- •Инженерно-экономический институт
- •Кафедра строительных конструкций и архитектуры курсовая работа
- •Общие указания
- •1. Компоновка и выбор схемы балочной клетки
- •1.1. Расчет настила
- •Расчет стального настила
- •1.2. Расчет балок настила и вспомогательных балок
- •1.3. Технико-экономические показатели рассмотренных вариантов
- •Технико-экономические показатели
- •2. Расчет и конструирование главной балки
- •Расчетная схема. Расчетные нагрузки и усилия
- •Определение высоты главной балки
- •Рекомендуемые гибкости стенок балок
- •Определение толщины стенки
- •Подбор сечения поясов
- •Пример (продолжение, начало см. Пп. 1.1, 1.2, 1.3)
- •Момент инерции стенки балки
- •Расстояние между центрами тяжестей поясных листов
- •Фактические геометрические характеристики подобранного сечения
- •Изменение сечения балки по длине
- •Геометрические характеристики измененного сечения балки
- •Расчет поясных швов
- •Проверка обеспеченности общей устойчивости балки Пример
- •Проверка местной устойчивости элементов балки
- •Пример Проверка устойчивости сжатого пояса
- •Проверка устойчивости стенки
- •Конструирование и расчет опорной части балки
- •Расчет и конструирование укрупнительного монтажного стыка балки на высокопрочных болтах
- •Проектирование примыкания балок настила к главной балке
- •Расчет и конструирование колонны
- •3.1. Подбор сечения стержня сплошной сварной колонны Пример
- •Геометрические характеристики поперечного сечения стержня колонны
- •Компоновка сечения
- •Тогда толщина полки:
- •Из условия местной устойчивости свесов полок (п. 7.23*):
- •Геометрические характеристики сечения
- •3.2. Подбор сечения сквозной колонны балочной площадки
- •Расчет относительно материальной оси
- •Расчет относительно свободной оси
- •Геометрические характеристики сечения
- •Расчет планок
- •Конструирование и расчет оголовка колонны Пример
- •Конструирование и расчет базы колонны
- •Пример Определение размеров опорной плиты
- •Тогда ширина плиты:
- •Расчет траверсы
- •Проверяется прочность ребра: по нормальным напряжениям:
- •Сокращенный сортамент горячекатаных двутавров (по гост 8239-72*)
- •Сокращенный сортамент горячекатаных швеллеров (по гост 8240-72)
- •Сталь широкополосная универсальная (по гост 82-70*)
- •Сталь горячекатаная толстолистовая (по гост 19903-74*)
- •Коэффициент для расчета на изгиб плит, опертых на четыре канта
- •Коэффициент для расчета на изгиб плит, опертых на три или на два канта
- •162600, Г. Череповец, пр. Луначарского, 5
Расчет стального настила
Расчетные параметры |
Вариант |
||
I |
II |
III |
|
Толщина настила tн, мм |
10 |
12 |
10 |
Расчетный пролет настила, см |
91,4 |
110 |
91,4 |
Принятый пролет настила, см |
100 |
110 |
100 |
Число балок настила n |
16 |
16 |
25 |
Расчетные усилия H, кН |
297 |
356,5 |
297 |
Расчетный катет углового шва, мм |
1,8 |
2,2 |
1,8 |
Принятый катет углового шва, мм |
4 |
5 |
4 |
Масса настила m1, кг/м2 |
78,5 |
94,2 |
78,5 |
1.2. Расчет балок настила и вспомогательных балок
В качестве балок настила и вспомогательных балок балочной клетки применяются прокатные стальные горячекатаные двутавры по ГОСТ 8239 - 72*, двутавры с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020-83 и швеллеры по ГОСТ 8240-93.
Балки настила, как правило, проектируются разрезными однопролетными. Полная нагрузка на балки складывается из временной полезной и постоянной нагрузки от собственного веса металлических конструкций. Нагрузка на балки настила передается через настил в виде равномерно распределенной нагрузки, при этом ширина грузовой площади сбора нагрузки на балки соответствует их шагу (см. рис. 1).
Расчетный пролет балок настила для нормального варианта равен шагу главных балок , а расчетный пролет балок настила для усложненного варианта – шагу вспомогательных балок.
Нагрузка на вспомогательные балки передается через балки настила в виде сосредоточенных сил (см. рис. 1, в). В целях упрощения расчетов допускают замену системы сосредоточенных сил эквивалентной по действию равномерно распределенной нагрузкой. Ширина грузовой площади сбора нагрузки на вспомогательные балки соответствует их шагу.
Нормативные и расчетные значения интенсивности равномерно распределенной нагрузки составляют, кН/м:
на балки настила:
qn1 = (m1g + n) а;
q1 = (m1g f + n f) а,
на вспомогательные балки:
Здесь m1 – масса 1 м2 настила, кг/м2 (табл. 1); m2 – масса погонного метра балки настила (прил. 1, табл. 1); g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения; f = 1,05 – коэффициент надежности по нагрузке для веса металлоконструкций (см. табл. 1 [4]); f = 1,2 – для временной нагрузки.
Подбор сечения балок настила и вспомогательных балок следует вести как из условия прочности, так и из условия жесткости. При этом подбор сечения из условия прочности следует выполнять с учетом использования упругопластической работы материала (см. п. 5.18 [3]).
1.3. Технико-экономические показатели рассмотренных вариантов
Выбор основной схемы компоновки балочной клетки производится на основе сравнения ряда технико-экономических показателей рассматриваемых вариантов. При этом важнейшим показателем является расход металла. Поэтому при выборе варианта балочной площадки предпочтение следует отдать варианту с меньшим расходом стали, а при одинаковом расходе стали – варианту с меньшим числом типоразмеров элементов и числом монтажных единиц.
Расход стали на 1 м2 площади балочного перекрытия определяется:
для вариантов I и II по формуле:
для варианта III по формуле:
Пример (продолжение, начало см. п. 1.1)
Погонная равномерно распределенная нагрузка на балку настила:
для I и III вариантов соответственно составляет:
нормативная:
qn1 = (m1g + n) а = (78,5 9,81 + 25 103) 1 = 25770 Н/м 25,8 кН/м ;
расчетная:
q1 = (m1gf + nf) а = (78,5 9,81 1,05 + 25103 1,2) 1 = 30 809 Н/м 30, 8 кН/м;
для варианта II:
нормативная:
qn2 = (94,29,81 + 25103) 1,1 = 28516 Н/м 28,5 кН/м ;
расчетная:
q2 = (94,2 9,81 1,05 + 25103 1,2) 1,1 = 34067 Н/м 34,1 кН/м.
Расчетные усилия M и Q в балках настила определяются известными методами строительной механики как для разрезных однопролетных балок.
Вариант I:
расчетный пролет l = B = 6 м (см. рис. 1, а);
изгибающий момент в середине пролета:
поперечная сила на опоре:
Вариант II:
расчетный пролет l = B = 6 м (см. рис. 1, б);
Вариант III:
расчетный пролет l = b = 3 м (см. рис. 1, в):
В соответствии с п. 5.18* [3] вычисляются:
требуемый момент сопротивления сечения балок из условия прочности по формуле:
требуемый момент инерции сечения балки, необходимый для удовлетворения заданного относительного прогиба [f / l] = 1/250 (табл. 40 [1]):
где c1 - коэффициент, учитывающий возможность развития пластических деформаций, с1 = 1,12 - для прокатных балок при изгибе в плоскости стенки, с = 1,1 - коэффициент условий работы конструкций, принимается по табл. 6* [3], Ry – расчетное сопротивление стали, принимается табл. 51* [3].
Вариант I:
По сортаменту горячекатаных двутавровых балок (см. приложение, табл. 1) с учетом Wxтр = 468,75 см3 и Ixтр = 8806 см4 для балки настила по варианту I принимается I 33: h = 330 мм; bf = 140 мм; tf = 11,2 мм; tw = 7 мм; Ix = 9840 см4; Wx =597 см3; m2 = 42,2 кг/м.
Вариант II:
Для балки настила по варианту II принимается I 33: h = 330 мм; bf = 140 мм; tf = 11,2 мм; tw = 7 мм; Ix = 9840 см4; Wx =597 см3; m2 = 42,2 кг/м.
Вариант III:
Для балки настила по варианту III принимается I 18: h = 180 мм; bf = 90 мм; tf = 8,1 мм; tw = 5,1 мм; Ix = 1290 см4; Wx = 143 см3; m2 = 18,4 кг/м.
Погонная равномерно распределенная нагрузка на вспомогательную балку:
нормативная:
расчетная:
Изгибающий момент в середине пролета:
Поперечная сила на опоре:
Требуемый момент сопротивления сечения:
Требуемый момент инерции сечения:
Принимается I 50: h = 500 мм; bf = 170 мм; tf = 15,2 мм; tw = 10 мм; Ix = 39 727 см4; Wx = 1589 см3; m3 = 78,5 кг/м.
Таблица 2