ЗАДАЧИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ.
1. Углубление теоретических знаний компоновочных и конструктивных решений балочных клеток.
2. Приобретение навыков в работе с нормативной , технической и справочной литературой.
3. Познание основ технико-экономического анализа при проектировании.
4. Освоение методики расчета и правил конструирования составных балок и центрально сжатых колонн .
СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ.
1. Разработка вариантов и их сравнение. Выбор варианта для дальнейшей разработки .
2. Расчет настила и второстепенных (вспомогательных) балок.
3. Расчет и конструирование главной балки (включая стык на высокопрочных болтах).
4. Расчет и конструирование центрально-сжатой колонны.
5. Выполнение рабочих чертежей, отправочных элементов главной и вспомогательной балок и колонны, вычерчивание монтажной схемы балочной клетки , отдельных узлов и сопряжении.
Объем работы: графическая часть работы состоит из 1 листа ватмана (А1) и пояснительная записка с необходимыми расчетами и эскизами.
Курсовая работа №1
Задание
на выполнение проектно-графической работы
по металлическим конструкциям
«Балочная клетка»
Студент: Селдушев Д.В курс 5 группа 502 специальность ПГС
Дата выдачи задания: 23.11.13 г. Дата сдачи: 28.11.13
Руководитель: Коротин А.И.
Исходные данные:
1. Шаг колонн в продольном направлении: А = 6 м.
2. Шаг колонн в поперечном направлении: В = 6 м.
3. Габариты площадки в плане: 3А x 3В.
4. Отметка верха настила: 2м.
5. Строительная высота перекрытия: hстр.= 9.2 м.
6. Временная равномерно распределенная нагрузка: p=21 кН/м2.
7. Материал конструкции:
а) настила: 10Г2С1
б) балок: сталь С285;
в) колонн: сталь С275 ;
д) фундаментов: бетон класса В15;
8. Допустимый относительный прогиб настила: 1/150.
9. Тип сечения колонны – сплошная.
Все соединения металлоконструкций (кроме стыков главных балок) - сварные.
Примечание: расчетные сопротивления материалов принимаются по
СНиП II-23-81* 1990 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Содержание работы
1. Расчет стального настила . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2. Расчет балок настила. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Вариант I. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
Вариант II. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Вариант ΙΙΙ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3. Расчет и конструирование главной балки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.1. Расчетная схема. Определение расчетных нагрузок и усилий
на главную балку. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.2. Определение высоты главной балки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.3. Подбор сечения главной балки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
3.4. Изменение сечения главной балки по длине. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
3.5. Проверка обеспеченности общей устойчивости балки. . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.6. Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки
главной балки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
3.7. Проверка прочности поясных швов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.8. Расчетное конструирование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.9. Конструирование и расчет укрупнительного стыка
главной балки (стык на высокопрочных болтах) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4. Подбор сечения центрально сжатой колонны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5. Расчет и конструирование оголовка колонны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6. Расчет и конструирование базы колонны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Список литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43
1. Расчет настила.
Для заданной нагрузки Р= 21 кН/м принимаем пролет пролёт а=2 м, толщину настила принимаем 12 мм.
А=15.6
2. Расчет балок настила.
Требуется запроектировать конструкцию балочной площадки размером
15.6x7.5 м; размер ячейки 14x6 м. Материал балок настила и вспомогательных балок – сталь С285 (Ry = 210 МПа = 21,0 кН/см2); коэффициент условий работы = 1; предельные прогибы балок [f/l]<=1/250; временная нормативная, равномерно распределенная по площади нагрузка pн = 21кН/см2.
Рассмотрим три варианта компоновки балочной площадки: первый – нормальный тип с железобетонным настилом, второй – нормальный тип с металлическим настилом, и третий – усложненный тип.
Вариант I: Нормальный тип балочной клетки с железобетонным настилом.
1 .а
А=15.6м
Вес 1 м2 железобетонного настила толщиной 12 см:
Qн = 0,12.21 = 3 кН/м2;
Нормативная нагрузка на балку настила:
;
Расчетная нагрузка на балку настила:
;
n1 – коэффициент перегрузки для собственной массы настила; n1=1,05;
n2 – коэффициент перегрузки для временной нагрузки; n2=1,2;
Расчетный изгибающий момент (длина балки 6.0м)
Требуемый момент сопротивления балки определяем по следующей формуле:
Принимаем двутавр №45 (по ГОСТ 8239-89), имеющий Wx = 1231см3; Ix = 27696 см4; вес g =66,5 кг/м2.
Проверим прогиб принятой балки с учетом собственного веса.
;
см;
см;
2,2см < 2,4см
Принятое сечение балки удовлетворяет условиям прочности и прогиба. Общую устойчивость балок настила проверять не надо, т.к. их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним настилом.
Определяем расход металла на 1 м2 перекрытия:
настил: Qн =78. 5 кг/м2;
балки настила: g/a = 66,5 / 2 =33,25 кг/м2;
Весь расход металла составит:
78,5+ 33,25 = 111,75 кг/м2.
Вариант ΙΙ: Нормальный тип балочной клетки с металлическим настилом.
1н /tH =(4*n0 /15)*(1+ (72*Е1)/(n4()*рн);
где Е1= 2,06*104/(1-0,33) = 2,26*108 кН/м2
1н /tH = (4*150/15)*(1+72*2,26*108/1504*25) = 91,43;
Следовательно 1н=91,43*12=1097,16 мм. Приближенно пролёт настила 1н= 1,1 м.
Qн= 78,5*1,1*0,01*1 кг/м2 = 0,864 кН/м;
Нормативная нагрузка на балку настила:
;
Расчетная нагрузка на балку настила:
;
Расчетный изгибающий момент (длина балки 7.5м)
Требуемый момент сопротивления балки определяем по следующей формуле:
Принимаем двутавр №30 (по ГОСТ 8239-89), имеющий Wx = 472 см3;
Ix = 7080 см4; вес g = 36,5 кг/м2.
Проверим прогиб принятой балки с учетом собственного веса.
;
см;
Принятое сечение балки удовлетворяет условиям прочности и прогиба. Общую устойчивость балок настила проверять не надо, т.к. их сжатые пояса надежно закреплены в горизонтальном направлении приваренным к ним настилом.
Определяем расход металла на 1 м2 перекрытия:
настил: Qн = 0,864 кг/м2;
балки настила: g/a = 36,5 / 1,1 = 33.18 кг/м;
Весь расход металла составит:
86,4+33.18= 119,58 кг/м2.
Вариант IIΙ: Усложнённый тип балочной клетки.
здесь
А=15.6м
3.1 Расчет настила
Пролёт настила 1н = 91,43•8 =731,44 мм, приближенно 1н = 800 мм. Шаг вспомогательных балок .
Qн = 0,8•0,864 = 0,69 кН/м2
Нормативная нагрузка на балку настила:
;
Расчетная нагрузка на балку настила:
;
Расчетный изгибающий момент (длина балки настила 3 м)
Требуемый момент сопротивления балки определяем по следующей формуле:
Принимаем двутавр №16 (по ГОСТ 8239-89), имеющий Wx = 109 см3; Ix = 873 см4; вес g = 15,9 кг/м.
Проверим прогиб принятой балки с учетом собственного веса.
;
см;
см;
1,089 см < 1, 2 см
3.2 Рассчитываем вспомогательную балку:
;
;
Определяем расчетный изгибающий момент:
Требуемый момент сопротивления балки определяем по следующей формуле:
Принимаем двутавр №50 (по ГОСТ 8239-89), имеющий Wx = 1589 см3; Ix = 39727 см4; вес g =78,5 кг/м.
Проверим прогиб принятой балки по следующей формуле:
;
см;
см;
2.2 см < 3см;
По этому варианту расход материала составляет:
Вывод: по расходу материала третий вариант оказался более экономичен, но в целях простоты монтажа мы принимаем второй вариант и будем вести расчет по упрощенному типу балочной системы.
Здесь пока оставлю