сечения, изготовленных из стали с , несущих статическую нагрузку, привыполняется с учетом развития пластических деформаций.
Номер прокатного профиля определяется по требуемому моменту сопротивления:
817,070 см3
где
коэффициент,
учитывающий развитие пластических
деформаций по сечению, первоначально
принимаем
С учетом требуемого момента сопротивления , по сортаменту подбирается сечение с ближайшим значением. По сортаменту устанавливаются геометрические характеристики сечения балки.
Принимаем двутавр № 40:
953 см3
8,3 мм
400 мм
155 мм
545 см3
19062 см4
Проверка прочности при действии нормальных напряжений:
=
=
19,719 кН/см2<=
Проверка прочности от действия касательных напряжений в опорном сечении балки:
4,06 кН/см2<=
Проверка местной устойчивости поясов и стенки прокатных балок не требуется, т.к. настил опирается непрерывно.
Прогибы не должны превышать предельных значений, установленных нормами проектирования:
1,77 см.
2,8
1,77<=
2,8 условие