Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет»

Кафедра строительных конструкций

1. .

Курсовой проект №1 по дисциплине «Металлические конструкции» «Расчет и конструирование элементов балочной клетки»

Выполнил: Черкасов А

Шифр 11 сб 041

Проверил:

1. Исходные данные: 3

2. Разработка конструктивной схемы балочной клетки. 3

3. Конструирование и расчет стального плоского настила. 7

4. Подбор сечения балок настила из прокатных профилей 10

5. Конструирование и расчет главной балки составного сечения. 12

5.1. Сбор нагрузок и статический расчет. 12

5.2. Компоновка составного сечения главной балки. 13

5.2.1. Определение высоты балки и толщины стенки. 13

5.2.2. Определение размеров полки. 14

5.2.3. Проверка местной устойчивости полки. 15

5.2.4. Изменение сечения балки по длине 15

5.2.5. Определение экономии металла при уменьшении сечения на опорах. 17

5.3. Проверка прочности и устойчивости главной балки. 17

5.3.1. Проверка прочности главной балки по нормальным напряжениям. 17

5.3.2. Проверка прочности главной балки по касательным напряжениям. 18

5.3.3. Проверка прочности на совместное действие касательных и нормальных напряжений. 18

5.3.4. Проверка жесткости балки (II группа предельных состояний). 19

5.3.5. Проверка общей устойчивости главной балки. 19

5.3.6. Проверка местной устойчивости стенки. 20

5.4. Расчет поясных швов главной балки. 24

5.5. Размеры ребер жесткости. 24

5.6. Расчет опорного ребра. 24

5.6.1. Расчет по прочности на смятие 24

5.6.2. Расчет ребра на устойчивость 25

5.6.3. Расчет сварного шва. 26

5.7. Сварной стык пояса ГБ. 27

5.8. Расчет монтажного стыка ГБ на высокопрочных болтах 28

5.8.1. Расчет болтов полки. 28

5.8.2. Болтовой стык стенки. 29

5.8.3. Расчет соединения балок при сопряжении в одном уровне 31

5.1. Уточнение собственного веса главной балки при изменении ширины полок. 31

6. Конструирование и расчет центрально-сжатой колонны в 2-х вариантах со сплошным и сквозным сечением 32

6.1. Сбор нагрузок и статический расчет 32

6.2. Подбор сечения стержня. 32

6.2.1. Колонна сплошного сечения. 32

6.2.2. Колонна сквозного сечения. 33

6.3. Расчет соединительных планок. 35

6.4. Конструирование и расчет оголовка колонны. 36

6.5. Расчет и конструирование базы колонны. 38

7. Расчет узла сопряжения балок со сплошным стержнем колонны. 39

8. Список литературы. 40

1. Исходные данные:

41-й вар-т

Район строительства –Салехард

(-48 гр. температура воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98, определенная согласно СНиП 23-01.)

Полезная нормативная нагрузка -28 кН/м2= 2800 кг/м2

Пролет главной балки- 13.3 м

Пролет второстепенной балки- 4.4 м

Отметка настила - 7.4 м.

Класс Бетона фундамента B15

2. Разработка конструктивной схемы балочной клетки.

Основными несущими элементами балочной клетки являются:

- Настил- относится к 3-й группе. Применяем сталь С345 до 10 мм Ry= 3400кг/см2

- Балки настила (БН) - входит в группу 2 Применяем сталь С345

Ry= 3400кг/см2

- главные балки (ГБ)-являются сварными конструкциями и входят в группу 2 . Применияем сталь С345 Ry= 3200кг/см2

- колонны-относят к 3- й группе . Применяем сталь С345 Ry= 3400 кг/см2

Группу конструкций и марку стали определяем согласно табл. 50 [1]

Выбор варианта компоновочных схем балочных клеток.

Вариант 1. Принимаем балочную клетку нормального типа. Далее производим расчет стального плоского настила и балок настила.

1.2 Задаемся толщиной t= 10мм

28+78.5·0.01=28.78кПа

(ρ=7850 кг/м³ – объемный вес стали)

Определим предельное отношение пролета настила к его толщине:

(4·150/15)·(1+(72·2260000)/((150^4)·0.28785))=84.67см

Допустимый пролет l= 84.665·1=84.66см

Число балок настила будет равно

(13.3·100)/84.6+1=16.72 шт

Принимаем колич. балок 18 шт

Принимаем шаг 13.3·100/(18–1)=78.24 см

1.3 Задаемся толщиной t= 12мм

28+78.5·0.012=28.94кПа

(ρ=7850 кг/м³ – объемный вес стали)

Определим предельное отношение пролета настила к его толщине:

(4·150/15)·(1+(72·2260000)/((150^4)·0.28942))=84.42см

Допустимый пролет l= 84.423·1.2=101.31см

Число балок настила будет равно

(13.3·100)/101.3+1=14.13 шт

Принимаем колич. балок 16 шт

Принимаем шаг 13.3·100/(16–1)=88.67

Вариант 2.

Принимаем балочную клетку усложненного типа. Предварительно принимаем для всех вариантов балочной клетки усложненного типа один вариант размещения второстепенных балок. Расстояние между второстепенными балкамиобычно назначается в пределах 2-5 метров.

Вариант 2.1

при t=10мм

lн=84.6см

Число шагов балок настила n=4.4·100/84.6=5.2

Шагов 5 балок 6

шаг 4.4·100/5=88

Вариант 2. 2

при t=12мм

lн= 101.3см

Число шагов балок настила n=4.4·100/101.3=4.34

Шагов 4 балок 5

шаг 4.4·100/4=110

Оринтеровочно шаг второстепенных балок

((84.6/100)·4.4^2)^(1/3)=2.54

Принимаем 2.217 м- 6 штук

((101.3/100)·4.4^2)^(1/3)=2.7

Принимаем 2.66 м 5 штук

Пример расчета для варианта 1.1

qn.б=(28+78.8·0.01)·0.78=22.45кН

qr.б=(28·1.2+78.8·0.01·1.05)·0.78=26.85кН

М. кн*м=(26.85*4.4²)/8=64.99кН*м

Wтр. см3=64.99·100·100/3400=191.15см3

I. см4=((5·22.45·(4.4·100)^3)/(384·2.1·(10^6)))·(200)=2371.5см4

Результат расчета вариантов

Расчет технико-экономических показателей вариантов на ячейку балочной клетки

расчет для варианта 1,1

Q настила=7.85·10·13.3·4.4=4593.82кг

Qбн =18·4.4·25.7=2035.44кг

расчет для варианта 1,2

Q настила=7.85·10·13.3·4.4=4593.82кг

Qбн =18·4.4·25.7=2035.44кг

расчет для варианта 1,3

Q настила=7.85·12·13.3·4.4=5512.58кг

Qбн =16·4.4·25.7=1809.28кг

расчет для варианта 2,1

Q настила=7.85·10·13.3·4.4=4593.82кг

Qбн =6·2.217·6·10.5=838.03кг

Qвб =(13.3/2.217+1)·4.4·41.4=1274.96кг

расчет для варианта 2,2

Q настила=7.85·12·13.3·4.4=5512.58кг

Qбн =5·2.66·5·15.8=1050.7кг

Qвб =(13.3/2.66+1)·4.4·49.6=1309.44кг

Технико-экономические показатели вариантов компоновки балочной клетки на одну ячейку

Показатели	Ед. измер.	Варианты
		1.2	1.3			2.1		2.2
1.Расход стали
настил	кг	4593.82	5512.58			4593.82		5512.58
бн	кг	2035.44	1809.28			838.03		1050.70
вб	кг					1274.96		1309.44
Всего кг:	кг	6629.26	7321.86			6706.80		7872.72
	%	100	110.4			101.2		118.8
2.Количество
Типоразмеров	шт	1	1			2		2
Балок	шт	18	16			24		23

По данным результатам видно что наиболее выгодным является вариант 1,1 при tнастила =10мм