Министерство образования и науки Украины

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры

Кафедра «Строительные конструкции»

Дисциплина «Металлоконструкции»

Пояснительная записка к курсовому проекту

на тему «Балочная клетка рабочей площадки»

Выполнил:

студент группы ЗПГС-47В

Барчан Евгений Эдуардович

Проверил:

Доцент Кущенко В. М.

Макеевка-2014

Студент группы ЗПГС-47в, Барчан Евгений. Вариант 1

Исходные данные для проектирования конструкций балочной клетки:

1) Размер помещения в осях: 10,6 х 5,4 м

2) Пролет главной балки: L = 10,6 м

3) Пролет балки настила: l = 5,4 м.

4) Высота от пола до верха настила рабочей площадки (отметка верха настила): Н = 13 м.

5) Вид соединения элементов: заводских – сварка, монтажных – болты нормальной точности, сварка.

6) Тип колонн: сквозные.

7) Вид сопряжения балок настила с главной балкой:

а – этажное

8) Вид сопряжения главных балок с колоннами:

1 – опирание сверху

9) Полезная нагрузка на перекрытие: q = 23 кН / м² .

Решение:

Определить оптимальный шаг прогонов:

Исходя из ширины здания, определяем количество балок покрытия:

1060/37,9 = 28 пролётов = 29 балок.

Расчет стального настила балочной клетки нормального типа:

Определим оптимальную толщину настила:

Принимаем согласно сортаменту толщину настила равную 2 мм.

Прочность настила и сварные швы крепления настила к балкам настилапроверяем по растягивающему усилию, определяемому по формуле:

Расчет прикрепления настила.

Сварку в соответствии с табл. 55 СНиП II-23-81 выполняем сварочной проволокой Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70диаметром 2 мм (табл. 55 СНиП II-23-81), положение шва нижнее с βf = 0,9 и βz = 1,05 (табл. 34 СНиП II-23-81); Rwf = 215 МПа и Rwz = 0,45*360 =162 МПа

Угловой шов, крепящий настил к балке, рассчитываем по металлу границы

сплавления, так как:

βf * Rwf = 0,9 * 215 = 193,5 МПа > βz * Rwz = 1,05 * 162 = 170,1 МПа.

Находим катет сварного шва, прикрепляющий настил к верхнему поясу

балки настила:

Согласно таблице 38 СНиП II-23-81 принимаем минимальный катет

сварного шва равный k_f = 5 мм.

Расчет балки настила балочной клетки нормального типа

L = 5.4 m; q = 23 kH/m²; Сталь С235

Сбор нагрузок на балку настила:

Нормативная нагрузка на балку -

q_н = (g_n + g_наст.) * а = (23 + 0,785 * 0,2) * 0,38 = 8,8 кН/м

Расчетная нагрузка

q_z = (g_n * γ_f1 + g_наст * γ_f2) * a = (23 * 1.2 + 0.785 * 0.18 * 1.05) * 0.38 = 10.54 кН/м

Расчетное усилие на балку – максимальный изгибающий момент:

Требуемый момент сопротивления:

W_x W_тр

По полученному значению требуемого момента сопротивления из

сортамента принимаем сечение прокатного двутавра - №20а:

W_x = 203 см³; I_x = 2030 см⁴; g = 22,7 кг/м; h = 200 mm; b = 110 mm; d = 5.2 mm; t = 8.6 mm; R = 9.5 mm

По принятым характеристикам поперечного сечения двутавра уточняем значение коэффициента для расчета на прочность элементов стальных конструкций с учетом развития пластических деформаций.

При , определим по интерполяции значение коэффициентаC_x = 1,072

Следовательно, прочность сечения прокатной балки:

- обеспечена.

Проверяем жесткость балки по формуле:

- жесткость балки обеспечена.

Так как передача нагрузки на балку настила осуществляется через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки настила (приваренный сплошным сварным швом) общую устойчивость балки настила не требуется проверять в соответствии с п. 5.16а СНиП II-23-8.

Расчет главной балки

Сбор нагрузок на главную балку и определение расчетных усилий:

Нормативная нагрузка на балку –

Расчетная нагрузка на балку –

Принимаем нагрузку на балку равномерно распределённой.

Определение генеральных размеров:

Требуемый момент сопротивления –

Оптимальная высота сечения балки (по массе)

, принимаем t = 8 мм

Минимальная высота сечения балки (из условия нормативной жесткости)

, принимаем высоту главной балки h = 1000 мм, суммарную толщину полок – 50 мм, высоту стенки балки h_w = 950 мм.

Минимальная толщина стенки из условия среза –

Принимаем окончательную толщину стенки балки равной t_w = 10 мм.

Компоновка поперечного сечения и определение геометрических размеров

Определяем площадь полок балки:

, принимаем t_f = 35 мм.

Момент инерции сечения балки относительно оси х:

Момент сопротивления крайнего волокна балки:

Проверка прочности балки по нормальным напряжениям:

- условие выпол-няется, прочность балки обеспечена.

Изменение сечения главной балки по длине:

Определяем место изменения сечения главной балки –

Расчетные усилия в измененном сечении главной балки –

Требуемый момент сопротивления –

Требуемая площадь сечения балки –

Принимаем ширину полки измененного сечения равной 10см.

Определение геометрических размеров измененного сечения балки –

Определение прочности скомпонованного сечения:

Проверка прочности стенки (в уровне поясных швов):

где;

Проверка местной устойчивости стенки:

Определяем условную гибкость стенки –

Т. к. все условия соблюдаются, то подстановка рёбер жесткости не требуется