Курсовая работа - Балочная клетка - файл n1.docx

Курсовая работа - Балочная клетка
скачать (2888.4 kb.)
Доступные файлы (3):
n1.docx1058kb.09.12.2009 23:33скачать
n2.bak
n3.dwg

n1.docx

Федеральное агентство по образованию

Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Строительные конструкции и строительная механика».
Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

«Металлические конструкции».

Выполнил:

студент группы 7-50-4

Ермаков К.Ю.
Принял:

Стукач В.Н.
Ижевск, 2009
Содержание


  1. Исходные данные. Компоновка балочного перекрытия………………………………………………..3

    1. Нормальный тип балочной клетки…………………………………………………………………………3

1.1.2 Определение нагрузки на балки настила………………………………………………………….3

1.1.3 Подбор балок настила…………………………………………………………………………………………….4

1.1.4 Проверка прочности балки настила по нормальным напряжениям…………….5

1.1.5 Проверка жесткости балок настила

(по погонной нормативной нагрузке)…………………………………………………………..……6

1.1.6 Определение технико-экономического показателя балочной клетки………6

1.2 Усложненный тип балочной клетки………………………………………………………………..…….6

1.2.2 Определение нагрузки на балки настила…………………………………………………………7

1.2.3 Подбор балок настила……………………………………………………………………………………………7

1.2.4 Проверка прочности балки настила по нормальным напряжениям……………8

1.2.5 Проверка жесткости балок настила (по погонной нормативной нагрузке)………………………………………………………………………………………………………………………8

1.2.6 Определение нагрузки на второстепенные балки………………………………………….9

1.2.7 Проектирование вспомогательной балки………………………………………………………….9

1.2.8 Проверка прочности вспомогательной балки по нормальным напряжениям……………………………………………………………………………………………………………….10

1.2.9 Проверка жесткости вспомогательных балок (по погонной нормативной нагрузке)………………………………………………………..………………………………….10

1.2.10 Проверка общей устойчивости вспомогательных балок в середине пролета в зоне действия максимального изгибающего момента……………….11

1.2.11 Определение технико-экономического показателя балочной клетки…….11

1.3 Сравнение вариантов и выбор типа балочной клетки……………………………………12

2 Проектирование главной балки……………………………………………………………………………………..12

2.1 Определение нагрузок……………………………………………………………………………………………..12

2.2. Компоновка и подбор сечения главной балки………………………………………………….13

2.3 Расстановка поперечных ребер. Проверка прочности и жесткости главной балки………………………………………………………………………………………………………………19

2.4 Проверка общей устойчивости балки………………………………………………………………..20

2.5 Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки балки……………..22

2.6 Расчет поясных швов……………………………………………………………………………………………..23

2.7 Конструирование и расчет монтажного (укрупнительного) стыка на высокопрочных болтах………………………………………………………………………………………….…..24

2.7.1 Проектирование стыка поясов……………………………………………………………………….….25

2.7.2 Проектирование стыка стенки…………………………………………………………………………28

2.8 Проектирование опорной части балки………………………………………………………………29

3 Проектирование центрально-сжатой колонны………………………………………………………….32

3.1 Проектирование стержня центрально-сжатой колонны………………………………..32

3.2Расчет оголовка колонны с опиранием сбоку……………………………………………………36

3.3.Проектирование опорной плиты……………………………………………………………………………37

Список литературы……………………………………………………………………………………………………………….41


Балочная клетка

Вариант 2033
Исходные данные:



Настил - железобетонный

Материал главной балки – С 345;

Сопряжение главной балки с колонной - СБ - главная балка опирается на колонну сбоку;

Материал колонны – С 235;

База колонны - Ф - база с фрезерованным торцом.

Тип сечения колонны:



1 Компоновка балочного перекрытия
1.1 Нормальный тип балочной клетки.
В нормальной балочной клетке нагрузка с настила передается на балки настила, которые в свою очередь передают ее не главные балки.

Балки настила принимаем прокатными и располагаем с шагом “”.

Так как количество балок настила равняется n=8 то



Принимаем по таблице
1.1.2 Определение нагрузки на балки настила

Погонная нормативная нагрузка на балки настила



Погонная расчетная нагрузка



Где - собственный вес настила в ;

-коэффициент надежности по нагрузке от веса настила;

-шаг балок настила;

- коэффициент, учитывающий собственный вес балок настила.


Нормальный тип балочной клетки:


Собственный вес настила равен

где

-Плотность материала настила;

-толщина настила в метрах


1.1.3 Подбор балок настила

Вычисление максимального изгибающего момента



Вычисление максимальной поперечной силы



Определение требуемого момента сопротивления сечения

где

- коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций, принятый предварительно;

-расчетное сопротивление фасонного
По сортаменту прокатных двутавров подбираем необходимое сечение (ближайший номер профиля) у которого .

Выбираем двутавр 50Б1 у которого



Уточнение значения коэффициента по таблице 66 СНиП II.23-81x.



Коэффициенты c(cx), cy, n


Тип сечения

Схема сечения



Значения коэффициентов










c(cx)

cy

n при My = 0*

1



0,25

0,5

1,0

2,0

1,19

1,12

1,07

1,04



1,47



1,5


Следованельно принимаем
1.1.4 Проверка прочности балки настила

по нормальным напряжениям





следовательно прочность обеспечена

Вычисление недонапряжения



Экономичность сечения балки оценивается недонапряжением, которое не должно превышать 10%.



следовательно сечение запроектировано экономично.

Проверку прочности по касательным напряжениям в прокатных балках обычно не делают, так как она легко удовлетворяется из-за относительного большой толщины стенок двутавров.
1.1.5 Проверка жесткости балок настила

(по погонной нормативной нагрузке)

Проверка жесткости балки настила

где

-погонная нормативная нагрузка на балку настила;

-пролет балки настила;

-момент инерции сечения балки настила;

-предельный относительный прогиб балок настила.



следовательно жесткость обеспечена
1.1.6 Определение технико-экономического показателя

балочной клетки.

Определение примерной стоимости 1м2 балочной клетки

где

- стоимость 1м2 ж/б настила:

-толщина настила в ;

-коэффициент удорожания;

- стоимость балок настила, приведенная к 1м2 балочной клетеи:

- стоимость 1кг стали в руб.

-вес 1м длины балки настила, принимающийся по сортаменту






1.2 Усложненный тип балочной клетки

В усложненной балочной клетке нагрузка на главные балки передается со вспомогательных балок, которые располагаются с шагом .

Количество вспомогательных балок принимается четным

Определение шага второстепенных балок “

Так как количество балок настила равняется то



Определение шага балок настила “

Так как количество балок настила равняется то



Принимаем по таблице

Усложненный тип балочной клетки:

1.2.2 Определение нагрузки на балки настила

Погонная нормативная равномерно распределенная нагрузка



Погонная расчетная равномерно распределенная нагрузка



Собственный вес настила равен


1.2.3 Подбор балок настила

Вычисление максимального изгибающего момента



Вычисление максимальной поперечной силы



Определения требуемого момента сопротивления сечения



По сортаменту прокатных двутавров подбираем необходимое сечение

(ближайший номер профиля) у которого .

Выбираем двутавр 35Б2 у которого




Уточнение значения коэффициента по таблице 66 СНиП II-23-81x.



Следованельно принимаем
1.2.4 Проверка прочности балки настила

по нормальным напряжениям





следовательно прочность обеспечена

Вычисление недонапряжения



Экономичность сечения балки оценивается недонапряжением, которое не должно превышать 10%.



следовательно сечение запроектировано экономично.

Проверку прочности по касательным напряжениям в прокатных балках обычно не делают, так как она легко удовлетворяется из-за относительного большой толщины стенок двутавров.
1.2.5 Проверка жесткости балок настила

(по погонной нормативной нагрузке)

Проверка жесткости настила

где

-погонная нормативная нагрузка на балку настила;



следовательно жесткость обеспечена
1.2.6 Определение нагрузки на второстепенные балки

Погонная нормативная нагрузка на балки настила



Погонная расчетная нагрузка

где

-линейная плотность балки настила в усложненной балочной клетке (собственный вес 1 погонного метра профиля) в ;

- коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса балок.

Линейная плотность балки настила для двутавра 35Б2


1.2.7 Проектирование вспомогательной балки

Вычисление максимального изгибающего момента



Вычисление максимальной поперечной силы



Определения требуемого момента сопротивления сечения



По сортаменту прокатных двутавров подбираем необходимое сечение

(ближайший номер профиля) у которого .

Выбираем двутавр 50Ш4 у которого





Уточнение значения коэффициента по таблице 66 СНиП II-23-81x.



Следовательно принимаем
1.2.8 Проверка прочности вспомогательной балки

по нормальным напряжениям





следовательно прочность обеспечена

Вычисление недонапряжения



Экономичность сечения балки оценивается недонапряжением, которое не должно превышать 10%.



Проверку прочности по касательным напряжениям в прокатных балках обычно не делают, так как она легко удовлетворяется из-за относительного большой толщины стенок двутавров.
1.2.9 Проверка жесткости вспомогательных балок

(по погонной нормативной нагрузке)

Проверка жесткости настила

где

-погонная нормативная нагрузка на балку настила;



следовательно жесткость обеспечена
1.2.10 Проверка общей устойчивости вспомогательных балок в

середине пролета в зоне действия максимального изгибающего момента.

Сжатый пояс ВБ закреплен от перемещений балками настила, поэтому за расчетную длину следует принимать расстояние между балками настила “”. Устойчивость вспомогательных балок будет обеспечена и ее не требуется проверять, если

где

где

Предельное значение установлено в таблице 8х СНиП II-23-81х

-соответственно ширина и толщина сжатого пояса ВБ.

-расстояние между осями поясных листов



- коэффициент по п5.20 СНиП II-23-81x , так как в середине пролета и , то при учете развития пластических деформаций.

Эта формула применима при выполнении условий



Условие не выполняется следовательно принимаем =15



В зоне максимального момента в середине пролета ставим распорку, тогда



следовательно условие выполняется.


. 1.2.11 Определение технико-экономического показателя

балочной клетки.

Определение примерной стоимости 1м2 балочной клетки

где

-стоимость вспомгательных балок, приведенных к 1м2 балочной клетки

-вес 1м длины вспомогательной балки, принимающийся по сортаменту

-вес 1м длины балки настила, принимающийся по сортаменту









1.3 Сравнение вариантов и выбор типа балочной клетки:

1.Нормальный тип балочной клетки.

2.Усложненный тип балочной клетки.

Выбираем нормальный тип балочной клетки, так как он экономичнее и проще в изготовлении и монтаже.
2 Проектирование главной балки


2.1 Определение нагрузок.

Нагрузку на главную балку можно считать равномерно распределенной при передаче ее через 6 и более балок настила. Собственный вес главной балки принимается ориентировочно в размере 1-2% от нагрузки на нее. Рассматривается средняя ячейка балочной клетки.


Погонная нормативная нагрузка на главную балку в балочной клетке нормального типа:



Погонная расчетная нагрузка на главную балку в балочной клетке нормального типа:




2.2. Компоновка и подбор сечения главной балки
Вычисление максимального изгибающего момента



Вычисление максимальной поперечной силы





Определения требуемого момента сопротивления сечения

где

- зависит от класса стали; (для листового проката) первоначально принимается для толщины листа . принятый по таблице 51х СНиП II.23-81x.

Определяем высоту балки:

Устанавливают высоту главной балки исходя из трех условий:

1) наименьшего расхода металла - (экономичность);

2) требуемой жесткости балки -;

3) ограниченной строительной высоты конструкции перекрыти где

-конструктивный коэффициент;

-ориентировочная толщина стенки, определяемая по эмпирической формуле

где

- предварительно принимающаяся высота

;



Принимается по сортаменту .



2) где

-величина, обратная предельному относительному прогибу главной балки



3) Балка должна вписываться в заданную высоту конструкции перекрытия



В целях унификации конструкций балки устанавливается кратной .

Окончательно принимают высоту , близкую к оптимальной, но не меньше минимальной. Кроме того , балка должна вписываться в заданную строительную высоту конструкции перекрытия.

Принимаем первоначальную высоту главной балки

При поэтажной схеме сопряжения балок должно выполняться условие:



так как условие не выполняется то поэтажное сопряжение балок не подходит.

При схеме сопряжения балок с одном уровне должно выполняться условие



так как условие выполняется то принимается сопряжение балок в одном уровне.



Определение толщины стенки полки из двух условий:

1) прочность на срез



2) местной устойчивости без укрепления продольного ребра жесткости

где

, причем толщиной предварительно задаются ()

принимаем тогда



-расчетное сопротивление стали сдвигу







.

Принимаем

Размеры поясных листов определяют исходя из необходимой несущей способности балки.

Требуемый момент инерции сечения балки



Требуемый момент инерции поясных листов



Так как момент инерции поясных листов балки относительно ее нейтральной оси



то требуемая площадь сечения одного пояса будет равна



Поясные листы проектируются из широкополосной универсальной стали

(с учетом стандартной толщины и ширины ). При этом следует учитывать зависимость расчетного сопротивления от толщины листа. Толщину поясного листа обычно назначают в пределах , но не менее толщины стенки,

1) во избежании больших напряжений при сварке обычно принимают:



2) из условия обеспечения общей устойчивости балки ширина поясных листов принимается:



3) с учетом развития пластических деформаций, местная устойчивость будет обеспечена при выполнении основного условия

, но не более где

- расчетная ширина свеса сжатого пояса.

.

В 1-ом приближении тогда



Задаемся , тогда



Принимаем из универсальной стали пи ГОСТ 82-70*.

Проверка:





следовательно местная устойчивость обеспечена

Определение фактических геометрических характеристик сечения:

Момент инерции



где



Момент сопротивления



Уточнение значения коэффициента по таблице 66 СНиП II-23-81x.



Следовательно принимаем

Проверка прочности по нормальным напряжениям





следовательно прочность обеспечена

Вычисление недонапряжения



Экономичность сечения балки оценивается недонапряжением, которое не должно превышать 5%.



Проверяем несущую способность балки в области пластических деформаций, исходя из устойчивости стенки:





Условие обеспечено.

Экономичность сечения балки оценивается недонапряжением, которое не должно превышать 5%.



Такое недонапряжение допускается.

Сечение главной балки будет иметь вид:

Изменение сечения главной балки по длине.



Определение длины пояса уменьшенного сечения:



Принимаем

Место изменения сечения 1,5а так как а=2 м.

Определение изгибающий момент и поперечную силу на расстоянии х от опоры.




Уменьшенное сечение пояса принимают из условия прочности прямого стыкового шва на растяжение (в нижнем поясе). Причем расчетное сопротивление стыковых швов растяжению при физическом контроле качества шва , а при отсутствии физического контроля

Определение требуемого момента сопротивления сечения



Определение требуемого момента инерции сечения





Определение требуемой площади пояса уменьшенного сечения



Толщина пояса остается постоянной , а ширины определяют



Уменьшенный пояс принимается из широкополосной универсальной стали,

т. е. согласование с сортаментом



Принятый пояс должен удовлетворять требованиям



:

Все условия выполняются - Принимаем

Определение фактических характеристик уменьшенного сечения:





Проверяем прочность по растягивающим напряжениям в стыковом шве:



Следовательно прочность обеспечена.


2.3 Расстановка поперечных ребер. Проверка прочности

и жесткости главной балки.

В соответствии с п. 7.10. СНиП II-23-81x стенку балки следует укреплять поперечными ребрами жесткости при

Фактически

Расстояние между ребрами жесткости не должно превышать



Принимаем расстояние между ребрами жесткости т.е ребра жесткости ставятся под каждой балкой настила.

При подборе сечения с учетом пластических деформаций поперечные ребра ставятся (в пределах длины области учета пластических деформаций) под каждой балкой настила.

При равномерной нагрузке на балку эта область определяется:



Ширина выступающей части ребра должна быть для симметричного парного ребра



Ширина округляется до . Следовательно, принимаем



Определение толщины ребра



Размер согласуется с сортаментом .



Для пропуска поясных швов и снижения усадочных напряжений ребра должны иметь скосы (обычно размером по высоте и по ширине). Приваривание ребра к стенке сплошными швами минимальной толщины.

Проверка прочности опорного сечения на срез по максимальным касательным напряжениям выполняется по формуле:

где



- статический момент уменьшенного пол-усечения балки относительно нейтральной оси






Условие выполняется ?прочность на опоре обеспечена

Проверка на совместное действие нормальных и касательных напряжений, при которой определяется приведенное напряжение . По длине балки эту проверку делают в сечениях наиболее неблагоприятного сочетания изгибающих моментов и поперечных сил (в месте изменения сечения разрезной составной балки). Приведенное напряжение проверяется на уровне поясных швов.

где

-коэффициент, учитывающий развитие в стенке пластических деформаций;

где

-изгибающий момент и поперечная сила проверяемого сечения;

- статический момент уменьшенного сечения пояса относительно нейтральной оси










Условие выполняется.

Жесткость главной балки обеспечена, так как h=180см принято больше =179,53 см
2.4 Проверка общей устойчивости балки.

Общая устойчивость главной балки будет обеспечена и ее проверять не требуется при отношении расчетной длины балки (расстояние между точками сжатого пояса от поперечных смещений балками настила) к ширине сжатого пояса не более

где

где
Предельное значение установлено в таблице 8х СНиП II-23-81х

-соответственно ширина и толщина сжатого пояса Гл. Б.

-расстояние между осями поясных листов

1) В середине пролета главной балки, где допускается упруго-пластическая работа материала

- коэффициент по п5.20 СНиП II-23-81x , так как в середине пролета и , то при учете развития пластических деформаций.

Ширина сжатого пояса

Эта формула применима при выполнении условий

условие выполняется


следовательно условие выполняется.

2) В месте уменьшения сечения главной балки, где материал работает упруго



Ширина сжатого пояса

Эта формула применима при выполнении условий


т.к у балки отношение то в расчете принимается



следовательно условие выполняется.
2.5 Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки балки.

Расчет на устойчивость стенок балки симметричного сечения, укрепленных только поперечными ребрами жесткости, при отсутствии местного напряжения () и условной гибкости стенки следует выполнять по формуле

где

- сжимающее напряжение у расчетной границы стенки;

- Среднее касательное напряжение



;
и - среднее значение соответствующего момента и поперечной силы в пределах отсека при






Определение критических нормальных напряжений

где

;

- принимается по таблице 21 СНиП в зависимости от степени упругого защемления стенки в поясах, определяемой коэффициентом

где

- при непрерывном опирании плит на сжатый пояс;

- при прочих условиях



Принимаем значение по таблице



 0,8

1,0

2,0

4,0

6,0

10,0

 30

ccr

30,0

31,5

33,3

34,6

34,6

35,1

35,5




Определение критических касательныхх напряжений

где

- отношение большей стороны отсека к меньшей



где

- меньшая сторона отсека






условие выполняется
2.6 Расчет поясных швов.

Во избежаний больших усадочных напряжений поясные швы следует выполнять сплошными (непрерывными), одинаковой толщины по всей длине, используя автоматическую сварку, в положении «в лодочку». Сварочные материалы выбираются в зависимости от стали по таблице 55* СНиП:

Марка сварной проволоки по ГОСТ 2246-70*: Св-10НМА

Тип электрода по ГОСТ 9467-75: Э50

Характеристика материалов:


Определение расчетного сечения



Расчетное сечение проходит по металлу границы сплавления.

Определение требуемого катета сварного шва:

где

- при двусторонних швах;

- коэффициент глубины провара шва;

- расчетное сопротивление угловых швов условному срезу по границе сплавления;

- коэффициент условной работы шва, для принятого климатического района

- коэффициент условий работы конструкции



Принимаем минимально допустимый катет шва равный 6мм
2.7 Конструирование и расчет монтажного (укрупнительного) стыка на высокопрочных болтах.

Монтажный стык представляет собой сопряжение отдельных частей конструкций (отправочных элементов). Он необходим тогда, когда масса или размеры балки не позволяют перевезти и смонтировать ее целиком. Его располагают по середине пролета, что дает возможность использовать одинаковые отправочные марки. Все элементы балки при этом соединяются в одном сечении конструкции. Такой стык называется совмещенным или универсальным.

Расчет каждого элемента балки ведется раздельно, изгибающий момент распределяют между поясами и стенкой пропорционально их жесткости. Поперечная сила в середине пролета равна нулю.

Доля изгибающего момента, приходящегося на пояс

где

- момент инерции поясов балки




Доля изгибающего момента, приходящегося на стенку

где

- момент инерции сечение балки





Проверка определения моментов инерции



Проверка определения моментов



Принимаем болты М24, диаметр отверстия 26мм,

Задаемся сталью болта 40Х «селект».

Определяем несущую способность одного высокопрочного. болта в соединении, работающем на сдвиг:

где

- расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов

где

- принимается по таблице 61* СНиП в зависимости от диаметра резьбы и марки стали болта



- коэффициент трения, принимаемый по таблице 36* СНиП в зависимости от способа обработки соединяемых поверхностей; принимаем

газопламенный способ обработки двух поверхностей без консервации



- коэффициент надежности, принимаемый по таблице 36* СНиП в зависимости от способа обработки соединяемых поверхностей, способа регулировки натяжения болтов, характера нагрузки и разницы диаметров отверстий и болтов; регулировка натяжения болта по углу поворота гайки



- площадь нетто, определяемая по таблице 62* СНиП в зависимости от его диаметра



- коэффициент условной работы соединение, зависящий от количества болтов, и принимаемый равным



- количество поверхностей трения соединяемых элементов




2.7.1 Проектирование стыка поясов

Продольное усилие, приходящееся на один пояс



Определение количества болтов для прикрепления накладок к одному поясу по одну сторону стыка



Количество болтов принимается четным, так как их размещают симметрично относительно стенки балки

Принимается

При размещении высокопрочных болтов следует учитывать требования, приведенные в таблице 39 СНиП

а) расстояние между центрами болтов в любом направлении





б) расстояние от центра болта до края элемента





Размещение болтов по ширине сечения

Каждый пояс перекрывается тремя накладками. Ширина накладок с внутренней стороны пояса назначается на меньше свеса пояса (для пропускания поясных швов) и округляется до :

Принимается

Размещение болтов по ширине сечения

Размещение болтов по длине балки

Согласно пункту 11.14 СНиП ослабление сечения поясов балки и накладок с отверстиями под высокопрочные болты учитывается при статических нагрузках, если площадь сечения нетто составляет меньше площади брутто.

По краю стыка (сечение 1-1) должно выполняться условие:

где

- площадь брутто сечения полки



- площадь нетто сечения полки

где

- количество отверстий в сечении 1-1;



условие выполняется.
По краю стыка (сечение 2-2) должно выполняться условие

где

- площадь брутто накладок нетто (в сечении 2-2).



- толщина накладки предварительно принимается

принимается



условие выполняется.

Следовательно принимаем .

2.7.2 Проектирование стыка стенки.

Для стыка стенки принимают такие же высокопрочные болты, что и для стыка поясов.

Максимальное горизонтальное усилие от изгибающего момента, действующее на каждый крайний, наиболее нагруженный болт, равно

где

- число вертикальных рядов по одну сторону стыка:

Принимается

- коэффициент, зависящий от количества рядов болтов по вертикали определяется по таблице. Предварительно расстояние между крайними по высоте рядами болтов определяется



Определение коэффициента стыка



Определение по таблице количества рядов болтов по вертикали



Определение шага болтов



Принимается
Уточнение расстояния




Принимаем болты М24, диаметр отверстия 26мм. Предварительно задаемся толщиной накладки стенки главной балки:

При размещении высокопрочных болтов следует учитывать требования, приведенные в таблице 39 СНиП

а) расстояние между центрами болтов в любом направлении


или



б) расстояние от центра болта до края элемента



или



Проверка несущей способности стыка

где





условие выполняется.
2.8 Проектирование опорной части балки
При шарнирном соединении опорная реакция передается с балки на колонну через опорные ребра, которые ставятся в торце балки.
Опорные ребра надежно прилегают к стенке сварными швами, а торцы строгают, причем при таком конструктивном решении ось опорного ребра следует совмещать с осью полки колонны.
Размеры опорных ребер находятся из расчета на смятие их торцевой поверхности опорной реакцией балки

где

; - расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки)





Задаемся одним из размеров сечения опорных ребер



Так как: то



Принимаем

Определение фактической площади смятия



Из условия местной устойчивости ширина выступающей части ребра (от стенки до его края) не должна превышать

где





условие выполняется, проверка местной устойчивости обеспечена.

Выступающая вниз часть опорного ребра не должна превышать и обычно принимается



Вследствие недостаточных размеров ребер опорный участок балки может потерять устойчивость из плоскости балки, поэтому его рассчитывают на продольный изгиб как стойку с расчетной длиной, равной высоте стенки. В площадь сечения условного стержня включаются опорные ребра и примыкающие участки стенки шириной



Устойчивость опорного участка балки относительно оси проверяется по формуле

где


- коэффициент продольного изгиба стойки с гибкостью

где

- площадь сечения условного стержня;

- радиус инерции условного стержня относительно оси

; ;




Принимаем по таблице 72 СНиП:



условие выполняется

Опорные ребра привариваются к стенке балки полуавтоматической сваркой двусторонними швами. Катет углового шва определяется из условия, что расчетная длина флангового шва должна быть не более .

Марка сварной проволоки по ГОСТ 2246-70*: Св-08ГА

Характеристика материалов:



Определение расчетного сечения



Расчетное сечение проходит по металлу границы сплавления.

Определение требуемого катета сварного шва:

где

- при двусторонних швах;

- коэффициент глубины провара шва;

- расчетное сопротивление угловых швов условному срезу по границе сплавления;

- коэффициент условной работы шва, для принятого климатического района

- коэффициент условий работы конструкции


Принимаем минимально допустимый катет шва равный 7мм

Длина рабочей части шва не должна превышать высоту стенки балки:






условие выполняется.
3 Проектирование центрально-сжатой колонны

Система решетки ТР -треугольная(раскосная) система решетки; материал колонны С235; база колонны Ф - база с фрезерованным торцом.

Тип сечения колонны:
3.1 Проектирование стержня центрально-сжатой колонны.

Расчетные данные: С235; база с фрезерованным торцом; Н=7,2м; Qмах=2097,5кН.

Колонна - сквозная из двух швеллеров.



Вычисление требуемой площади поперечного сечения колонны

где

- коэффициент условий работы;

- коэффициент продольного изгиба принимается по таблице 72 СНиП в зависимости от и

- предварительно задаются т.к. то

принимаем по таблице



Расчетная длина колонны

где

- геометрическая длина колонны (от низа опорной плиты до низа главной балки). При соединении главной балки с колонной в одном уровне



- коэффициент приведения длины стержня в зависимости от схемы загружения и вида нагрузки




Определение требуемыq радиус инерции







В связи с отсутствием швеллеров с такой площадью

принимаем двутавр: 40Ш1;

;

;

;

;

;

;

;

;

.



 ?х=0,915

Проверка общей устойчивости колонны



Вычисление недонапряжения



Для раскосной колонны формула гибкости имеет вид:-



?1=28,3-для угла наклона раскоса =45; раскос L63X6, Аd1=7,28см2;

Определение требуемый радиус инерции





Принимаем b=с=41см








 проверку относительно свободной оси не делаем.
Расчет решетки сквозной колонны.

От действия условной поперечной силы в элементах решетки возникают осевые усилия Nd. Раскосы одного направления оказываются центрально сжатыми, другого - центрально растянутыми. В наиболее худшем положении - сжатые раскосы, поэтому требуется проверить их устойчивость:



Так как раскос крепится к ветви одной полкой и сжимающее усилие отклоняется от центра тяжести сечения, то:



где ?=45-угол наклона раскоса к поясам; k=2-количество плоскостей решетки;

Qfic-условная поперечная сила, которая может появиться от искривления стержня при продольном изгибе, эта сила принимается постоянной по всей длине стержня и определяется по формуле:



где ?-по таблицам в зависимости от ?ef;

?ef=12,5 проектирования стержня центрально сжатой колонны 

?=0,959

N=4614,5кН;





?-коэффициент продольного изгиба, определяется по таблицам в зависимости от гибкости раскоса ( где d-длина раскоса геометрическая=48 см).









условие выполняется, т.е. устойчивость обеспечена;

Определяем длины угловых швов, которыми уголки решетки приварены к ветвям колонны:

К планке привариваем полуавтоматической сваркой, в среде защитного газа, из сварочной проволоки СВ08Г2С









Выбираем min для расчета

Для равнополочных уголков принимаем

Принимаем

-по обушку катет шва 7мм

-по перу катет шва 4мм




Принимаем конструктивно





3.2Расчет оголовка колонны с опиранием сбоку.

Толщину опорной плиты принимают конструктивно в пределах 20-25мм

 принимаем

 принимаем


Высоту столика hст определяют исходя из условия размещения сварных угловых швов. Сварка принимается полуавтоматическая в среде защитного газа, положение «в лодочку», марка сварной проволоки по ГОСТ 2246-70, Св-08ГА.

Требуемая длина швов:

, где

;

Принимаем:

.

коэффициент 1,3 учитывает неравномерное давление балки на опорный столик;


принимаем hст=60см

Проверяем прочность стенки двутавра на срез:


Условие не выполняется


Тогда делаем вставку стенки


Принимаем


3.3.Проектирование опорной плиты.


База служит для передачи нагрузки от стержня колонны на фундамент.

База с фрезерованным торцом.

Для изготовления фундамента принимаем бетон класса B20.

Требуемая площадь опорной плиты:

, где

- расчетное сопротивление бетона смятию, где

- коэффициент, зависящий от класса бетона;

- призменная прочность бетона;

;

Принимаем

.

1. Определение требуемой площади опорной плиты

Площадь плиты определяется прочностью бетона на смятие



2. Назначение размеров плиты и

Плита проектируется прямоугольной, следовательно



3. Определение толщины плиты

Плита работает как пластина на упругом основании. В запас прочности изгибающий момент в плите определяется из рассмотрения трапециевидных участков как консолей.


Определение толщины опорной плиты


где

- напряжение на фундаменте







- площадь трапеции



- расстояние от центра тяжести трапеции до габарита колонны









- площадь трапеции



- расстояние от центра тяжести трапеции до габарита колонны






Условие прочности

где

Следовательно

Принимается .

; ;

;
При небольших свесах плиты, т.е. когда



плиту достаточно рассчитать как консоль.
При креплении фрезерованного стержня колонны к плите производится расчет на усилия, составляющие общего давления, для восприятия напряжений от случайных моментов и поперечных сил.

Сварка ручная

Тип электрода Э46А

Характеристика материалов:


Определение расчетного сечения



Расчетное сечение проходит по металлу шва.

где





Принимаем

Список литературы.

1. СНиП 2-23-81* Стальные конструкции. Нормы проектирования. –м:ЦИТП Госстроя СССР, 1990,-96с.

2. Металлические конструкции. Общий курс: учебник для вузов / под общ. ред. Е.И.Беленя – М: Стройиздат, 1986 г.

3. Расчет стальных конструкций: Справочное пособие, Я.М. Лихтарников и др. – Киев: Будивильник, 1984 г.

4. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Металлические конструкции» на тему «Балочная клетка», В.А.Кудрявцев.

Федеральное агентство по образованию
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации