- •Предисловие
- •Задание на проектирование (заполняется на отдельном листе)
- •2. Содержание, объем, порядок выполнения и оформления курсовой работы
- •Исходные данные для выполнения курсовой работы
- •3. Проектирование балочной клетки
- •Компоновка балочной клетки
- •Компоновка и выбор оптимальных значений шага балок настила (пролета настила) и пролета балок настила.
- •Значение коэффициента а в формуле (3.7)
- •Вертикальные предельные прогибы элементов конструкций
- •Определение массы элементов балочной клетки
- •Расчет главной балки
- •3.5. Расчет центрально-сжатой колонны
- •Приложения
- •Спецификация металла
- •Ведомость отправочных марок (или «Требуется изготовить»)
- •Расчет узлов балочной клетки
- •Пояснительная записка к курсовой работе на тему:
- •Выполнил ст. Гр. Пгс-
- •1. Компоновочные решения балочных клеток
- •1.1. Балочная клетка нормального типа:
- •1.2. Балочная клетка усложненного типа:
- •2. Расчет балочной клетки нормального типа
- •2.1. Расчет стального настила балочной клетки нормального типа
- •2.2. Расчет балки настила балочной клетки нормального типа
- •3. Расчет балочной клетки усложненного типа
- •3.1. Расчет стального настила балочной клетки усложненного типа
- •3.2. Расчет балки настила балочной клетки усложненного типа
- •3.3. Расчет второстепенной балки балочной клетки усложненного типа
- •4. Расчет главной балки
- •4. Расчет центрально-сжатой сквозной колонны
- •Литература для курсовой работы
- •Содержание
- •1. Задание на проектирование 4
- •2. Содержание, объем, порядок выполнения и оформления курсовой работы 5
- •3. Проектирование балочной клетки 12
4. Расчет главной балки
Требуется Выполнить расчет главной балки балочной клетки усложненного типа с размерами в плане – L х l=14,0 х 4,0 м. Компоновка балочной клетки приведена ниже:
Сечение второстепенных балок – двутавр № 30Б1 с погонным весом gвт.б. =32,6кг/м; сечение балки настила – двутавр № 10 с gб.н. = 9,46кг/м. Толщина настила балочной клетки tн = 6 мм.
Материал главных балок – сталь С255 по ГОСТ 27772-88 с расчетным сопротивлением стали Ry = 240 МПа – для листовой стали толщиной 4 t 20 мм и Ry = 230 МПа – для листовой стали толщиной t 20 мм.
Решение. Сбор нагрузок на главную балку и определение расчетных усилий:
нормативная нагрузка на балку –
расчетная нагрузка на балку –
где - коэффициенты надежности по нагрузке соответственно для временной (полезной) и постоянных нагрузок.
Упрощенно принимаем нагрузку на балку равномерно распределенной, тогда:
;
;
.
Определение генеральных размеров:
Требуемый момент сопротивления –
,
где = 230 МПа – предварительно принимается для толщины элементов балки t 20 мм;
- коэффициент условия работы, принимаемый по таблице 6 СНиП II-23-81*.
Основным параметром составной балки является высота балки, которая определяется из рассмотрения трех величин: оптимальной, минимальной и строительной высот.
Оптимальная высота сечения балки (по массе) –
,
где , . Принимаем .
Минимальная высота сечения балки (из условия нормативной жесткости) – ,
где - предельный относительный прогиб для главных балок.
Строительная высота балки не ограничена.
Высоту балки стремимся принять близкую к оптимальной, но не менее минимальной и не более строительной. Окончательную высоту балки принимаем кратной модулю 100 мм или с учетом ширины листов поставляемых по сортаменту.
Принимаем высоту главной балки кратной модулю 100 мм равной ; суммарную толщину полок – 50 мм; высоту стенки балки - .
Минимальная толщина стенки из условия среза –
,
где = 240 МПа – предварительно принимается для толщины элементов балки t 20 мм.
Принимаем окончательно толщину стенки балки равной tw= 10 мм.
Компоновка поперечного сечения и определение геометрических размеров:
|
Определяем площадь полок балки: , где . , где . Принимаем tf= 16 мм. Момент инерции сечения балки относительно оси х: . Момент сопротивления крайнего волокна балки: . |
Проверка прочности балки по нормальным напряжениям:
- условие выполняется, 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 полки –
.
Принимаем ширину полки измененного сечения большую из:
Окончательно принимаем ширину полки измененного сечения равной .
Определение геометрических размеров измененного сечения балки –
,
,
.
Определение прочности скомпонованного сечения:
,
.
Проверка прочности стенки (в уровне поясных швов):
,
где ; ,
- т.к. крепление второстепенных балок к главным балкам осуществляем через ребра жесткости.
Проверка местной устойчивости стенки (требуется проверить в одном отсеке по выбору)
Проверку местной устойчивости стенки осуществляем в месте изменения сечения балки по длине.
Определяем условную гибкость стенки –
.
Т.к. 3,2 – необходима постановка поперечных ребер жесткости (п. 7.10 СниП II-23-81*).
Производим постановку ребер жесткости – максимальное расстояние между ребрами жесткости 2hw = 2 126,8 = 253,6 см.
Шаг ребер жесткости принимаем равным шагу второстепенных балок и равным b = 200 см (для балочной клетки усложненного типа).
Проверяем необходимость проведения расчета стенки балки на местную устойчивость.
Согласно п.7.3 СНиП II-23-81* 3,2 при отсутствии местного напряжения ( ) в балках с двусторонними поясными швами необходимо произвести расчет стенки на местную устойчивость.
Согласно п.7.4 СНиП II-23-81* расчет на устойчивость балок симметричного сечения, укрепляемых только поперечными основными ребрами жесткости и условной гибкостью стенки следует выполнять по формуле:
,
где , ,
,
где - по таблице 21 СНиП II-23-81* при
,
здесь - по таблице 22 СНиП II-23-81* для прочих балок и при прочем условии работы сжатого пояса;
,
здесь ,
, .
Местная устойчивость стенки главной балки в месте изменения сечения обеспечена.
Конструирование ребер жесткости
Ширину ребра жесткости принимаем согласно п. 7.10 СНиП II-23-81* –
- принимаем .
Толщина ребра жесткости – , принимаем . Катет сварных швов крепления ребер жесткости принимаем конструктивно минимальным равным 5 мм (табл. 38 СНиП II-23-81*).
Расчет поясных швов
Поясные швы выполняем автоматической сваркой сварочной проволокой Св-08А по ГОСТ 2246-70* с Rwf = 180 МПа (табл. 56 СНиП II-23-81*) под слоем флюса АН-348-А по ГОСТ 9087-81* (табл. 55* СНиП II-23-81*). При этом при диаметре сварочной проволоки d = 1,4…2 мм и нижнем положении шва – f = 0,9 и z = 1,05 (табл. 34 СНиП II-23-81*); расчетное сопротивление металла границы сплавления Rwz = 0,45Run = 0,45370 = 166,5 МПа (табл. 3).
Поясные швы, рассчитываем по металлу сварного шва, так как:
f Rwf = 0,9 180 = 162 МПа z Rwz = 1,05 166,5 = 174,83 МПа.
Определяем катет выполнения поясных швов:
,
где .
Конструктивно, согласно таблице 38 СНиП II-23-81* принимаем минимальный катет поясных швов равным 6 мм.
Расчет опорного ребра главной балки
|
Площадь опорного ребра балки определяем из условия смятия (торец строгать) по формуле
где - расчетное сопротивление смятию стали С255 по ГОСТ 27772-88 с временным сопротивлением (табл. 51, 52 СНиП II-23-81*). Ширину опорного ребра главной балки принимаем равной . Тогда толщина опорного ребра составит . Принимаем толщину опорного ребра tp=1,0см. Исходя, из условий местной устойчивости опорного ребра его толщина должна быть не менее - . |
Окончательно, принимаем толщину опорного ребра равным .
Определяем геометрические характеристики опорного ребра –
;
;
;
- по табл. 72 СНиП II-23-81*.
Отсюда, устойчивость опорного ребра
=1,0 – коэффициент условия работы (табл. 6 СНиП II-23-81*).
Определяем катет сварного шва «А» прикрепления опорного ребра к стенке балки. Сварку принимаем полуавтоматической с f = 0,7 и z = 1,0 (табл. 34 СНиП II-23-81*); расчетное сопротивление металла сварного шва – Rwf = 215 МПа (табл. 56 СНиП II-23-81*) для сварочной проволоки Св08Г2С по ГОСТ 2246-70*.
Расчетное сопротивление Rwz = 0,45Run = 0,45370 = 166,5МПа (табл. 3 СНиП II-23-81*).
Тогда катет сварного шва по металлу шва составит
,
То же, по металлу границы сплавления
.
Согласно таблице 38 СНиП II-23-81* минимальный катет сварного шва крепления опорного ребра к стенке балки равен .
Окончательно принимаем катет сварного шва равным
Расчет крепления второстепенной балки к главной
Крепление балки осуществляем при помощи болтов нормальной точности. Принимаем диаметр болта равным 20 мм, класс прочности 4.6, класс точности С.
Величина усилия в соединении определяется как реакция опоры второстепенной балки. При пролете второстепенной балки, равном 4 м, и нагруженной равномерно распределенной нагрузкой величиной , реакция опоры составит
|
. Несущую способность одного болта на срез определяем по формуле (127) СНиП II-23-81*: , где - расчетное сопротивление болта на срез (табл. 58 СНиП II-23-81*); |
- коэффициент условия работы болтового соединения в расчетах на срез и смятие (табл. 35* СНиП II-23-81*);
- количество срезов болтового соединения;
- площадь поперечного сечения одного болта диаметром 20 мм.
Несущая способность одного болта на смятие определяем по формуле (128) СНиП II-23-81*:
,
где - расчетное сопротивление болта на смятие (табл. 59);
- коэффициент условия работы болтового соединения в расчетах на срез и смятие (табл. 35* СНиП II-23-81*);
- диаметр болта;
- наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении (для данного случая – толщина стенки второстепенной балки из прокатного двутавра № 30Б1).
Определяем расчетное количество болтов болтового соединения:
.
Для крепления второстепенной балки к главной балке принимаем болтовое соединение на 3 болтах.
Конструирование болтового соединения осуществляется согласно требованиям таблицы 39 СНиП II-23-81*.