- •Москва 2014 Содержание.
- •1.Расчет конструкций балочной клетки
- •1.1 Расчет стального плоского настила
- •1.2 Расчет балок настила
- •1.3 Расчет усложненной балочной клетки
- •1.4 Сравнение результатов
- •2. Расчет и конструирование главной балки
- •2.1Подбор сечения главной балки
- •Проверки подобранного сечения главной балки
- •2.2 Изменение сечения главной балки
- •Проверка прочности, прогибов и устойчивости балки
- •Проверка совместного действия нормальных, касательных и местных напряжений в месте изменения сечения.
- •Проверка и обеспечение местной устойчивости элементов балки.
- •Проверка прочности поясных швов
- •Конструирование и расчет опорной части балки.
- •Проверка устойчивости опорного ребра
- •2.4 Определение катета сварного шва
- •2.5Укрупнительный стык главной балки
- •3.Расчет и конструирование колонны
- •3.1 Выбор расчетной схемы и определение расчетной длины колонны
- •3.2Определение продольной силы и выбор сечения колонны
- •Подбор сечения сплошной колонны.
- •3.3 Проверка устойчивости подобранного сечения.
- •Расстояние между ветвями b:
- •Расчет оголовка колонны
- •Расчет базы колонны
- •Расчет высоты траверсы.
- •Список литературы.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
“МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”
(ФГБОУ ВПО “МГСУ”)
Национальный исследовательский университет
Кафедра металлических конструкций
Курсовой проект на тему:
“Расчет балочной клетки рабочей площадки”
Выполнил: Ундозёров В.А.
ТЭС IV-6
Проверил: Лушников С.Д.
Москва 2014 Содержание.
Расчет конструкций балочной клетки.
Расчет и конструирование главной балки.
Расчет и конструирование колонны.
Исходные данные
Шаг колонн в продольном направлении А = 15 м.
Шаг колонн в поперечном направлении В = 6,5 м.
Размеры площадки в плане 3А х 3В
Отметка верха настила Н = 9 м.
Нормативная временная нагрузка q = 20 кН/м2
Строительная высота перекрытия 2.2
Материал конструкции:
- настил: сталь С235
- балки настила: сталь С245
- главные балки: сталь С255
- колонны: сталь С285
-фундаментов: бетон класса В15
Относительный прогиб настила 1/150
Тип сечения колонны: сквозная
Соединение - жесткое
1.Расчет конструкций балочной клетки
1.1 Расчет стального плоского настила
Сравнение вариантов компоновки балочной площадки производим по суммарному расходу стали на настил и на балки настила. Для дальнейшего проектирования принимаем вариант с меньшим расходом стали.
Расчет по жесткости проводим от действия нормативных нагрузок, расчет по прочности (несущая способность) проводится на действие расчетных нагрузок.
Определим отношение рабочего пролета настила к его толщине: ≈== 82.8 см
Где: 1/n0 = [f/l] = 1/150 – отношение пролета настила к его предельному прогибу;
= кН/м2 нормативная нагрузка на настил;
Е1 =
Е = кН/модуль упругости (модуль Юнга);= 0,3 коэффициент Пуассона.
Вариант 1. Расчет нормальной балочной клетки t = 10мм.
Принимаем толщину настила t =10мм, тогда пролет настила lн=82,8*10=828 мм,
Шаг балок настила а = 828 + 100 = 928 мм, где 100 – ширина полки балки настила в первом приближении.
Количество пролетов при шаге колонн 16 м:
n = == 17.24 шт
Принимаем 18 пролетов с шагом а = = 888мм
Вариант 2. Расчет нормальной балочной клетки t = 12мм.
Принимаем толщину настила t = 12мм, тогда пролет настила
lн=82,8*12= 993,6 мм,
Шаг балок настила а = 993,6 + 100 = 1093,6 мм
Количество пролетов при шаге колонн 16 м:
n = == 14,63 шт
Принимаем 16 пролетов с шагом а = = 1000мм
Рис. Схема средней ячейки балочной клетки нормального типа
1.2 Расчет балок настила
После определения толщины настила и шага балок настила, подбираем сечение
Балок настила и проверяем подобранное сечение. В качестве балок настила применяют двутавры.
Нагрузка, действующая на балку настила, будет складываться из:
-равномерно распределенной постоянной нагрузки;
-равномерно распределенной временной нагрузки;
Вариант 1
Масса 1м настила :
= 1м*1м*tнаст*ж = 1*1*0,01*78,5 = 0,785 кН/м2
Где ж = 78,5 кН/м3 – объемная масса стали.
Согласно заданию, на площадку приложена временно равномерно распределенная нагрузка = 30 кН/м2
Нормативная нагрузка на балку настила:
qн = 1.05 (РН + ) *а = 1.05 (30 +)*0,888 = 28,7 кН/м
Расчетная нагрузка на балку настила:
qр = 1.05 (РН * +*) *а = 1.05 (30*1.2 +*1.05)*0,888 = 34.33 кН/м
- коэффициент надежности по нагрузке для временной нагрузки (принимается по табл.1 СНиП 2,0107 – 85);
–коэффициент надежности по нагрузке для стали;
Вариант 2.
Масса 1м настила :
= 1м*1м*tнаст*ж = 1*1*0,012*78,5 = 0,942 кН/м2
Где ж = 78,5 кН/м3 – объемная масса стали.
Согласно заданию, на площадку приложена временно равномерно распределенная нагрузка = 30 кН/м2
Нормативная нагрузка на балку настила:
qн = 1.05 (РН + ) *а = 1.05 (30 +)*1 = 32,49 кН/м
Расчетная нагрузка на балку настила:
qр = 1.05 (РН * +*) *а = 1.05 (30*1.2 +*1.05)*1 = 38,84 кН/м
- коэффициент надежности по нагрузке для временной нагрузки (принимается по табл.1 СНиП 2,0107 – 85);
–коэффициент надежности по нагрузке для стали;
Расчет сварного соединения
Вариант 1.
Определяем силу, растягивающую настил:
H = 2E1t = 2*2.26*104*1 = 2.97 кН/см;
Где = 1.2 – коэффициент надежности для действующей на настил временной нагрузки;
t = 1 см – толщина настила.
Сварной шов выполняется полуавтоматической сваркой в нижнем положении. Катет сварного шва, прикрепляющего настил к второстепенной балке, определим из формулы 120 СНиП II-23-81*
;
Откуда катет шва равен:
Где: – искомый катет лобового шва;
H = 2,97 кН/см – сила, растягивающая настил;
= 0,889 см – длина сварного шва (так как нагрузка задается на единицу длины);
= 0,9 – коэффициент качества шва, принимается по таблице 34 СНиП;
= 0,58Ry = 0,58*23 = 13,34 кН/см2 – расчетное сопротивление срезу по металлу шва;
= 1,0 – коэффициент для расчета сварных соединений;
= 1,0 – коэффициент условий работы конструкции.
Минимальный катет шва kf = 4 мм, по СНиП табл.38*
Принимаем минимальный шов с катетом kf = 4мм.
Вариант 2
Определяем силу, растягивающую настил:
H = 2E1t = 2*2.26*104*1,2 = 3,56 кН/см;
Катет шва равен:
Минимальный катет шва kf = 4 мм, по СНиП табл.38*
Принимаем минимальный шов с катетом kf = 4мм.
Статический расчет балки настила
Определяем максимальный изгибающий момент и максимальную поперечную силу в разрезной однопролетной балке настила, загруженной расчетными нагрузками – постоянной qнаст и временной от оборудования р
Вариант 1.
Определение максимального момента в балке настила:
Мmax = = = 181.31 кН*м
Определение максимальной поперечной силы в балке настила:
Qmax = = = 111.57кН
Опорная реакция балки настила:
F = Qmax = 111,57 кН.
Вариант 2.
Определение максимального момента в балке настила:
Мmax = == 205,12 кН*м
Определение максимальной поперечной силы в балке настила:
Qmax = = =126,23 кН
Опорная реакция балки настила:
F = Qmax = 126,23 кН.
Подбор сечения балки настила
Проверки подобранного сечения балок настила выполняют по первой и второй группам предельных состояний.
Вариант 1.
Условие прочности балки при изгибе:
Требуемый момент сопротивления сечения:
= = 647 см3
= 1.1 – коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по табл.66 СНиП II-23-81*
= 24 кН/см2 – расчетное сопротивление предела текучести для стали С245 по ГОСТ 27772-88;
=1,0 – коэффициент условий работы, таблица 6 СНиП II-23-81*.
По сортаменту выбираем двутавр, удовлетворяющий условию Wz ≥
Принимаем двутавр № 36 со следующими характеристиками:
Wz = 743 см3
Jx = 13380 см4
q = 48.6 кг/м
Sx = 61,9 см2
b = 145 мм
h = 360 мм
Проверка балки по второй группе предельных состояний ( по прогибу):
Предельный относительный прогиб балок настила равен : f/l = 1/150.
Прогиб балки, загруженный равномерно распределенной нагрузкой не должен превышать предельно допустимого прогиба.
Тогда == 0.0037 ≤= 0.0067
Проверка прочности балки на изгиб:
Принятое сечение не удовлетворяет условиям прочности и жесткости
Принимаем двутавр №40 со следующими характеристиками:
Wz = 953 см3
Jx = 19062 см4
q = 57 кг/м
Sx = 72,6 см2
b = 155 мм
h = 400 мм
Прогиб балки :
Тогда == 0.0026 ≤= 0.0067
Проверка прочности балки на изгиб:
Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.
Расхода материала на 1м2 конструкции:
M = 1*1*t*γж + = 1*1*1*78.5 += 142.69 кг/м2
Вариант 2.
Требуемый момент сопротивления сечения:
= = 855 см3
По сортаменту выбираем двутавр, удовлетворяющий условию Wz ≥
Принимаем двутавр № 40 со следующими характеристиками:
Wz = 953 см3
Jx = 19062 см4
q = 57 кг/м
Sx = 72,6 см2
b = 155 мм
h = 400 мм
Прогиб балки:
Тогда == 0.0029 ≤= 0.0067
Проверка прочности балки на изгиб:
Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости
Расхода материала на 1м2 конструкции:
M = 1*1*t*γж + = 1*1*1*78.5 += 135,5 кг/м2
Для дальнейшего проектирования принимаем 2ой вариант с шагом 1000 мм и толщиной 12 мм. Этот вариант выгоднее по расходу металла.