- •Металлические конструкции Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу “Металлические конструкции” для студентов специальности 290300 пгс
- •Введение
- •1. Состав курсового проекта
- •Содержание расчетно-пояснительной записки
- •Часть 1. Проектирование элементов рабочей площадки.
- •Часть 2. Компоновка каркаса и расчет фермы.
- •1.2. Содержание листов чертежей
- •2.1.2. Расчет балки настила
- •2.1.3. Расчет вспомогательной балки
- •2.2. Расчет сварной главной балки
- •2.2.1. Расчетная схема. Нагрузки. Усилия
- •2.2.2. Подбор сечения
- •2.2.3. Изменение сечения
- •2.2.4. Опорная часть
- •2.2.5. Конструктивное обеспечение устойчивости стенки
- •2.2.6. Проверки прочности, жесткости и устойчивости балки и ее элементов
- •2.3. Расчет колонны сплошного сечения
- •2.3.1. Расчетная схема. Усилия
- •2.3.2. Подбор сечения стержня колонны
- •2.3.3. Проверки жесткости, общей и местной устойчивости колонны и ее элементов
- •2.3.4. Конструирование и расчет оголовка
- •2.3.5. Конструирование и расчет базы
- •2.4. Конструирование и расчет узлов сопряжения элементов балочной клетки
- •2.4.1. Расчет прикрепления настила
- •2.4.2. Расчет узла этажного опирания балки настила на вспомогательную балку
- •2.4.3. Расчет и конструирование узла пониженного опирания балок
- •2.4.4. Конструирование равнопрочного монтажного (укрупнительного) узла главной балки
- •3.Компоновка каркаса
- •Сетка колонн
- •Компоновка поперечной рамы
- •Определение вертикальных размеров
- •3.2.2. Определение горизонтальных размеров
- •Компоновка ригеля
- •Компоновка связей между колоннами
- •3.5. Компоновка связей по покрытию
- •3.6. Компоновка торцового фахверка
- •Определение расчетных усилий в стойке рамы
- •Расчетная схема рамы
- •Нагрузки на поперечную раму
- •Постоянные нагрузки
- •Снеговая нагрузка
- •Крановые нагрузки
- •Ветровые нагрузки
- •4.3. Статический расчет рамы
- •5. Расчет фермы покрытия
- •5.1. Определение расчетной нагрузки и усилий в стержнях фермы
- •5.2. Подбор сечений стержней
- •5.3. Расчет и конструирование узлов фермы из парных уголков
- •Литература
- •Приложения
- •Оглавление
- •Металлические конструкции
2.1.2. Расчет балки настила
Оптимальный пролет балок настила (или шаг вспомогательных балок), м, определяется с учетом весовых и стоимостных показателей листового настила и прокатных вспомогательных балок и балок настила по [6] или по формуле
,
где - расчетное сопротивление материала балок настила и вспомогательных балок, кН/см2;
В– шаг главных балок в балочной клетке рабочей площадки, м.
С целью типизации конструкций шаг вспомогательных балок увязывается с длиной главной балки L=, т. е. должен укладываться на ней целым числом раз.
Примечание: При значительном размере плана рабочей площадки для удобства сопряжения балок разного типа между собой на промежуточных ячейках клетки (LxB) вспомогательные балки не размещаются на разбивочных осях, а смещаются с них на 0,5 шага названных балок (см. рис. 1).
Балки настила опираются на вспомогательные как правило шарнирно, поэтому их расчетная схема представляется однопролетной балкой с равномерно распределенной по всей ее длине нагрузкой (рис. 2).
Рис. 2. Расчетная схема
балки настила
Нормативная нагрузка на балку, кН/м, ,
где - коэффициент, учитывающий нагрузку от собственного веса балки настила,, ℓn– пролет настила, м .
Расчетная нагрузка на балку, кН/м,
,
где - коэффициент надежности по полезной нагрузке (он задается заданием на проектирование);
- коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса стальных конструкций, он принимается равным 1,05.
Для подбора сечения балки необходимы усилия:
- максимальный расчетный изгибающий момент, кН∙м, ;
- максимальный нормативный изгибающий момент, кН∙м,
;
- максимальное расчетное перерезывающее усилие (опорная реакция балки), кН, .
Требуемый (минимальный) из условия прочности момент сопротивления сечения балки настила, см3, при этом будет равен,
где с– коэффициент, учитывающий частичное развитие в сечении балки пластических деформаций.Для конструкций зданий I уровня ответственности и выше (при )с = 1, для других уровней (IIиIII) с = 1,08…1,12 (первое значение принимается для двутавров № 10 и 12 второе – для двутавров № 60 и более);
100– коэффициент перевода “м” в “см”.
Ry– расчетное сопротивление материала балки, кН/см2;
- коэффициент условия работы балки, определяемый по [2]. В курсовом проекте он может быть принят равным 1.
Требуемый (минимальный) из условия жесткости момент инерции сечения балки, см4, равен, гдеno– определяется по табл. 2 для пролета, 104- коэффициент перевода “м∙м” в “см∙см”.
По требуемым величинам ииз сортаментов на прокатные двутавры (обыкновенные - по ГОСТ 8239-89 и балочные или широкополочные - по ГОСТ 26020-83 или СТО АСЧМ 20-93) выбирается двутавр с минимальной погонной массой. В нашем случае он принимается за оптимальное сечение балки настила.
2.1.3. Расчет вспомогательной балки
Вспомогательные (или второстепенные) балки, как и балки настила, в курсовом проекте рекомендуется опирать шарнирно на главные балки. При этом их пролет принимается приблизительно равным шагу главных балок, т. е. , а расчетная схема – аналогична расчетной схеме балки настила (см. рис. 2). Последнее становится не справедливым в случае опирания на вспомогательную балку (в ее пролете) три или меньше балок настила (что при стальных настилах встречается редко).
Нормативная нагрузка на вспомогательную балку, кН/м,
,
где - расход стали, кг/м2, от балок настила;
- погонная масса принятой балки настила, кг/м (принимается по сортаменту двутавров);
- коэффициент, учитывающий нагрузку от собственного веса вспомогательной балки,.
Расчетная нагрузка на балку, кН/м,
.
Максимальные усилия в балке
;;.
При этажном опирании балок настила на вспомогательные балки, к последним в местах опирания балок настила прикладываются сосредоточенные (местные или локальные) усилия .
Далее, по трбуемому моменту сопротивления, см3,и требуемому моменту инерции, см4,по сортаментам прокатных двутавров выбирается двутавр минимальной массы (). Он и принимается за оптимальное сечение вспомогательной балки.
В случае неудачного задания коэффициента спри определениинеобходимо проверить принятое сечение балки на прочность по формуле
, (2)
где с1– коэффициент, учитывающий частичное развитие пластических деформаций в сечении балки,уже определяемый по [1, 2, 7];
Wх– момент сопротивления сечения двутавра балки, см3, (принимается по сортаменту).
При непосредственном опирании балок настила сверху на вспомогательную балку необходима проверка местной прочности стенки последней по формуле
, (3)
где z– условная длина сжатого участка стенки вспомогательной балки, см,
;
- ширина полки двутавра балки настила, см (принимается из сортамента двутавров);
и- толщина стенки и пояса двутавра вспомогательной балки, см.
В случае несоблюдения условия (2) необходимо увеличить сечение вспомогательной балки, а при несоблюдении условия (3) - требуется усиление ее стенки парными поперечными ребрами жесткости в местах опирания балок настила.