Содержание

Введение 3

1 Компоновка балочной клетки. Расчет стального настила и второстепенных

балок 4

2 Расчет и конструирование главной балки составного сечения 20

2.1 Подбор и проверка сечения главной балки 20

2.2 Изменение сечения поясов, проверка сечения 27

2.3 Проверка местной устойчивости элементов главной балки 33

2.4 Расчет соединения пояса со стенкой балки 39

2.5 Расчет опорного ребра главной балки 41

2.6 Расчет монтажного стыка главной балки 44

3 Расчет и конструирование колонны 48

3.1 Подбор и проверка сечения главной балки 48

3.2 Расчет базы колонны 55

3.3 Расчет оголовка колонны 63

Список использованных источников 66

Введение

Тема курсового проекта – «Балочная клетка». Курсовой проект выполняется на основе индивидуального задания и включает: разработку вариантов компоновки балочного перекрытия, разработку маркировочной схемы, конструирование и расчет главных балок и балок настила, колонн, основных узлов и деталей балки.

Исходные данные:

1. Размеры перекрытия в плане: 3Ах3В;

2. Шаг колонн в продольном направлении А, м: 12;

3. Шаг колонн в поперечном направлении B,м: 7;

4. Отметка верха настила, м: 7;

5. Временная нагрузка - q,кПа: 18;

6. Материал конструкций:

• настила: сталь С245;

• главных балок: сталь С285;

• балок настила: сталь С235;

• колонн: сталь С345;

7. Тип сопряжения главной балки и балок настила – этажное.

1 Компоновка балочной клетки. Расчет стального настила и второстепенных балок

В зависимости от заданной нагрузки (q=18кПа =18×10^-4кН/см²) и относительно величин прогиба () , определяем наибольшее отношение пролета настила к его толщине:

(1.1)

где ;

–модуль упругости для рассматриваемого элемента, равный приведенному модулю упругости , определяемого по формуле 1.2,кН/см²;

–заданная внешняя нагрузка, Н.

Приведенный модуль упругости при цилиндрическом изгибе определяется по формуле:

(1.2)

где – модуль упругости, принимаемыйкН/см²;

–коэффициент Пуассона, принимаемый равным 0,3.

Подставляем значения в формулу 1.1:

Рассчитываем предполагаемую ширину настила по формуле:

(1.3)

где – толщина настила, принимаемая в пределах 8..10 мм (q=18кПа).

Таким образом рассматриваем следующие варианты:

1. tн=8мм; a=1100мм;

2. tн=10мм; a=1100мм.

Рассчитываем первый вариант

_{Определяем изгибающий момент и поперечную силу, действующие в сечении:}

_{Определяем требуемый момент сопротивления сечения:}

_{По сортаменту[6] подбираем двутавр №36. Выписываем его характеристики:}

_{Wx=743см3; tw=7,5 мм;}

_{Ix=13380см4; tf=12,3мм;}

_{Sx=423см3; ρl=48,6кг/м;}

_{h=360мм; R=14мм;}

_{b=145мм; A=61,9см2.}

_{Уточняем нагрузку на балку:}

Определяем уточненные значения MиQ:

Площадь стенки:

_{Площадь полки:}

_{Исходя из соотношения Af/Aw=0,842, находим c1=1,086.}

_{Прочность обеспечивается.}

Проверяем сечение на прочность по касательным напряжениям:

_{Прочность обеспечивается.}

Проверяем условие жесткости. Определяем нормативную нагрузку на балку:

_{Проверяем условие:}

_{Жесткость обеспечивается.}

_{Расход стали:}

Рассчитываем второй вариант.

_{Определяем изгибающий момент и поперечную силу, действующие в сечении:}

_{Определяем требуемый момент сопротивления сечения:}

_{По сортаменту[6] подбираем двутавр №33. Выписываем его характеристики:}

_{Wx=597см3; tw=7 мм;}

_{Ix=9840см4; tf=11,2мм;}

_{Sx=339см3; ρl=42,2кг/м;}

_{h=330мм; R=13мм;}

_{b=140мм; A=53,8см2.}

_{Уточняем нагрузку на балку:}

Определяем уточненные значения MиQ:

Площадь стенки:

_{Площадь полки:}

_{Исходя из соотношения Af/Aw=0,864, находим c1=1,093.}

_{Прочность обеспечивается.}

Проверяем сечение на прочность по касательным напряжениям:

_{Прочность обеспечивается.}

Проверяем условие жесткости. Определяем нормативную нагрузку на балку:

_{Проверяем условие:}

_{Жесткость обеспечивается.Расход стали:}

_{Данные для сравнения вариантов представлены в таблице 1.1}

Таблица 1.1- Характеристики вариантов настила

№ вар.	tн, мм	a, мм	N, шт	№ двутавра	Расход стали	aвып, мм
1	8	1100	10	36	105,164	500
2	10	1100	10	40	115,196	500

Из представленных вариантов самым рациональным является вариант 1, т.к. расход стали минимален.

Следовательно принимаем следующие характеристики настила: t_н=8мм;a=1000мм. Компоновочная схема балочной клетки представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1- Компоновочная схема балочной клетки

Далее проводим расчет прикрепления настила. Распор можно определить приближенно, предполагая, что изгиб происходит по синусоиде, а концы заделаны шарнирно. Однако в реальности на действие это распора рассчитывают только сварной шов, которым закрепляется настил.

Рисунок 1.2 – Схема прикрепления настила

Величину распора можно вычислить из соотношения:

(1.17)

где – прогиб настила, принимаемый по таблице 1.5 [3];

–толщина настила, см.

Используем полуавтоматическую сварку в углекислом газе (по ГОСТ 8050-85) проволокой марки СВ-08Г2С при диаметре проволоки 1,4-2 мм.

По таблицам 4.2 и 4.4 [3] определяем следующие коэффициенты и значения:

Проверяем прочность по металлу шва:

(1.18)

Проверяем прочность на границе сплавления:

(1.19)

Расчет ведем по границе сплавления, так как прочность по границе сплавления меньше. Катет сварного шва определим по формуле:

(1.20)

где l_w=1;

По таблице 4.5 [3] принимаем k_f= 5мм.