- •1. Общие указания по содержанию и оформлению курсовой работы
- •2. Выбор сталей для строительных конструкций
- •Стали для конструкций зданий и сооружений по гост 27772-88
- •Нормируемые характеристики для категорий поставки
- •Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе проката по гост 27772-88 для стальных конструкций зданий и сооружений
- •Расчетные сопротивления проката смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки)
- •Расчетные сопротивления сварных соединений
- •Нормативные и расчетные сопротивления металла швов сварных соединений
- •3. Расчет и конструирование соединений металлических конструкций
- •3.1. Сварные соединения
- •3.1.1. Виды сварных соединений
- •Виды сварных соединений
- •Допустимая наибольшая разность толщин деталей, свариваемых встык без скоса кромок
- •3.1.2. Классификация сварных швов
- •Минимальные катеты cварных швов
- •Виды стыковых швов в элементах стальных конструкций
- •3.1.3. Расчет стыковых соединений
- •Коэффициенты условий работы с
- •3.1.4. Расчет нахлесточных соединений
- •Значения коэффициентов f и z
- •Максимальные катеты швов kf, max у скруглений прокатных профилей
- •3.2. Болтовые соединения
- •ВысокопрочныеГост 22356-77
- •Диаметры отверстий болтов
- •3.2.1. Размещение болтов в соединении
- •Размещение болтов
- •3.2.2. Срезные соединения на болтах нормальной точности
- •Расчетные сопротивления срезу и растяжению болтов
- •Расчетные сопротивления смятию Rвр элементов, соединяемых болтами
- •Площади сечения болтов согласно ст сэв 180-75,
- •Коэффициенты условий работы соединения
- •3.2.3. Фрикционные соединения на высокопрочных болтах
- •Механические свойства высокопрочных болтов по гост 22356 – 77*
- •Коэффициенты трения и надежности h
- •4. Расчет и конструирование элементов балочной клетки
- •Вертикальные предельные прогибы fu элементов балочной клетки
- •4.1. Первый вариант балочной клетки
- •4.1.1. Расчет плоского стального настила
- •Рекомендуемая толщина стального настила
- •4.1.2. Расчет балки настила
- •4.2. Второй вариант балочной клетки
- •4.2.1. Расчет балки настила
- •Площадь пояса
- •4.2.2. Расчет вспомогательной балки
- •Нормативная нагрузка на вспомогательную балку
- •Площадь пояса
- •4.3. Третий вариант балочной клетки
- •4.3.1. Расчет железобетонного настила
- •Толщина железобетонной плиты
- •4.3.2. Расчет балки настила
- •4.4. Четвертый вариант балочной клетки
- •4.4.1. Расчет балки настила
- •4.4.2. Расчет вспомогательной балки
- •Площадь пояса
- •4.5. Выбор оптимального варианта балочной клетки
- •Сравнение вариантов балочной клетки (расход на 1 м2 рабочей площадки)
- •5. Расчет главной балки
- •5.1. Определение усилий
- •5.2. Компоновка сечения
- •Рекомендуемые соотношения высоты балки и толщины стенки
- •Сортамент горячекатаных полос по гост 103-76*
- •Сталь листовая горячекатаная (выборка из гост 19903-74*)
- •Сталь широкополосная универсальная по (по гост 82-70*)
- •Наибольшие значения отношения ширины свеса сжатого пояса bef к толщине tf
- •5.3. Проверка прочности балки
- •5.4. Изменение сечения балки по длине
- •5.5. Проверка общей устойчивости балки
- •5.6. Проверка местной устойчивости элементов балки
- •5.6.1. Проверка местной устойчивости стенки балки
- •Значения коэффициента ссr в зависимости от значения δ
- •5.6.2. Проверка местной устойчивости стенки балки при наличии местных напряжений (σloc 0)
- •Значение коэффициента c1
- •Значение коэффициента c2
- •Значения коэффициента ccr в зависимости от отношения a/hw
- •5.7. Проверка жесткости главной балки
- •5.8. Расчет соединения поясов балки со стенкой
- •5.9. Конструирование и расчет опорной части главной балки
- •Характеристики кривых устойчивости
- •5.10. Проектирование монтажного стыка главной балки
- •5.10.1. Монтажный стык на сварке
- •5.10.2. Монтажный стык на высокопрочных болтах
- •Размеры высокопрочных болтов
- •Механические свойства высокопрочных болтов по гост 22356 – 77*
- •Расчет стыка пояса. Расчетное усилие в поясе определяется по формуле
- •Коэффициенты стыка стенки балок
- •6. Расчет колонн
- •6.1. Подбор сечения сплошной колонны
- •Коэффициенты устойчивости при центральном сжатии
- •Приближенные значения радиусов инерции IX и iy сечений
- •6.2. Подбор сечения сквозной колонны
- •6.2.1. Расчет колонны на устойчивость относительно материальной оси
- •6.2.2. Расчет колонны на устойчивость относительно свободной оси y-y
- •6.2.3. Сквозная колонна с планками
- •6.2.4. Сквозная колонна с решеткой
- •6.3. Конструирование и расчет оголовка колонны
- •6.3.1. Оголовок сплошной колонны
- •6.3.2. Оголовок сквозной колонны
- •6.4. Конструирование и расчет базы колонны
- •6.4.1. Определение размеров опорной плиты в плане
- •Расчетные сопротивления бетона Rb
- •6.4.2. Определение толщины опорной плиты
- •Коэффициенты 1 для расчета на изгиб плиты, опертой по четырем сторонам
- •Коэффициенты для расчета на изгиб плиты, опертой на три канта
- •6.4.3. Расчет траверсы
- •6.4.4. Расчет ребер усиления плиты
- •Заключение
- •Образец титульного листа пояснительной записки
- •Расчетно-пояснительная записка
- •Глоссарий терминов
- •Оглавление
- •1. Общие указания по содержанию и оформлению курсовой
- •3. Расчет и конструирование соединений металлических
- •Темников Виктор Георгиевич проектирование рабочей площадки
- •664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Коэффициенты стыка стенки балок
Число рядов по вертикали k |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
1,4 |
1,55 |
1,71 |
1,87 |
2,04 |
2,20 |
2,36 |
2,52 |
2,69 |
2,86 |
Определяем шаг болтов по вертикали:
a = amax/(k – 1) = 135 / (8 – 1) = 19,29 см.
Шаг a округляется до 5 мм и должен укладываться целое число раз в расстояние между крайними рядами болтов a1. Окончательно принимаем по высоте накладки 8 рядов болтов с шагом а = 200 мм, что меньше конструктивного amax = 208 мм. Максимальное расстояние между крайними горизонтальными рядами болтов а1 = (8 – 1) ∙ 200 = 1400 мм, между остальными – а2 = 1000 мм, а3 = 600 мм, а4 = 200 мм (см. рис. 5.15).
Длина вертикальных накладок (при с = 35мм > сmin = 33,8 мм)
lnw = (k – 1) a + 2c = (8 – 1) ∙ 200 + 2 ∙ 35= 1470 мм.
Проверяем стык стенки по прочности наиболее нагруженного болта:
Nmax = 955,43 · 1,4 / [2 (1,42 + 12 + 0,62 + 0,22)] =
= 199,05 кН < Qbhksγс = 101,64 · 2 · 1 = 203,28 кН.
Условие выполняется.
При наличии в месте стыка поперечной силы Q стык стенки рассчитывается на совместное действие поперечной силы Q и части изгибающего мо-
мента, воспринимаемого стенкой Mw. Наиболее напряженный крайний болт рассчитывается на равнодействующую усилий по формуле
где V = Q/n – вертикальная составляющая усилия, действующая на один болт в предположении, что поперечная сила Q полностью передается на стенку и принимается распределенной равномерно на все болты n, расположенные на полунакладке с одной стороны стыка.
Проверяем элементы, ослабленные отверстиями d = 26 мм под болты.
Пояс ослаблен по краю стыка четырьмя отверстиями (nas = 4) сечением
Adf = nasdtf = 4 · 2,6 · 2,5 = 26 см2.
Площадь сечения нетто пояса определится:
An,f = Af – Adf = 45 · 2,5 – 26 = 86,5 см2 < 0,85Af = 0,85 ∙ 112,5 = 95,63 см2.
Проверку ослабленного сечения пояса производим по условной площади Ac,f = 1,18An,f = 1,18 ∙ 86,5 = 102,07 см2.
Полагая, что половина усилия, приходящаяся на каждый болт, воспринимается силами трения, расчетное усилие в поясе и накладках, ослабленных четырьмя болтами в крайнем ряду, определяется по формуле
Производим проверку прочности ослабленного пояса:
Прочность пояса в месте монтажного стыка обеспечена.
Ослабление накладок четырьмя отверстиями (nas = 4) по крайнему ряду
Adn = nasnndtnf = 4 · 2 · 2,6 · 1,4 = 29,12 см2.
Площадь сечения нетто накладок
Условная площадь
Ac,n = 1,18An,nf = 1,18 ∙ 89,88 = 106,06см2.
Производим проверку прочности накладок:
Прочность накладок обеспечена.
При необходимости увеличивается толщина накладок tnf.
6. Расчет колонн
Колонны служат для передачи нагрузки от вышерасположенных конструкций балок через фундамент на грунт. В балочной площадке используются центрально-сжатые колонны, работающие на продольную силу, приложенную по оси колонн и вызывающую равномерное сжатие их поперечного сечения.
Колонны состоят из трех основных частей: стержня, являющегося основным несущим элементом колонны; оголовка, служащего опорой для вышележащих конструкций и закрепления их на колонне; базы, распределяющей сосредоточенную нагрузку от колонны по поверхности фундамента и обеспечивающей прикрепление колонны к фундаменту с помощью анкерных болтов.
При выборе типа сечения колонны необходимо стремиться получить наиболее экономичное решение, учитывая величину нагрузки, удобство примыкания поддерживающих конструкций, условия эксплуатации, возможности изготовления и наличие сортамента.
При выполнении курсовой работы согласно заданию рассматриваются центрально-сжатые колонны двух типов: сплошная и сквозная. Основным типом сплошных колонн, наряду с прокатными, является сварной двутавр, составленный из трех листов прокатной стали. Он наиболее удобный в изготовлении с помощью автоматической сварки и позволяющий просто осуществлять примыкание поддерживающих конструкций. Стержень сквозной колонны состоит из двух ветвей (прокатных швеллеров или двутавров), связанных между собой соединительными элементами в виде планок или раскосов, которые обеспечивают совместную работу ветвей и существенно влияют на устойчивость колонны в целом и ее ветвей.
Раскосная решетка является более жесткой по сравнению с планками, так как образует в плоскости грани колонны ферму, все элементы которой работают на осевые усилия. Ее рекомендуется применять в колоннах, нагруженных продольной силой более 2500 кН или при значительном расстоянии между ветвями (более 0,8 м). Планки создают в плоскости грани колонны безраскосную систему с жесткими узлами и работают на изгиб.
Для осмотра и возможной окраски внутренних поверхностей в сквозных колоннах из двух ветвей устанавливается зазор между полками ветвей не менее 100 мм.
Рассчитываем наиболее нагруженную колонну среднего ряда. Расчетная схема колонны представлена на рис. 6.1. Продольная сила N, сжимающая колонну, равна двум реакциям (поперечным силам) от главных балок, опирающихся на колонну:
N = 2Qmax = 2 · 1033,59 = 2067,18 кН.
Рис. 6.1. Расчетная схема колонны
Расчетная длина колонны lef с учетом способов закрепления колонны в фундаменте и сопряжения ее с главной балкой принимается равной:
lef = μl,
где l – геометрическая длина колонны;
μ – коэффициент расчетной длины, принимаемый в зависимости от условий закрепления ее концов и вида нагружения (при действии продольной силы на колонну сверху: μ = 1 – при шарнирном закреплении обоих концов колонны; μ = 0,7 – при жестком закреплении одного конца колонны и шарнирном другого).
При опирании балок на колонну сверху колонна рассматривается как шарнирно закрепленная в верхнем конце. Закрепление колонны в фундаменте может быть принято шарнирным или жестким. Если фундамент достаточно массивен, а база колонны развита и имеет надежное анкерное крепление, колонну можно считать защемленной в фундаменте.
Геометрическая длина колонны (от фундамента до низа главной балки) равна отметке настила рабочей площадки за вычетом фактической строительной высоты перекрытия, состоящей из высоты главной балки на опоре ho, высоты балки настила hбн и толщины настила tн, плюс заглубление базы колонны ниже отметки чистого пола (принимается заглубление 0,6 – 0,8 м):
При наличии вспомогательной балки в балочной клетке (при поэтажном сопряжении балок) в высоту перекрытия добавляется высота балки hбв.
Принимаем жесткое сопряжение колонны с фундаментом. Расчетные длины колонны в плоскостях, перпендикулярных осям х-х и у-у:
.