Проектирование стальной балочной конструкции
Расчет настила для нормального типа компоновки балочной конструкции. Расчет балок настила для нормального типа компоновки балочной конструкции. Проверка общей устойчивости в месте максимального нормального напряжения. Расчет центрально-сжатой колонны.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.03.2013 |
| Размер файла | 95,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
(63041/339795,9)2+(66343.035/193719)2=0.3
0.3?0,95
стенка устойчива при отсутствии местных напряжений
б) для среднего отсека
x1=9.2(м); a=10.2(м); lгб=l=17(м);
Мс2=qx2(lгб - x2)/2=259,805*10.2(17-9.2)/2=9937.545(кН*м)
М22=qа2(lгб - а2)/2=259,805*10.2(17-10.2)/2=9010.04(кН*м)
Мm2= (Мс2+ М22)/2=(9937.545+9010.04)/2=9473.79(кН*м)
Qc2=q(lгб/2-x2)= 259,805 (17/2-9.2)=2598.05(кН)
Q22=q(lгб/2-a2)= 259,805 (17/2-10.2)=4416.68(кН)
Qm2= (Qc2+ Q22)/2= 2598.05+4416.68=3507.36(кН)
у= Мm2*hw/(Wф*h гб)=( 9473.79*2)/(0.042685*2,028)=21887,97(кН/м2)
ф=Qm2/(hw*tw)= 3507.36/(2*0,014)=12526,31(кН/м2)
проверка устойчивости
( у/ уcr )2 + (ф/ фcr)2 ?гC
(21887,97/339795,9)2+(12526,31/193719)2=0,5
0,5?0,95
4.3 Расчет опорного узла
Определим требуемую площадь одиночного опорного ребра из условия его работы на смятие
Ar=Qмах/Rр гC,
где гC =0,95 ;
Rр=355000(кН/м2)-расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (табл. 52.[1]).
Ar=0,0074(м2);
Выступающая вниз часть опорного ребра принимаем конструктивно а=15(мм).
Для торцевого ребра ширину можно принять br=0,6м,
tr=2* br=2*0,6=0,040(м)
по сортаменту принимаем tr=0,028(м)=28(мм).
Т.к. опорное ребро к стенке главной балки крепится на сварке, то в работу опорного ребра включается и часть стенки на длине:
S=0.65tw=0.65*0,014=0,26387(м)
Тогда площадь сечения опорного ребра равняется:
As=S*tw+br*tr=0,26387*0,014+0,6*0,040=0,01969 (м2)
Выполним проверку опорного участка балки на устойчивость из плоскости балки как условного опорного стержня:
у= Qмах/(As ц)<<RYгc
Jz=tr*br3/12=0,040*0,63/12=0,00072(м4)-момент инерции ребра;
iz= Jz/ As=0,00072/0,01969=0,1912(м)-радиус инерции;
л х= hw/iz=2/0,1912=10,45-гибкость ребра;
ц=0,987- коэф-т снижения напряжения при продольном изгибе (табл.72.[1])
у=2501,55/(0,987*0,01969)=128720(кН/м2)
RYгc=232750(кН/м2)
128720<232750 проверка сходится.
Произведем расчёт сварного шва соединяющее опорное ребро со стенкой главной балки:
kf=Qмах/(nRwfгwfгchw)
где n=2-число сварных швов,
Rwf=215000(кН/м2)-расчётная величина сопротивления углового шва
срезу (табл.56[1]).
гwf=0,85,-коэф-т условий работы сварного шва (п. 11.2[1]),
hw=2(м).
kf=2501,55/(2*215000*0,85*0,95*2)=0,0035(м)=3,5(мм).
Окончательно катет шва принимаем с учётом (табл.38[1]) kf=8мм
4.4 Расчет узла сопряжения балки настила с главной
Сопряжение балки настила с главной осуществляется болтами нормальной точности класса 5,6
Rbs=190000(кН/м2)-расчётное сопротивление болтов срезу (табл.58.[1]),
Rbp=430000(кН/м2)-расчётное сопротивление болтов смятию (табл.59.[1]),
Предварительно назначаем диаметр болтов db и диаметр отверстия для них d. Болты в соединении вставляют в отверстие на 2-3 мм больше диаметра болта, образованных продавливанием или сверлением отдельных элементах.
db=24(мм), d=27(мм)
Ans=3,52(см2)=0,000352(м2)-площадь сечения болта (табл. 62. [1])
Несущая способность одного болта проверяется на срез и смятие:
Nbs= Rbs гb Ans=190000*0,9*0,000352=60,192(кН),
Nbp= Rbp гb tmin db=430000*0,8*0,0128*0,024=105,65(кН),
гb -коэф-т условий работы болтового соединения (табл. 35. [1])
Nbs- Несущая способность одного болта на срез,
Nbp- Несущая способность одного болта на смятие,
tmin-минимальная толщина двух соединяемых деталей 12,8мм.
Опорная реакция распределяется на болты равномерно.Однако необходимо учитывать увеличение усилий в крайних болтах за счёт их частичного защемления. Усилие воспринимаемое болтами равно:
Fb=1,2 Ron ,
Ron -реакция опоры.
Ron =Q,
Ron =qlб.н./2=84,8*10/2=423(кН),
Fb=1,2*423=508(кН).
Определим число болтов:
n b= Fb/[Nbmin]=508/105,63=4,8=5
принимаем 5 болтов диаметром 24мм нормальной точности класса 5,6, отверстия под болты 27мм.
Проверяется ослабленное отверстиями сечение стенки балки на действие поперечной силы.
Определим площадь сечения стенки:
As=(hb-nd) tw=(0.6446-5*0,027)*0.0058=0.003(м2),
где hb=644,6(мм)=0,6446(м)-высота балки,
n=5-число болтов
d=27(мм)=0,027(м)-диаметр отверстий под болты
tw=0,0128(м)-толщина стенки балки
фв= Fb/As? RsгC
фв= Fb/As=508/0.003=169333(кН/м2)<1805000(кН/м2) - проверка сходится.
Несущая способность обеспечена.
5. Расчет центрально-сжатой колонны
Определим высоту колонны:
l=Hн-hстр=12,7-2,1=10,6(м);
Соединение колонны с фундаментом и с балкой шарнирное.
lef=мl; м=1;
lef=1*10,6=10,6(м);
Продольная сила действующая на клону:
N=2Q=2*2501,55=5003,1(кН);
Предварительно назначаем гибкость колоны относительно материальной оси
Х-Х
лх=80, по таблице 72 [1] определим коэф-т продольного изгиба ц=0,680 и находим требуемую площадь сечения колонны:
Атр=N/ Ry гC ц=5003,1/245000*1*0,680=0,03(м2);
Тогда
Атр1= Атр /2=0,03/2=0,015(м2) - площадь одного двутавра
Определим требуемый радиус инерции:
iтр= lef/лх=10,6/80=0,132(м)
По Атр1 и iтр из сортамента подбираем двутавр для сквозного сечения колонны.
Принимаем двутавр 35К1;
А1=138(см2)=0,0138(м2),
ix=15,1(см)=0,151(м),
Определим фактическое значение гибкость колоны
л х= lef/ ix=10,6/0,151=70,1<[л]=150;
[л]=150-предельная гибкость колонны (табл. 19.[1]),
по таблице 72 [1] определ-м коэф-т продольного изгиба цх=0,752;
Проверим напряжение:
у=N/ цх A<RyгC,
у=5003,1/(0,752*0,0276)=241052(кН/м2),
241052(кН/м2)<245000(кН/м2)-проверка сходится.
Для нахождения момента инерции относительно оси Y-Y из сортамента выписываем I1 и i1:
I1=10720(см4)=0,0001072(м4), i1=8,83(см)=0,083(м);
IY=2(I1+ А1b2/4)=2*(0,00010720+0,0138*0,452/4)=0,0016116(м4),
где b-расстояние между стенками двутавров,
b=150+2*175=500(мм)=0,5(м).
Расстояние м/д планками равно:
lb=л b i1,
где л b=25-30 гибкость ветви м/д планками.
lb=25*0,083=2,075(м), принимаем lb*=1(м)-10 планок.
Определим ширину планки:
hпл=(0,5-0,7)b=0,7*0,45=0,315(м)
bпл=2*50+150=250(мм)=0,25(м)
Толщину назначаем конструктивно :
tпл=20(мм)=0,02(м).
Определим фактическую гибкость ветви:
лb* = lb*/i1=1/0,083=12
Определим радиус инерции и гибкость относительно свободной оси Y-Y
iY= IY/А=0,0016116/0,0276=0,241(м)
лY= lef/iY=10,6/0,241=43,8
Определим приведенную гибкость колонны:
лпр= (лY)2+(лb*)2=43,82+122=45,4
После уточнения приведённой гибкости колонны по табл. 72. [1]
определяется цY=0,860 и проверяется напряжение
у=N/ цх A<RyгC,
у=N/ цх A=5003,1/(0,860*0.0276)=210781(кН/м2)
210781(кН/м2)<245000(кН/м2)
проверка сходится.
6. Расчет соединительных планок
Соединительные планки рассчитываются на воздействие условной поперечной силы Qfic, принимаемую по всей длине стержня и определяемую по формуле (стр. 12 [1]):
Qfic=7,15*10-6(2330-Е/RY)N/ц
где N-продольное усилие в составном стержне;
ц=цх=0,919-коэф-т продольного изгиба, принимаемый для составного стержня в плоскости соединяемых элементов
Qfic=7,15*10-6(2330-2,06*108/245000)*5003,1/0,919=56,7(кН),
Определим изгибающий момент и поперечную силу в местах прикрепления:
Мs= Qsl/2; Fs= Qsl/b;
где Qs=Qfic/2=28,35-условная поперечная сила приходящиеся на планку одной грани колонны.
Мs=28,35*1/2=14,1(кН м);
Fs=28,35*1/0,5=63(кН).
Момент сопротивления шва равен:
Wf=вf kflf2/6;
где вf =0,7 -(табл. 34.[1]), kf=0,008(м)-катет сварного шва (табл. 38. [1]),
lf=hпл =0,315(м)-длина сварного шва,
Wf=0,7*0,008*0,3152/6=0,0001(м3).
Напряжение в шве от действия изгибающего момента:
уf=Мs/Wf ? Rwf гwf гC,
Rwf =180000(кН/м2)- табл. 56. [1],
гwf =1-коэф-т работы сварного шва (п. 11.2.[1]),
уf=17,9/0,0001=141750(кН/м2),
Rwf гwf гC=153000(кН/м2),
141750(кН/м2)<153000(кН/м2), проверка сходится.
Касательное напряжение в сварном шве:
фf=Fs/Аwf ? Rwf гwf гC,
где Аwf =вf Кf lf=0,0017(м2)-площадь сварного шва,
фf=81,9/0,0017=46428(кН/м2)
46428(кН/м2) <153000(кН/ м2), проверка сходится.
Результирующее напряжение в сварном шве:
у=уf2+фf2? Rwzгwz гC,
где Rwz-расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу границы сплавления (табл. 3. [1]),
Rwz= 0,45 Run,
где Run=380000(кН/м2) временное сопротивление стали разрыву (табл. 51 [1])
Rwz=0,45*380000=171000(кН/м2)
гwz =0,85-коэф-т работы сварного шва (п. 11.2.[1]),
Rwzгwz гC=166500*0,85*1=141524(кН/м2),
у=1417502+464282=144150(кН/м2),
144150(кН/м2)<145350(кН/м2), проверка сходится.
7. Расчет и конструирование базы колонны
Определим ширину плиты:
В=h+2c+2ttr,
ttr=10-20(мм)-толщина траверса, примем ttr=20(мм)=0,02(м),
с=90-100(мм)-часть плиты выходящей за траверс, примем
с=100(мм)=0,1(м),
h=0,35(м)-ширина колонны,
мВ=0,35+0,2+0,04=0,59(м), принимаем В=0,6(м).
Определим высоту траверса, причем её высота должна быть:
300(мм)<htr<1500(мм):
htr= N0/ n kf вf гwzRwz
где n=4- число учитываемых швов; kf =0.008(м)
вf=0,7 - при ручной сварке;
Rwz=171000(кН/м2) - при ручной сварке электродами;
N0=N+Gк;
где N=2F-опорная реакция от главной балки,
Gк=2(10,6*0,68)=22,56(кН)-собственный вес колонны,
N0=5003,1+22,56=5025,66(кН),
htr=5003,1/(4*0,7*0,008*0,85*171000)=1,49(м),
0,3(м)<1,49(м)<1,5(м), проверка сходится.
Для нахождения длины плиты необходимо вычислить требуемую площадь плиты:
Аplтр=N0/ 1,5Rв,
где Rв=5,5(Мпа)=5500(кН/м2)-расчетное напряжение бетона осевому сжатию, принимаем по бетону В7.5,
Аplтр=5025,66/1,5*5500=0,609(м2),
Тогда длина плиты равна:
L=Аplтр/В=0,609/0,6=1,01(м), принимаем L=1,05(м).
Фактическая площадь равна:
Аplфак=В L=1,05*0,6=0,63(м2),
Определяем толщину плиты:
gpl=ув=N0/ Аplфак =5025,66/0,63=7977,2(кН/м2);
Плита работает на изгиб от равномерно распределенной нагрузки, равной gpl. Сварные швы соединяющие ветви колоны траверса с плитой разделяют плиту на ряд характерных участков.
участок 1-консольный
M1= gpl С2/2=7977,2*0,112/2=39,8(кН м);
участок 2-защищен по контору со всех сторон, для нахождения
изгибающего момента надо:
a/b=0,5/0,35=1.3,
где a-большая сторона,
b-меньшая сторона.
По отношению a/b=1.667 определяем по табл. 8.6 [2] б=0,067.
M2=бgpl b2=0,067*7977*0,352=65(кН м);
участок 3-опертый на 3-и стороны не проверяем, так как он имеет меньший консольный свес
M2=Ммах - следовательно по нему определяем толщину плиты.
Внутренний участок плиты оказался более нагруженным чем консольный, и по нему назначаем толщину плиты.
tpl=6Ммах/Ry гC=(6*65)/(24,5)=0,04(м)=40(мм)
принимаем tpl=40(мм).
Т.к. при расчете колонны принимали м=1, то необходимо 2 шт. фундаментных болтов. Анкерные болты назначаем конструктивно диаметром 20мм, глубина заделки 700мм (табл 5,6 Мандрикова).
Приварку колонны к плите выполняют конструктивными швами, kf=9(мм).
8. Конструирование оголовка
Определим высоту ребра оголовка.
hr=N/n вf kf Rwzгwz гC,
где n=4- число учитываемых швов;
kf =0.008(м)
вf=0,7 - при ручной сварке;
Rwz=166500 (кН/м2)-величина расчетного сопротивления углового шва срезу по металлу шва;
hr=5003,1/(4*0,7*0,008*166500*1*1)=1,24(м), принимаем hr=1,2(м).
Определим толщину ребра оголовка:
tr=N/lсм Rр,
где lсм=bnгл.б.+2 tplог=0,6+2*0,03=0,66(м)
Rр=33600 (кН/м2)-расчетное сопротивление смятию торцевой
поверхности (табл. 52.[1]);
bnгл.б=0,6(м)-ширина опорного ребра балки;
tplог=0,03(м)-толщина плиты оголовка колонны, назначается конструктивно;
tr=5003,1/(0,66*33600)=0,022(м)=22(мм), принимаем tr=22(мм);
Проверим ребро на срез:
ф=0,5N/2trhr? RS=0,58Ry,
ф=(0,5*5003,1)/(2*0,022*1,2)=47377(кН/м2);
RS=0,58Ry=0,58*245000=142100(кН/м2);
47377(кН/м2)<142100(кН/м2) проверка сходится.
Проверка швов по нормальным напряжениям:
у=N/kf ?lw? вf Rwzгwz гC ,
где ?lw=2*85,0+2(34,3-4)=23,03(м)-сумма длин швов ребра оголовка;
kf=0,008(м)
у=5003,1/(0,008*23,03)=30155(кН/м2);
вf Rwzгwz гC =0,7*0,85*166500*1=99067(кН/м2);
30155(кН/м2)<99067(кН/м2) проверка сходится.
Список используемой литературы
1.СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Нормы проектирования
2.Металлические конструкции: Учебник для вузов/Под ред. Е. И. Беленя. - 6-е изд. - М.: Стройиздат, 1986. - 560 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Рассмотрение монтажной схемы балочной площадки. Расчет балок настила с применением схемы балочной клетки нормального типа и расчетной схемой. Показ расчета центрально сжатой колонны и технические характеристики двутавров стальных горячекатаных полок.
контрольная работа [491,9 K], добавлен 09.02.2011Технико-экономическое сравнение вариантов различных типов балочной клетки: толщина настила, сечение балок настила и второстепенных балок. Проектирование сварной главной балки составного симметричного сечения. Расчет центрально-сжатой сквозной колонны.
курсовая работа [1016,9 K], добавлен 21.03.2011Выбор схемы балочной клетки, расчет настила. Проектирование и расчет главных балок, проверка прочности и общей устойчивости. Проектирование и расчет колонн. Определение продольной силы в колонне, выбор типа сечения. Расчет оголовка и базы колонны.
курсовая работа [928,8 K], добавлен 12.02.2011Компоновка балочной клетки, расчет стального настила, подбор сечений, проверки несущей способности, жесткости, общей устойчивости прокатных балок перекрытия балочной клетки. Расчет и конструирование центрально сжатой колонны, балки составного сечения.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 29.04.2015Подбор сечения балок: настила, главной, составной. Проверка их прочности, жесткости, общей и местной устойчивости. Расчет и конструирование узлов, соединений. Проектирование центрально-сжатой колонны и ее нижней опорной части. Выбор стали для конструкций.
курсовая работа [221,5 K], добавлен 27.11.2015Расчет балочной клети нормального и усложненного типов, определение расчетных усилий в ее сечениях. Проверка местной устойчивости поясных швов и опорного ребра, подбор типа сечения стержня сквозной колонны, расчет траверса оголовка базы внутренних плит.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 03.07.2011Суть компоновки балочных конструкций. Характеристика балочной клетки нормального и усложненного типа. Подбор, изменение сечения балки по длине, проверка прочности, устойчивости, прогиба. Конструирование промежуточных ребер жесткости, расчет поясных швов.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 22.01.2010Проверка прочности, общей устойчивости и прогиба сварной балки. Изменение сечения главной балки по длине. Расчет балочной клетки нормального типа. Проверка и обеспечение местной устойчивости балки. Подбор и расчет сечения колонны. Расчет ребер жесткости.
курсовая работа [700,4 K], добавлен 28.06.2015Расчет несущего настила балочной клетки. Расчет балочных клеток. Компоновка нормального типа балочной клетки. Учет развития пластических деформаций. Расчет балки настила и вспомогательной балки. Подбор сечения главной балки. Изменение сечения балки.
курсовая работа [336,5 K], добавлен 08.01.2016Расчёт пролётов балки, настила балочной площадки нормального и усложнённого типов. Проверка общей устойчивости вспомогательной балки. Определение расхода стали при различных вариантах компоновки площадки. Подбор и конструирование стержня сквозной колонны.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 16.09.2017