Содержание

1. Исходные данные.
2. Компоновка балочного перекрытия.
2.1 Нормальный тип балочной клетки.
2.2 Усложненный тип балочной клетки.
2.3 Сравнение вариантов и выбор типа балочной клетки.
3. Проектирование главной балки.
3.1 Определение нагрузок. Компоновка и подбор сечения главной балки.
3.2 Изменение сечения главной балки по длине.
3.3 Расстановка поперечных ребер. Проверка прочности и жесткости главной балки.
3.4 Проверка общей устойчивости балки.
3.5 Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки балки.
3.6 Расчет поясных швов
3.7 Конструирование и расчет монтажного (укрупнительного) стыка на сварке.
3.8 Конструирование и расчет опорной части балки
4. Проектирование центрально-сжатой колонны.
4.1 Проектирование стержня центрально-сжатой колонны.
4.2 Конструирование и расчет оголовка колонны
4.3 Конструирование и расчет базы колонны
5. Список литературы

1. Исходные данные.

Предполагаемый район строительства - II₅ со средней температурой наиболее холодной пятидневки -30^оС. Составные балки относятся к группе 2; стальной настил, прокатной балки и колонны - к группе 3.

Модуль упругости материалов для стальных конструкций Е = 2,06Ħ10⁵ МПа = 2,06Ħ10⁴ кН/см².

Коэффициент надежности по назначению принят γ_n = 1. Коэффициент условной работы во всех случаях равны γ_с = 1, кроме проверки общей устойчивости балок, когда следует принимать γ_с = 0,95.

Габариты балочной клетки в плане 3Lx3B. Материал стального настила - сталь С235, балок настила и вспомогательных балок - сталь С245. Класс бетона фундамента (по прочности на сжатие) В15.

Шаг колонн в продольном направлении L = 13 м.

Строительная высота перекрытия h_стр = 1,8 м.

Шаг колонн в поперечном направлении В = 8,5 м.

Отметка верха настила Н = 7,8 м.

Тип настила - СТ (стальной настил).

Полезная нормативная нагрузка Р_n = 25 кН/м².

Материал главной балки С255.

Вид сопряжения главной балки с колонной - СВ (главная балка опирается на колонну сверху).

Тип сечения колонны - двутавр.

Материал колонны С235.

База колонны - Ф (база колонны с фрезерованным торцом).

2. Компоновка балочного перекрытия.

2.1 Нормальный тип балочной клетки.

В нормальной балочной клетке нагрузка с настила передается на балки настила, которые в свою очередь передают ее на главные балки. Балки настила принимают прокатными и располагают с шагом "а". Так как в курсовой работе рассматривается только средняя ячейка балочной клетки, то рекомендуется балки настила смещать с осей средних колонн на "а/2", что позволяет получить их регулярное размещение по всему перекрытию и избежать сложных узлов сопряжения с главной балкой на опорах. при этом количество балок настила (БН) должно быть четным, что бы они не приходились на середину пролета главной балки, где будет запроектирован монтажный стык.

Шаг балок настила при стальном настиле обычно принимают 0,6-1,6 м. Принимаем 10 балок настила на пролет с шагом а=13/10=1,3 м. Для стального настила принимаем плоский стальной лист в зависимости от полезной нормативной нагрузки. При 20<Р_n30 кН/м² принимаем толщину стального листа t_н=0,012 м.

Определяем нагрузки на балки настила:

погонная нормативная равномерно распределенная нагрузка

q_n^БН=(P_n+g^H)aα=(25+0,94)1,31,02 = 34,40 кН/м

где g^H=ρt_н=78,50,012=0,942 кН/м²,

ρ - плотность материала настила, для стали ρ=78,5 кН/м³

α=1,02 - коэффициент, учитывающий собственный вес балок настила.

погонная расчетная равномерно распределенная нагрузка

q^БН=(P_nγ_fp+g^Hγ_fg)aα=(251,2+0,9421,05)1,31,02 = 41,09 кН/м,

где γ_fp=1,2 - коэффициент надежности по полезной нагрузке;

γ_fg - коэффициент надежности по нагрузке от веса настила, для стали γ_fg=1,05.

По расчетной нагрузке вычисляют максимальный изгибающий момент M_max и максимальную поперечную силу Q_max в балке настила как в разрезной однопролетной балке.

кНĦм;

кН.

Так как балка настила разрезная сплошного сечения из стали с пределом текучести до 530 МПа и закреплена от потери общей устойчивости, то ее расчет следует выполнять с учетом развития пластических деформаций.

Требуемый момент сопротивления сечения нетто:

см³.

По сортаменту прокатных двутавров подбираем необходимое сечение у которого W_x>W_n^тр, и уточняют значение коэффициента С₁ по таблице 66 [1].

Принимаю двутавр 50Б1:

W_x = 1520 см³

I_x = 37670 см³

h = 495,1 мм

b = 200 мм

t = 12,2 мм

d = 8,44 мм

g^бн = 72,1 кг/м

; С₁=1,109.

Подобранное сечение балки настила проверяют на прочность по нормальным напряжениям:

. Условие выполняется.

Определяют экономичность выбранного варианта

. Условие выполняется.

Проверку прочности по касательным напряжениям в прокатных балках обычно не делают, так как она легко удовлетворяется из-за относительно большой толщины стенок двутавров.

Проверяем жесткость балок настила:

где

.

Условие выполняется, окончательно принимаем двутавр № 50Б1.

Определяем расход металла на 1 м² балочной клетки

кг/м².