Міністерство освіти й науки України

Харківський Державний Технічний Університет Будівництва та Архітектури

Кафедра МДК

Курсовий проект

На тему : “Балочна клітина та колони робочої площадки”

Виконав :ст.гр. П-35

Чернавін І.В

Перевірив :

Предіт Ю.Ю

ХАРКІВ - 2007

1.Зміст курсової роботи

Курсова робота "Балочна клітина та колони робочої площадки" є розрахунково-графічною роботою, яка виконується з метою закріплення знань, отриманих при вивченні курсу "Металеві конструкції" та придбання студентами практичних навиків розрахунку та конструювання елементів балочної клітини: балок із прокатних профілів, балок складеного перерізу та центрально-стиснутих колон.

Розрахунково-графічна робота виконується за завданням, виданим студентові на кафедрі МДК. Вона складається із розрахунково-пояснювальної записки та креслення металоконструкцій балочної клітини на одному аркуші формату А1.

В курсовій роботі розробляють нормальний тип балочної клітини (рис.1.1), як найбільш загальний.

Перед виконанням розрахунків студент повинен розробити загальну схему каркасу площадки відповідно до отриманих в завданні вихідних даних: нанести осі, прольоти балок, відмітки верху настилу та верху фундаменту, дати зв’язки по колонам.

Зміст розрахунково-пояснювальної записки:

1. Розрахунок стального настилу.

2. Підбір прокатного профілю для балки настилу та перевірка її міцності і

жорсткості.

3. Розрахунок головної балки складеного двотаврового перерізу.

1. Підбір основного перерізу за найбільшим значенням згинаючого моменту.

2. Зміна перерізу по довжині балки.

3. Перевірка місцевої стійкості поличок та стінки балки.

4. Перевірка загальної стійкості балки.

5. Розрахунок опорної частини балки.

6. Розрахунок зварних швів, що з'єднують стінку та полички.

4. Розрахунок центрально-стиснутої колони.

1. Розрахунок стержня колони суцільного перерізу (або стержня наскрізної

колони – тип колони вказується в завданні).

2. Розрахунок баз і оголовків колон суцільного або наскрізного перерізів.

5. Список використаної літератури

Рис. 1.1 Нормальний тип балочної клітки:

1 - балка настилу; 2 - головна балка; 3 - колона;

4 - зв'язки; - прольот балки настилу;

L - прольот головної балки; а- крок балок настилу;

н - незнімний сталевий настил; р - ребра через 1м

Вихідні дані до курсової роботи наведено нижче для конкретного прикладу балочної клітини.

2. Вихідні дані на проектування

Законструювати і розрахувати конструкцію балочної клітини робочої площадки з двох секцій (розмір секції 5.5 13 ) і сталевим незнімним настилом (рис.2.1). Балочна клітина опирається на колони, крок яких в поздовжньому напрямі 13, а в поперечному – 5.5Тимчасове рівномірно розподілене по площі вертикальне нормативне навантаження дорівнює =12Н/м². Інші вихідні дані наведені в табл.2.1.

Загальна схема каркасу площадки відповідно до вище зазначених вихідних даних показана на рис. 2.1.

Таблиця 2.1

Вихідні дані

Прольоти		Крок балок настилу , м	Позначки
L, м	, м		Верх настилу	Верх фун- даменту
13.0	5.5	1.0	7.500	-0.5	12.0

Рис.2.1. Компонування балочної клітки нормального типу

до прикладу 2: 1 – балки настилу; 2 – головні балки;

3,4 – колони; 5 – зв'язки

3.2. Приклад розрахунку сталевого настилу

Приймаємо незнімний настил, приварений до балок кутовими швами (рис.3.3). Вважаємо, що настил шарнірно з'єднується з балками. Відповідно до вихідних даних в прикладі прийнято нормативне корисне навантаження . Попередньо за табл.3.1 приймаємо товщину настилу =10мм=1см . Таблиця 3.1

Рекомендовані товщини сталевого настилу

Навантаження, кН/м2	10	11< 20	21< 30	30
Товщина настилу, мм	6-8	8-10	10-12	12-14
Вага настилу, , кН/м2	0,471 0,628	0,628 0,785	0,785 0,942	0,942 1,099

Для розрахунків умовно розглядаємо смугу шириною 1см . Тоді погонне рівномірно розподілене навантаження на 1см довжини смуги при значенні корисного навантаження (за завданням) та власної ваги настилу = =0,00007851=0,0000785кН/см² становить:

,

=0,0012+0,0000785 0,0013 .

Тут =78.5кН/м³=0,0000785кН/см²- об’ємна вага сталі.

Прольот настилу та крок балок а умовно приймаємо однакові, тобто (нехтуючи маленькою шириною поличок балок).

Граничне відношення прольоту настилу до його товщини визначаємо за формулою (3.7):

.

Якщо в прикладі прийнято , . Остаточно приймаємо товщину настилу .

Рис. 3.3. Схеми настилу: - конструктивна; б - розрахункова;

1 - балки настилу; 2 - настил; 3 - зварні кутові шви

Величину розпору Н для смуги шириною 1см визначаємо за формулою (3.8):

.

Висоту катету зварного кутового шва визначаємо за формулами:

- при розрахунках на міцність за металом шва

, (3.9)

- при розрахунках на міцність за межею сплавлення

. (3.10)

В формулах (3.7) та (3.8):

, - коефіцієнти для зварних кутових швів, які приймаються

за 1,табл.34*];

- розрахункова довжина шва;

- розрахунковий опір шва, прийнятий за [1, табл.56] для

електродів типу Е42 за ГОСТ 9467-75;

- розрахунковий опір металу межі

сплавлення;

-нормативний опір сталі С235 за тимчасовим опором, при-

йнятий зa [1, табл.51*];

_с =1 –коефіцієнт умов праці.

При виконанні умови

,

розрахунок швів виконуємо тільки за металом шва за формулою (3.9):

.

Мінімальний катет зварного кутового шва, прийнятий за додатком 1 при товщині настилу , дорівнює 4мм . Тому остаточно приймаємо .

Визначення погонного (лінійного) навантаження на балку настилу показано на рис.4.1.

Навантажувальна площа, з якої передається навантаження на один погонний метр балки настилу, становить: . Якщо задані нормативні постійне ( ) і тимчасове корисне ( ) навантаження на 1м² площі плити настилу, то лінійне навантаження на балку настилу становить:

- нормативне - ,

- розрахункове - .

Рис.4.1. До визначення лінійного навантаження на

балку настилу: 1 - балка настилу; 2 - головна

балка; 3 - настил; - зосереджене

навантаження на головну балку у вигляді

опорної реакції балки настилу.

Розрахунковою схемою балки настилу (рис.4.3) є розрізна однопрольотна балка з рівномірно розподіленим погонним навантаженням. Постійне нормативне навантаження від настилу товщиною (власна вага настилу –див. розділ 3.2); власна вага балки поки ще невідома. Тимчасове нормативне корисне навантаження (табл.2.1).

Рис. 4.3. Розрахункова схема балки настилу

За класифікацією [1,табл.50^*] балки настилу віднесено до третьої групи сталевих конструкцій споруд. Тому приймаємо сталь класу міцності С 235 з розрахунковим опором . Коефіцієнт умов роботи приймаємо за [1,табл.6*] .

Коефіцієнти надійності за навантаженням (розділ 4.1):

- для постійного навантаження (власна вага стальних конструкцій);

- для тимчасового навантаження .

Нормативне рівномірно розподілене навантаження на балку визначимо за формулою (4.1):

,.

Розрахункове рівномірно розподілене навантаження за формулою (4.2):

Максимальні згинаючий момент і перерізуюча сила:

;

Підбір перерізу виконуємо з урахуванням розвитку пластичних деформацій за формулою (4.9):

,

звідки визначаємо необхідний розрахунковий момент опору:

,

де

- значення максимального згинаючого моменту в кНсм (раніше він

був обчислений в кНм );

(попередньо приймаємо в межах ).

Маючи необхідне значення моменту опору, за сортаментом на гарячекатані двотаври (додаток 2) приймаємо близький, дещо більший за величиною W_x ( ), профіль І24а (рис. 4.4) з геометричними характеристиками:

; ; ; ; ; ; ; А=37.5 см². Погонна маса профілю – 29.4 кг/м.

Тоді нормативна погонна власна вага балки буде

.

Розрахункова погонна власна вага дорівнює

.

Відповідно до 1, п.7.1 висота стінки для прокатного профілю визначається за формулою:

;

Рис. 4.4. Переріз балки настилу

За рис. 4.3 в перерізі, де , , і отже дотичні напруження . За формулою (4.11) приймаємо . Значення коефіцієнта наведені в табл. 4.3 в залежності від відношення площі однієї полиці А_f до площі стінки А_w.

Площа стінки

.

Значення коефіцієнта

Схема перерізу
	0,25 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80	1,190 1,176 1,148 1,120 1,110 1,100 1,090		0,90 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00	1,080 1,070 1,064 1,058 1,052 1,046 1,040

Примітка. При визначенні коефіцієнтів с для проміжних значень

допускають лінійну інтерполяцію.

Знаючи площу стінки, обчислюємо площу однієї полиці за формулою

.

Тоді

.

При , за табл.4.3 знаходимо коефіцієнт .

Уточнюємо погонне навантаження q, додаючи власну вагу 1пог.м. двотавра І24а ( -за сортаментом; ):

;

.

Розрахункові згинаючий момент і перерізуюча сила:

Опорна реакція балки настилу:

.

Перевіряємо підібраний двотавр на міцність за формулою (4.9):

.

Дотичні напруження в опорному перерізі балки перевіряємо за формулою (4.13):

,

де

.

Перевіряємо жорсткість балки за формулою (4.23):

,

де

Е = 2,06 10⁴ кН/см² - модуль пружності.

За таблицею 4.2 маємо граничне значення відносного прогину

,

звідки абсолютне значення граничного прогину буде

.

Умова жорсткості для прийнятої балки настилу виконана:

.

Таким чином, міцність і жорсткість балки настилу забезпечена.

Місцева стійкість поясів і стінки прокатних балок не перевіряється, тому що вона забезпечена їх товщинами, прийнятими за умовами прокату.

1. Висота балки.