Балочная клетка рабочей площадки

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Компоновка балочной клетки

2. Расчет и конструирование балки настила

Определение постоянной нормативной нагрузки от пола.

Размещено на http://www.allbest.ru/

gн - нормативная постоянная нагрузка от пола

gн= gнкирп+gнпеска+ gннаст

gнкирп = кир*tкир = 2000*0,12= 240кг/м2=2.16 кН/м2

gнпеска=пес*tпес=1800*0,03= 54кг/м2=0.60 кН/м2

gннаст =7850*0,012 = 78.5 кг/м2 = 0,94 кН/м2

gн = 2.16+ 0,6+0.94 = 3.7кН/м2 gн = 2.16+ 0,6+1.1 = 3,82кН/м2

Определение нормативной погонной нагрузки на балку настила.

qн = (gH + PH)*a*n

n = 0,95 - коэффициент надежности по назначению.

q1н = (3.7 + 27)*0,5*0,95 = 14,58 кН/м

q2н = (3,82+ 27)*1,25*0,95 = 36,6 кН/м

3. Определение расчетной погонной нагрузки на балку настила

q = (gH*f1 + PH*f2)*a*n

f1 = 1,1; f2 = 1,2 - коэффициенты надежности по нагрузке

q1 = (3,7*1,1 + 27*1,2)*0,5*0,95 =17,32 кН/м

q2 = (3,82*1,1 + 27*1,2)*1,0*0,95 = =43,46 кН/м

Определение максимального расчетного изгибающего момента.

Предварительный подбор сечения балки



По сортаменту принимаем:
I № 20а с Wx = 203 cм3 m=22,7кг	I № 30а с Wx = 518 cм3 m=39,2кг
Общая масса балок настила:
22,7*25*24 = 567,5 кг	39,2*5= 392,0 кг

Для дальнейшей разработки принимаем 1 вариант компоновки балочной клетки с а = 1,25 м.

Ix = 7780 cm4

Sx= 292 cm3

tw = 10 mm = 0,14 m

Проверка подобранного сечения.

1 гр. ПС

Проверка максимальных нормальных напряжений:

недонапряжение 11,33 < 30%

4. Проверка максимальных касательных напряжений

Проверка общей устойчивости не требуется, т.к. верхний сжатый пояс балки развязан настилом.

Проверка местной устойчивости элементов балки не требуется, т.к. она обеспечивается сортаментом.

2 гр. ПС

Проверка местной устойчивости элементов балки не требуется, т.к. она обеспечивается сортаментом.

5. Расчет и конструирование главной балки

L = 12,5 м - пролет главных балок

В= l = 5 м - шаг главных балок

gн = 3,8 кН/м2 - постоянная нормативная нагрузка

Рн = 27 кН/м2 - временная нормативная нагрузка

f1 = 1,1; f2 = 1,2 - коэффициенты надежности по нагрузке

- предельный относительный прогиб

материал балки - сталь 245

Определение погонной нагрузки

нормативной - qн

n = 0,95 - коэффициент надежности по назначению

qн = (3,82+227)*5,0*0,95 = 146,40 кн/м

расчетной - q

q = (3,82*1,1+27*1,2)*5,0*0,95 = 173,86 кН/м

Определение максимальных усилий в балке

максимальный расчетный изгибающий момент



= 1,03 - коэффициент учитывающий собственный вес балки

максимальный нормативный изгибающий момент

максимальная поперечная сила

Подбор и компоновка сечения главной балки

Материал балки работает в упругой зоне

Ry = 24 кН/см2 - расчетное сопротивление по пределу текучести

с = 1,0 - коэффициент условий работы



6. Определение высоты балки

Оптимальная высота балки - это такая высота балки, при которой масса балки минимальна.

k = 1,2 - для сварных балок

h = (1/10)L= 1/10 * 12,5 = 1,25 м

tw = 7+3h = 7+3*1,25 = 10,75 мм

принимаю tw = 10 мм

Минимальная высота балки - это такая высота, при которой прогиб балки максимально-возможный, т.е. равный допустимому

Принимаем высоту балки h = 140 см.

7. Компоновка поясов балки

Принимаю tf = 24мм = 2,4 см

hw = h - 2tf = 140 - 2*2,4 = 135,2 см

hf = h - tf = 140 - 2,4 = 137,6 см

Ix = I2f + Iw, где

Iх - момент инерции сечения балки

I2f - момент инерции поясов

Iw - момент инерции стенки

I2f = 1020124 -222373,59= 797750,41 cm4



Конструктивные требования

1) bf = (1/3 - 1/5)h - условие общей устойчивости

35см<37cм

2) - технологическое требование

3) bf 180 мм - монтажное требование

bf = 370 мм > 180 мм

Фактические геометрические характеристики



8. Изменение сечения балки по длине

x = 1/6 l = 1/6*12,5 = 2,08 м

Определение М1 и Q1 в местах изменения сечения

Определение W'х,тр - требуемого момента сопротивления уменьшенного сечения

принимаем b'f = 15 см

Конструктивные требования

b'f = 190 мм > 180 мм

принимаем b'f = 19 см

Фактические геометрические характеристики

Ширина ребер жесткости:

Принимаем bp = 85 мм

Принимаем tp = 6 мм

Проверка подобранных сечений главной балки

1 гр. ПС

Проверка прочности

Проверка максимальных нормальных напряжений (в середине балки по длине, в основном сечении)

Проверка максимальных касательных напряжений (на опорах в уменьшенном сечении)

Проверка приведенных напряжений

loc = 0, следовательно ef определяется в месте изменения сечения балки

, где

1- нормальное напряжение в стенке на уровне поясного шва.

1 - касательное напряжение в стенке на уровне поясного шва.

Размещено на http://www.allbest.ru/

конструирование несущий балка пол

9. Проверка общей устойчивости балки

Если соблюдается условие , то общая устойчивость балки обеспечена.

3,38<24,68 - общая устойчивость главной балки обеспечена

Проверка местной устойчивости полки

Размещено на http://www.allbest.ru/

bef - ширина свеса полки

, но не более

6,72 < 14,8 - местная устойчивость полки обеспечена

Проверка местной устойчивости стенки

4,26 > 3,2 - необходима постановка поперечных ребер жесткости.

Принимаем шаг ребер жесткости равный шагу балок настила 2 м

необходима проверка местной устойчивости стенки на совместное действие и напряжений.

- условие местной устойчивости стенки

ссr = 34

Узел 1: опорный узел главной балки.

Расчет опорного ребра на смятие

bоп.р.= bf'=19 см - ширина опорного ребра

N = 1119 кН

Условие прочности на смятие опорного ребра:

Rp = Ru = 360 МПа = 36 кН/см2

По сортаменту принимаю tоп.р. = 18 мм

Расчет сварных швов

, где

Rwf - расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва

wf - коэффициент условий работы шва

с - коэффициент условий работы конструкции

lw - расчетная длина шва

f - коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали с пределом текучести до 580 МПа по табл. 34 СНиПа II-23-81*

Принимаю полуавтоматическую сварку, сварочный материал Св-08А, Rwf = 180 МПа.

Определяю менее прочное сечение шва

Rwf*f = 180*0,7 = 126 МПа

Rwz*z = 0,45*370*1 = 166,5 МПа

В дальнейшем расчет угловых швов веду по металлу шва.

Принимаю

lw = 85kff

Принимаю kf = 1,0 см

Монтажный узел главной балки должен быть решен на высокопрочных болтах, одинаковых для полок и стенки.

Узел 2: Монтажный узел

Принимаем:

dб = 24 мм - диаметр ВП болтов.

Марка стали: 40Х «селект»

Способ обработки поверхности - газопламенный 2-х поверхностей без консервации

Определяем несущую способность соединения, стянутого одним ВП болтом:

Rbh = 0,7Rbш = 0,7*110 = 77 kH/cm2

= 0,42

n = 1,2

Аbn = 3,52 см2

b = 1,0 , (при n 10)

Определим количество болтов в полустыке:

Принимаю 24 болта.

hmax = 135,2 - 2*9,1 = 117 cм

Принимаю k=7 - количество болтов в 1-ом вертикальном ряду при 2-х рядном расположении болтов в полустыке.

Согласовываю расстояние между болтами:

a = 2,5dотв = 2,5*27 = 67,5мм

Принимаю 70мм.

b = 2dотв = 2*27 = 54мм

Принимаю 55мм.

lhf = 2(2*55+5*70)+4 = 924мм = 94 см

lhw = 104+3*2,7 = 112,1cм = 112 см

bh = 2(2*55+70)+4 = 364мм = 37 см

Узел 3: узел сопряжения главной балки и балки настила

Назначаю диаметр болтов 20 мм, класс прочности 4.8

Определяю несущую способность одного болта:

по срезу:

по смятию:

Определяю количество болтов в полустыке:

Принимаю 2 болта.

Согласовываю расстояние между болтами:

а ? 2,5dотв = 2,5*2,4 = 6см = 60мм

Проверяем прочность стенки балки от действия поперечной силы:

Расчет колонн сплошного сечения

Составление расчетной схемы



Н - отметка пола 1-го этажа

hг.б. - высота главной балки

hз - глубина заделки колонны

hз = (0,81) м, принимаю 0,8 м.

l - геометрическая длинна колонны

l = Н + hз + hг.б. = 8,5+0,8-1,4 = 7,9 м

Определение расчетных длин:

lx = ly = l*;

= 0,7

lx = ly = 5,6*0,7 = 5,53 м

Определение нагрузки, действующей на колонну

Предварительный подбор и компоновка сечения

Условие устойчивости:



с = 1

min = (0,70,9) - коэффициент продольного изгиба, принимаем min = 0,8

В оптимальном сечении:

А2f 0,8Атр = 0,8* = 93.2 см2

Аw 0,2Атр = 0,2* =23,3 см2

гибкость колонны относительно оси Х-Х

гибкость колонны относительно оси Y-Y

ix = xh; iy = yb

x, y - коэффициент пропорциональности между радиусами инерции и соответствующими геометрическими размерами.

Для сварного двутавра:

Размещено на http://www.allbest.ru/

x, = 0,42;

y =0,24

Для равноустойчивой колонны: х = у = 60 (при min = 0,8 и Ry = 240 МПа)

Принимаю h = b = 38 см.

, принимаю 16 мм

, принимаю 8 мм

Размещено на http://www.allbest.ru/

Конструктивные требования:

tf = 10 40 мм: 10 мм < 16 мм < 40 мм

tw = 6 16 мм: 6 мм < 8 мм < 16 мм

Определение геометрических характеристик:

Проверка подобранного сечения

Проверка устойчивости относительно оси Y-Y

y f(y)

y = 0,825

Проверка местной устойчивости полки

Размещено на http://www.allbest.ru/

9,75 < 15,9 местная устойчивость полки обеспечена.

Проверка местной устойчивости стенки

w [w]

43,5 50,2 местная устойчивость стенки обеспечена.

Расчет базы колонны

1. Расчет опорной плиты.

Определение размеров опорной плиты в плане:

Площадь опорной плиты определяется из условия прочности материала фундамента.

Принимаю для фундамента бетон класса В10 с Rпр = 6 МПа

В = b + 2tтр + 2C = 38 + 2*1,0 + 2*5,0 = 50 см

L = A / B = 3106 / 50 = 62,12 см

Принимаю L = 63 см

Фактическая площадь опорной плиты:

А оп.пл = 63*50,0 = 3150 см

Определение толщины опорной плиты.

qб = б*1см = 0,67 * 1см = 0,71 кН/см

Система траверс и стержня колонны делит плиту на 3 типа участков.

Участок 1 - консольный:

Участок 2 - опертый по 4 сторонам:

М2 = qб*a12*

М2 = 0,71*18,62*0,095 = 22,05 кН*см

Участок 3 - опертый по 3 сторонам:

М3 = qб*362*

М3 = 0,71*382*0,067 = 66,7 кН*см

Делим участок 3 ребром на 2 равных участка:

М'3 = qб*142*

М'3 = 0,71*142*0,104 = 14,06 кН*см

Сравнивая моменты М1, М2, М'3 выбираем Mmax = М1 = 22,05 кН*см



с = 1,2 для опорной плиты

Принимаю толщины опорной плиты 22 мм.

Конструктивные требования:

tоп.пл = (20 40) мм 20 < 22 <40.

Расчет траверсы

Определение высоты траверсы:

Принимаю hтр = 38 см

Проверка прочности траверсы:

Проверку прочности траверсы производим в месте крепления траверсы к ветви колонны. qтр - погонная нагрузка на траверсу

 кН/см

Приведенное напряжение в траверсе:

1,15Ryc = 1,15*24*1 = 27,6 кН/см2

10,2 кН/см2 < 27,6 кН/см2

Анкерные болты принимаем конструктивно d = 24 мм

Расчет оголовка колонны

Опирание главных балок на колонну сбоку

tоп.ст. = tоп.л. + (15 20 мм) = 22+20 = 42 мм

Принимаю 42 мм

Чтобы уменьшить высоту опорного столика принимаю 2 сварных шва:



Принимаю hоп.ст = 39 см

Список литературы

1. Металлические конструкции / под общей редакцией Е.И. Беленя. М.: Стройиздат, 1986.

2. СНиП II-23-81*. Нормы проектирования. Стальные конструкции.

3. М/у к выполнению курсового проекта по курсу «Металлические конструкции - Расчет и конструирование основных несущих конструкций стальной балочной площадки» УПИ 1991.

Размещено на Allbest.ru