- •Балочная клетка, балка, колонна, расчет, нагрузка, технико-экономические показатели, сопряжение
- •Содержание
- •Введение
- •1. Компоновка балочной клетки
- •1.1. Определение нагрузок на перекрытие
- •1.2. Выбор оптимальной схемы балочной клетки (на основе результатов расчета для трех вариантов размещения вспомогательных балок)
- •2. Расчет главной балки
- •2.1. Определение нагрузок и усилий (м, q)
- •2.2. Компоновка сечения составной сварной балки с проверкой на прочность, общую устойчивость и жесткость
- •2.3. Определение места изменения сечения балки
- •2.4. Расчет соединения поясов балки со стенкой
- •2.5. Установление размеров опорной части балки с проверкой на устойчивость
- •2.6. Проверка местной устойчивости балки с обоснованием размещения и определением размеров ребер жесткости
- •2.7. Определение мест размещения и выбор конструктивного решения стыков элементов балки
- •2.8.Расчет монтажного стыка балки на высокопрочных болтах
- •3. Расчет колонны
- •3.1. Определение нагрузок и подбор сечения сплошной колонны
- •3.2. Определение нагрузок и подбор сечения сквозной колонны
- •Расчет планочной решетки
- •3.3. Компоновка и расчет базы сплошной колонны
- •3.4. Выбор конструктивного решения и расчет сопряжения вспомогательной балки с главной балкой
- •3.5. Выбор конструктивного решения и расчет сопряжения главной и вспомогательной балок со сплошной колонной
- •Заключение
- •Литература
1. Компоновка балочной клетки
При компоновке балочной клетки следует учитывать следующие требования:
Шаг между балками должен быть одинаковым. В середине пролета не должна располагаться балка.
Шаг между второстепенными балками настила должен быть не больше расчетного пролета железобетонной плиты при данной временной нормативной нагрузке.
Расстояние между балками кратно 10мм.
Найдем максимальное и минимальное количество пролетов второстепенных балок при максимальном nmax и минимальном nmin расчетном пролетах железобетонной плиты и длине L главной балки:
;
.
Следовательно, перечисленным условиям соответствует размещение в пролете главной балки второстепенных балок с количеством пролетов 5, 7 и 9.
5500
5500
4x1730 1760 4x1730 3120 3120 3120 3120 3120
15600 15600
5500
2230 2230 2230 2220 2230 2230 2230
15600
Таблица 1.1. Компоновка сечения.
№ варианта |
Количество шагов |
Ширина среднего шага, мм |
Ширина крайнего шага, мм |
Толщина ж/б плиты, мм |
I II III |
9 7 5 |
1730 2230 3120 |
1730 2230 3120 |
100 120 140 |
1.1. Определение нагрузок на перекрытие
Таблица 1.1.1. Распределенные нагрузки на перекрытие.
-
№ п/п
Конструктивный элемент
Нормативная нагрузка qn, кН/м2
f
Расчетная нагрузка q, кН/м2
1
2
Постоянная
Цементный р-р
Ж/б плита
I
II
III
0,5
2,5
3,0
3,5,
1,3
1,1
1,1
1,1
1,43
2,75
3,3
3,85
3
Временная
Полезная
Pn
16
1,2
P
19,2
Итого
I
II
III
19
19,5
20
22,6
23,15
23,7
Погонная нагрузка при вычислении по первой группе предельных состояний:
кН/м;
кН/м.
кН/м.
Погонная нагрузка при вычислении по второй группе предельных состояний:
кН/м;
кН/м.
кН/м.
1.2. Выбор оптимальной схемы балочной клетки (на основе результатов расчета для трех вариантов размещения вспомогательных балок)
Согласно СНиП II-23-81* расчет на прочность балок сплошного сечения из стали с пределом текучести до 580МПа, несущих статическую нагрузку, следует выполнять с учетом развития пластических деформаций при соблюдении следующих условий:
Расчет на прочность балок переменного сечения с учетом развития пластических деформаций следует выполнять только для одного сечения с наиболее неблагоприятным сочетанием усилий М и Q, в остальных сечениях учитывать развитие пластических деформаций не допускается.
Для обеспечения общей устойчивости балок, рассчитываемых с учетом развития пластических деформаций, необходимо, чтобы передача нагрузки осуществлялась через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный (плиты железобетонные из тяжелого, легкого и ячеистого бетона, плоский и профилированный металлический настил, волнистую сталь и т.п.), или отношение расчетной длины балки к ширине сжатого пояса b, не превышало значений, определяемых по формулам табл.8* СНиП II-23-81* для балок симметричного двутаврового сечения.
При изгибе в одной из главных плоскостей уровень касательных напряжений (кроме опорных сечений).
,
;
,
где ; ;
с — коэффициент, принимаемый по табл.66 СНиП II-23-81*;
— коэффициент, принимаемый не менее единицы и не более коэффициента с;
— коэффициент, равный 0,7 для двутаврового сечения, изгибаемого в плоскости стенки.
Расчет в опорном сечении:
.
Максимальный расчетный момент:
кНм;
кНм.
кНм.
Максимальная расчетная поперечная сила:
кН;
кН.
кН.
Принимаем сталь С245. Согласно п.3 СНиП II-23-81* и табл.1*, табл.51*, табл.52* МПа, МПа. По табл.6* СНиП II-23-81* ,1. Согласно “Правил учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций“ СНиП 2.01.07-85 .
Расчетный момент сопротивления второстепенной балки:
Принимаем .
м3;
м3.
м3.
По сортаменту подбираем сечение второстепенной балки:
Таблица 1.2.1. Сортамент прокатных балок.
№ варианта |
№ |
Размер, мм |
А, см2 |
Масса, Кг/м |
, см4 |
, см4 |
W,
|
|||
h |
b |
tf |
tw |
|||||||
I |
30 |
300 |
135 |
10,2 |
6,5 |
46,5 |
36,5 |
7080 |
268 |
472 |
II |
35 |
349 |
155 |
10 |
6,5 |
55,17 |
43,3 |
11550 |
373 |
662,2 |
III |
40 |
396 |
165 |
11,5 |
7,5 |
69,72 |
54,7 |
18530 |
529,7 |
935,7 |
Определяем коэффициент (по табл.66 СНиП II-23-81*):
Таблица 1.2.2. Определение коэффициента .
№ варианта |
, |
, |
|
|
I |
1817,4 |
1377 |
0,757 |
1,106 |
II |
2138,5 |
1550 |
0,724 |
1,1 |
III |
2797,5 |
1897,5 |
0,68 |
1,1 |
Погонная нагрузка при вычислении по первой группе предельных состояний:
кН/м;
кН/м,
кН/м,
где значение принято согласно табл.1 СНиП 2.01.07-85.
Погонная нагрузка при вычислении по второй группе предельных состояний:
кН/м;
кН/м.
кН/м.
Максимальный расчетный момент:
кНм;
кНм.
кНм.
Максимальная расчетная поперечная сила:
кН;
кН.
кН.
Проверим подобранные сечения по нормальным напряжениям:
,
недонапряжение — 1,2%.
,
недонапряжение — 2,8%.
,
недонапряжение — 1,5%.
Условие прочности по нормальным напряжениям выполняется.
Проверим подобранное сечение по касательным напряжениям:
;
;
.
Условие прочности по касательным напряжениям выполняется.
Проверим второстепенную балку по второй группе предельных состояний (по жесткости):
;
;
,
где значение принято согласно “Дополнения. Разд.10.” СНиП 2.01.07-85.
Условие прочности по второй группе предельных состояний выполняется.
Таблица 1.2.3. Выбор оптимального варианта.
№ варианта |
Схема балочного перекрытия |
Наименование конструктивных элементов |
Количество второстепенных балок |
Расход материалов |
Трудоемкость |
Стоимость, у.е. |
|||||||||||
Сталь, кг |
Ж/б, |
Стальные конструкции |
Монтаж балок |
Устройство монолитной плиты |
Итого |
||||||||||||
1 п.м. |
Всего |
||||||||||||||||
I II |
|
I30 =140 |
6 |
54,7 — |
1805 — |
— 12,01 |
3,25 35,3 |
993 — |
99,3 — |
— 1081 |
2173,3 |
||||||
II |
|
I35 =120 |
8 |
43,3 — |
1905 — |
— 10,30 |
3,43 30,3 |
1048 — |
104,8 — |
— 926,6 |
2079,4 |
||||||
I |
|
I40 =100 |
10 |
36,5 — |
2008 — |
— 8,58 |
3,61 25,2 |
1104 — |
110,4 — |
— 772,2 |
1986,6 |
Принимаем вариант II как наиболее экономичный.