Министерство образования и науки

ФГАОУ ВПО “Уральский Федеральный Университет

имени первого Президента России Б. Н. Ельцина”

Кафедра строительных конструкций

Пояснительная записка к курсовому проекту по курсу “Металлические конструкции”

Расчёт и конструирование основных несущих конструкций стальной балочной площадки

Студент: Михайлов В. С.

Группа: СТЗ-340036 ДУ

Преподаватель: Беляева З. В.

Екатеринбург 2016

Содержание

Содержание. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.Исходные данные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .3

2. Компоновка балочной клетки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3. Расчёт балки настила. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .5

3.1. Расчётная схема балки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3.2. Определение погонной нагрузки на балку настила. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .5

3.3. Определение максимальных внутренних усилий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.4. Предварительный подбор сечения балки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.5. Проверка подобронного сечения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .6

3.5.1. Проверки по предельным состояниям I группы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3.5.2. Проверки по предельным состояниям II группы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

4. Расчёт главной балки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4. 1. Составление расчётной схемы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.2. Определение погонной нагрузки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.3. Подбор и компоновка сечения главной балки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4.4 Проверка подобранного сечения главной балки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

4.4.1. Проверка по l группе предельных состояний. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

5. Расчёт колонны сплошного сечения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

5.1. Составление расчётной схемы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

5.2. Определение расчётных длин. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

5.3. Определение нагрузки, действующей на колонну. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

5.4. Предварительный подбор и компоновка сечения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

5.5. Проверка подобранного сечения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

6. Расчёт узлов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

Узел 1: Опорный узел главной балки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Узел 1: Монтажный узел. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Узел 1: Узел сопряжения главной балки и балки настила. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

Узел 1: База колонны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

Расчёт опорной плиты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

Исходные данные

1. Конструкции пола и настила: керамическая плитка толщиной 30мм по цементной стяжке толщиной 20 мм, настил Железобетонный

2. Конструкции покрытия: кровельные сэндвич панели с толщиной утеплителя 90 мм

3. Полезная нормативная нагрузка на перекрытие этажа pн = 19,5 кН/м2

4. Высота этажей H₁ = 8,2м, H₂ = 10,0м.

5. Пролёты L = 13,5м, l = 4м.

6. Материал конструкции сталь С255

7. Коэффициент надежности по полезной нагрузке γf2 = 1,25

8. Район строительства – Москва.

Заводские соединения – сварные. Монтажные соединения – сварные, болтовые.

3

2. Компоновка балочной клетки

Учитывая пролет главной балки ( L=13,5м) и тип настила (Железобетонный) примем шаг балок настила а=1.5 м. При этом количество шагов получается нечетное. Так как в середине главной балки необходимо организовать монтажный стык.

4

3.Расчет балки настила

3.1. Расчетная схема балки.

Расчетная схема балки и эпюры внутренних усилий.

q – расчетная полезная нормативная нагрузка.

Расчетная схема и эпюры внутренних усилий

3.2. Определение погонной нагрузки на балку настила.

Определение постоянной нагрузки

№ п.п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	γf	Расчетная. нагрузка, кН/м2
	Постоянная нагрузка
1	Керамическая плитка толщ t=30 мм (р=1,8т/м3)	0,36	1.1	0,4
2	Цементная стяжка t=20мм (р=1,8т/м3)	0.54	1.3	0,7
3	Плита перекрытия	3	1.1	3,3
	Итого	3,9		4,4

Погонная нормативная нагрузка:

Где γn – коэффициент надежности по назначению, для зданий и сооружений второго уровня ответственности γn=1.

5

Расчетной

3.3. Определение максимальных внутренних усилий

Максимальный изгибающий момент:

расчетный:

Нормативный

Максимальная поперечная сила (расчетная):

3.4. Предварительный подбор сечения балки.

Сечение балки настила подбираем прокатное. Предварительный подбор сечения производим из условия прочности при условии работы материала балки в упругой зоне:

где γc = 1.0 коэффициент условий работы для прокатных балок.

Ry = 240 МПА - – расчетное сопротивление стали по пределу текучести для С 255, отсюда определяем требуемый момент сопротивления:

по сортаменту подбираем двутавр 27 со следующими геометрическими характеристиками:

Wx = 371 см3,

Ix = 5010 см4,

Sx = 210 см3,

tw = 6,0 мм = 0.6 см