Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ЧИТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра СКиМ

Курсовая работа по металлическим конструкциям. Балочная клетка.

Выполнил: студент

группы СП-06-2

Ивин А.Ю.

Проверил:

Чечель М.В.

ЧИТА 2009.

Размер площадки.

Размер площадки в плане – 3a * 3b

Шаг колонн в продольном направлении « a » , м – 16

Шаг колонн в поперечном направлении « b » , м – 7

Строительная высота , м – 1,7

Размер площадки по высоте.

Отметка чистого пола – 0,000

Отметка верха настила , м – 7,0

Временная равномерно распределенная

нагрузка на площадку.

Нормативная временная нагрузка , кН/м² – 22

Применяемые материалы.

Настил – С 245

Балки настила – С 255

Главные балки – С 345

Колонны – С 245

Бетон фундамента - В7.5

1 Сравнение вариантов.

1 – расчетная ячейка

Рисунок 1. Схема балочной клетки рабочей площадки

1.1 Первый вариант балочной клетки нормального типа.

Рисунок 2. Схема балочной клетки рабочей площадки

Шаг балок настила определяем исходя из расчета по графику Лейтеса в зависимости от g = 22 кН/м² и f / l = 1/100

l_расч. / t_н = 100; толщина t_н.= 10 мм в зависимости от g = 22 кН/м² тогда:

l_расч. = 100 * 10 = 1000мм

n = L / l_расч. = 16000 / 1000 = 16

1.1.1 Расчет балки настила.

Погонная нормативная равномерно распределенная нагрузка

q_n = (q_вр.+ q_пост.) * a₁ , (1.1)

где q_вр. = 22 кН/м² ;

q_пост. = 0,785 кН/м² ;

a₁ = 1 м .

q_n = (22 + 0,785) * 1= 22.785 кН/м

Расчетная нагрузка на единицу длины балки

q = (q_вр. * γ_f1 + q_пост. * γ_f2 ) * a₁ , (1.2)

где γ_f1 – коэффициент надежности по временной нагрузке 1,2 .

γ_f2 – коэффициент надежности по нагрузке для постоянной

нагрузки от собственного веса настила 1,05 ;

q = (22 * 1,2 + 0,785 * 1,05) * 1 = 27.224 кН/м

Определим максимальный расчетный изгибающий момент

M_max = (1.3)

M_max= = 166,75 кН*м

Определим требуемый момент сопротивления с учетом упругой работы материала

W_pl = , (1.4)

где С₁ – коэффициент учитывающий развитие пластичных

деформаций 1,12 .

W_pl = = 620.35см³

По полученному моменту сопротивления по сортаменту подбираем ближайший больший номер двутавровой балки. Принимаем № профиля 36, W_x = 743 см³, J_x = 13380 см⁴ , линейная плотность 61.9 кг/м

Производим проверку принятого сечения:

а) По первому предельному состоянию на прочность по формуле

σ = (1.5)

σ = = 22,42 ≤24 кН/см²

б) По второму предельному состоянию по деформациям

Относительный прогиб балки должен быть меньше или равен предельному

, (1.6)

где g_n - нормативная погонная нагрузка g_n = 22.785 кН/м;

E – модуль упругости стали E = 2,06 * 10⁴ кН/см² ;

J_x – момент инерции балки .

- предельный прогиб, принимаем

 0,004

Условие выполняется, окончательно принимаем двутавр №36

1.2 Второй вариант балочной клетки нормального типа.

Рисунок 3. Схема балочной клетки рабочей площадки

Шаг балок настила определяем исходя из расчета по графику Лейтеса в зависимости от g = 22 кН/м² и f / l = 1/150

l_расч. / t_н = 100; толщина t_н.= 12 мм в зависимости от g = 22 кН/м² тогда:

l_расч. = 100 * 12 = 1200 мм

n = L / l_расч. = 16000 / 1200 = 13.33 принимаем n = 11

Шаг 1.6 м

1.2.1 Расчет балки настила.

Погонную нормативную равномерно распределенную нагрузку

определяем по формуле (1.1) ,

где q_вр. = 22 кН/м² ;

q_пост. = 0,785*1,2=0,942кН/м²

a₁ = 1,6 м .

q_n = (22 + 0,942) * 1,6 = 36.71 кН/м

Расчетную нагрузку на единицу длины балки считаем по

формуле (1.2) ,

q = (22 * 1,2 + +0,942 * 1,05) * 1,6 = 43.82кН/м

Определим максимальный расчетный изгибающий момент

по формуле (1.3)

M_max= = 268.42кН*м

Определим требуемый момент сопротивления с учетом упругой работы материала по формуле (1.4) ,

где С₁ – коэффициент учитывающий развитие пластичных

деформаций 1,12 .

W_pl = = 998.59см³

По полученному моменту сопротивления по сортаменту подбираем ближайший больший номер двутавровой балки. Принимаем № профиля 45, W_x = 1231 см³, J_x = 27696 см⁴ , линейная плотность 66.5 кг/м

Производим проверку принятого сечения:

а) По первому предельному состоянию на прочность по формуле

(1.5)

б) По второму предельному состоянию по деформациям по формуле (1.6)

σ2 = (1.5а)

σ2 = 24*1=21,81 24

Относительный прогиб балки должен быть меньше или равен предельному

где g_n - нормативная погонная нагрузка g_n = 36,71 кН/м;

E – модуль упругости стали E = 2,06 * 10⁴ кН/см² ;

J_x – момент инерции балки .

- предельный прогиб, принимаем

 0,004

1.3 Третий вариант балочной клетки усложненного типа.

Рисунок 6. Схема балочной клетки рабочей площадки третьего варианта

Определяем шаг балок настила (0.6-1.6м) Принимаем 1м (8балок)

1.3.1 Расчет балки настила.

Погонную нормативную равномерно распределенную нагрузку

считаем по формуле (1.1) ,

где q_вр. = 22 кН/м² ;

q_пост. = 78,5 кг/м² = 0,785 кН/м² ;

a₁ = 1м .

q_n = (22 + 0,785) * 2= 45.57 кН/м

Расчетную нагрузку на единицу длины балки считаем по

формуле (1.2) ,

q = (22 * 1,2 + 0,785 * 1,05) * 2= 54.45 кН/м

Определим максимальный расчетный изгибающий момент

по формуле (1.3)

M_max= = 27.476кН*м

Определим требуемый момент сопротивления с учетом упругой работы материала по формуле (1.4) ,

где R_y – расчетное сопротивление стали установленное по

пределу текучести 24 кН/см² при t = 4…10 мм и марке

стали С245;

– коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 7

приложения [1]. = 1.

С₁ – коэффициент учитывающий развитие пластичных

деформаций 1,12 .

W_pl = = 102.22см³

По полученному моменту сопротивления по сортаменту подбираем ближайший больший номер двутавровой балки. Принимаем № профиля 16, W_x = 109 см³, J_x = 873 см⁴ , линейная плотность 15,9кг/м

Производим проверку принятого сечения:

а) По первому предельному состоянию на прочность по формуле

(1.5)

σ = = 25.21> 24 кН/см²

Условие не выполняется, принимаем двутавр №18 W_x =143см³, J_x = 1290 см⁴ , линейная плотность 18,4кг/м

Производим проверку принятого сечения:

а) По первому предельному состоянию на прочность по формуле

(1.5)

σ = = 19.21> 24 кН/см²

б) По второму предельному состоянию по деформациям по формуле (1.6)

Относительный прогиб балки должен быть меньше или равен предельному

где g_n - нормативная погонная нагрузка g_n = 22,79 кН/м;

E – модуль упругости стали E = 2,06 * 10⁴ кН/см² ;

J_x – момент инерции балки .

- предельный прогиб, принимаем

 0,004

2. Расчет вспомогательной балки третьего варианта.

Определяем погонную нормативную равномерно распределенную нагрузку

q_n = (q_вр.+ q_пост + q_пост2.) * a , (1.7)

где q_вр. = 22 кН/м² ;

q_пост. = 78,5 кг/м² = 0,785 кН/м²;

q_пост2 =0.785+0.184=0.969 кН/м²

a₁ = 2м .

q_n = (22 + 0,969) * 2 = 45.938 кН/м

Расчетная нагрузка на единицу длины балки

q = (q_вр. * γ_f1 + q_пост. * γ_f2 + q_пост2.* γ_f2 ) * a₁ , (1.8)

q = (22 * 1,2 + 0.969* 1,05) * 2 = 54.834 кН/м

Определим максимальный расчетный изгибающий момент

по формуле (1.3)

M_max= = 335.86 кН*м

Определим требуемый момент сопротивления с учетом упругой работы материала по формуле (1.4) ,

где R_y – расчетное сопротивление стали установленное по

пределу текучести 24 кН/см² при t=10…20 мм и марке

стали С255 в соответствии с табл. 51 СниП -23-81^*;

– коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 7

приложения [1]. = 1.

С₁ – коэффициент учитывающий развитие пластичных

деформаций 1,12 .

W_pl = = 1249.4см³

По полученному моменту сопротивления по сортаменту подбираем ближайший больший номер двутавровой балки .Принимаем № профиля 50, W_x = 1598см³, J_x = 39727см⁴ , линейная плотность78,5 кг/м

Производим проверку принятого сечения:

а) По первому предельному состоянию на прочность по формуле

(1.5)

σ = = 21.18 ≤24 кН/ см²

б) По второму предельному состоянию по деформациям по формуле (1.7)

Относительный прогиб балки должен быть меньше или равен предельному

где g_n - нормативная погонная нагрузка g_n = 46.05 кН/м;

E – модуль упругости стали E = 2,06 * 10⁴ кН/см² ;

J_x – момент инерции балки .

- предельный прогиб, принимаем

 0,004

Окончательно принимаем двутавр №50