Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

Северный (Арктический) Федеральный Университет

Кафедра инженерных конструкции и архитектуры

(наименование кафедры)

Елисеева Галина Григорьевна

(фамилия, имя, отчество студента)

Институт

СиА

курс

4

группа

1

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине

Металлические конструкции

На тему

Балочная клетка

(наименование темы)

Работа допущена к защите

(подпись руководителя)

(дата)

Признать, что работа

выполнена и защищена с оценкой

Руководитель

(должность)

(подпись)

(и.,о., фамилия)

(дата)

Архангельск

2010

ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ

1 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ

Балочная клетка представляет собой систему пересекающихся несущих балок, предназначенных для опирания настила перекрытий.

1.1 Нормальная балочная клетка

Нормальная балочная клетка состоит из колонн, на которые опираются сварные двутавровые главные балки, по которым устанавливаются прокатные балки настила. По балкам настила укладывается железобетонный или стальной настил.

Шаг балок настила принимаем а= 1 м.

Толщину стального настила определяем с учетом жесткости:

,

Где n_о- допустимый относительный прогиб настила (150);

Е₁- модуль упругости стали (2,2610⁸ кН/м²);

Pⁿ- временная нормативная нагрузка (26 кН/м²).

.

lн принимаем равным значению а = 1 м. Тогда:

.

В соответствии с ГОСТ 19903-74* по сортаменту принимаем толщину равную 11,5 мм.

Подбираем сечение балки настила, определяем нагрузку на балку настила.

Нормативная нагрузка на 1 м:

,

где =78,25 кН/ .

.

Расчетная нагрузка:

,

где - коэффициент надежности по материалу;

-коэфиициент надежности по временной нагрузке.

.

Определяем максимальный изгибающий момент:

,

где - расчетная нагрузка;

.

.

Определяем требуемый момент сопротивления балки настила из условия прочности балки на изгиб:

,

где =0,24 кгс/м² – расчетное сопротивление по пределу текучести;

С=1,1 – коэффициент пластичности.

.

На основании по сортаменту подбираем двутавр № 33 с характеристиками cм⁴, cм³, вес 1 м.п.=42,2 кг.

Проверяем жесткость балки:

,

где Е=2,06 10⁴ кН/см².

,

условие выполняется.

Определяем расход стали для нормальной балочной клетки:

,

где ₁- масса 1 м.п.

кг.

1.2 Усложненная балочная клетка

По главным балкам укладываются вспомогательные балки, по вспомогательным балкам укладываются балки настила.

Необходимо чтобы выполнялись условия:

1) ;

– условие выполняется.

2) ;

1,2 4 – условие выполняется.

Толщину настила для усложненной балочной клетки принимаем используя предыдущие расчеты из пропорции:

,

= м.

В соответствии с ГОСТ 19903-74* по сортаменту принимаем толщину равную 14 мм.

1.2.1 Подбор сечения балки настила

Определяем нагрузку на балку настила.

Нормативная нагрузка на 1 м:

Нормативная нагрузка на 1 м:

,

где =78,25 кН/ .

.

Расчетная нагрузка:

’,

где - коэффициент надежности по материалу;

-коэфиициент надежности по временной нагрузке.

.

Определяем максимальный изгибающий момент:

,

где - расчетная нагрузка;

.

.

Определяем требуемый момент сопротивления балок настила:

.

На основании по сортаменту подбираем двутавр № 27 с характеристиками cм⁴, cм³, вес 1 м.п.=31,5 кг.

Проверяем жесткость балки:

;

,

условие выполняется, данная балка удовлетворяет требованиям деформативности.

1.2.2 Подбор сечения вспомогательных балок

Определяем нагрузки на вспомогательную балку.

Нормативная нагрузка на1 м:

,

кН.

Расчётная нагрузка:

,

.

Определяем максимальный изгибающий момент:

,

.

Определяем требуемый момент сопротивления:

.

На основании по сортаменту подбираем двутавр №60 с характеристиками cм⁴, cм³, вес 1 м.п.=108 кг.

Проверяем жесткость балки:

;

,

условие выполняется, данная балка удовлетворяет требованиям деформативности.

+ ,

кг.

К дальнейшей разработке принимаем нормальную балочную клетку, т.к.этот вариант требует меньше расхода стали.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 ВЫБОР СХЕМЫ БАЛОЧНОЙ КЛЕТКИ………………………………

1.1 Нормальная балочная клетка…………………………………………..

1.2 Усложнённая балочная клетка…………………………………………

2 РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ БАЛКИ………………

2.1 Определение нагрузок и расчетных усилий…………………………..

2.2 Определение высоты главной балки…………………………………..

2.3 Изменение сечения главной балки………………………………….....

2.4 Проверка обеспеченности местной устойчивости балки………………

2.5 Проверка обеспеченности общей устойчивости балки……………….

2.6 Расчет узла сопряжения балок настила и второстепенных балок с главными……………………………………………………………………………

2.7 Расчет и конструирование опорного узла главной балки……………

2.8 Расчет монтажного стыка главной балки на высокопрочных болтах...

3 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНО-СЖАТОЙ КОЛОННЫ…………………………………………………………………………

3.1 Определение расчётной нагрузки……………………………………...

3.2 Подбор сечения колонны……………………………………………….

3.3 Расчет и конструирование решетки колонны…………………………

3.4 Расчет и конструирование базы колонны……………………………..

3.5 Расчет оголовка колонны……………………………………………….

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………..

2 РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ БАЛКИ

2.1 Определение нагрузок и расчетных усилий

Главную балку принимаем составного сварного симметричного сечения двутавра.

Рисунок 5 – Главная балка

Нагрузки на главную балку:

а) Нормативная нагрузка:

,

_где кН/м²– расход стали по варианту;

- временная нормативная нагрузка по заданию;

B – ширина грузовой площади.

кН/м.

б) Расчетная нагрузка:

,

_Где =1,05 – коэффициент надёжности по материалу для стальных конструкций;

=1,2 – коэффициент надёжности для временных нагрузок;

кН/м.

Максимальный изгибающий момент :

кН^.м=638208 кН^.см.

Максимальная поперечная сила :.

кН.

Требуемый момент сопротивления главной балки:

,

Где =28,5 кН/см² - расчётное сопротивление стали С-285 главной балки.

см³.

2.2 Выбор высоты главной балки

Высота главной балки принимается из двух условий:

1) ,

2) .

Первое условие обеспечивает жесткость главной балки, второе – наименьшую материалоёмкость.

,

Где l- пролет главной балки;

- величина обратная допустимому прогибу главной балки.

см.

Оптимальная высота балки:

,

где k=1,1 – коэффициент для сварных балок;

- толщина стенки (предварительно принимаем 1 см).

см.

Предварительно принимаем высота главной балки по максимальной высоте.

Задаёмся толщиной поясов:

=25 мм.

Тогда требуемая высота стенки:

.

см=1519,48 мм.

В соответствии с ГОСТ 19903-74* высота стенки .

Тогда окончательная высота балки:

=1550+2*25=1600 мм.