Министерство образования и науки Российской Федерации
Дальневосточный Федеральный Университет
Строительный институт
Кафедра строительных конструкций и материалов
Курсовая работа
по дисциплине
металлические конструкции
на тему:
Конструирование элементов балочной клетки
Выполнил:
Студент
группы С-8933
Фенькив С.С.
Проверила:
Лесная В.И.
Владивосток
2011
1. Компоновка балочной клетки.. 3
1.2 Определение шага вспомогательных балок и балок настила. 3
1.3 Расчёт листового несущего настила. 3
2. Расчёт прокатных балок балочной клетки усложненного типа.. 4
2.1.1 Определение нагрузки на балку настила. 4
2.1.2 Определение внутренних усилий в балке настила. 4
2.1.3 Подбор сечения балки настила. 4
2.1.4 Проверки прочности и жёсткости принятого сечения балки настила. 4
2.2 Расчёт вспомогательных балок. 5
2.2.1 Определение нагрузки на вспомогательную балку.5
2.2.2 Определение внутренних усилий вспомогательной балки. Подбор сечения. 5
2.2.3 Проверка прочности и жёсткости принятого сечения. 6
3. Расчёт прокатных балок балочной клетки нормального типа.. 7
3.1.1 Определение нагрузки на балку настила. 7
3.1.2 Определение внутренних усилий в балке настила. 7
3.1.3 Подбор сечения балки настила. 7
3.1.4 Проверки прочности и жёсткости принятого сечения балки настила. 8
4. Расчёт и конструирование сварных составных балок.. 8
4.2 Определение внутренних усилий в главной балке. 9
4.3 Подбор сечения главной балки.. 9
4.4 Изменение сечения главной балки по длине. 11
4.4.1 Проверка прочности по касательным напряжениям на опоре. 13
4.6 Проверка общей устойчивости главной балки.. 13
4.7 Проверка местной устойчивости стенки и конструирование ребер жесткости.. 14
4.8 Расчет опорного ребра главной балки.. 14
4.9 Укрупнительные стыки балок. 15
4.9.1Конструирование стыка на монтажной сварке.15
4.9.2 Расчет укрупнительного стыка на высокопрочных болтах. 16
4.9.3 Расчет крепления вспомогательной балки к главной балке. 18
5. Расчет и конструирование колонны... 18
5.1 Расчетная схема. Расчетная длина.. 19
5.2 Подбор составного сечения стержня колонны.19
5.3 Расчет оголовка колонны. 21
Список используемой литературы... 26
Исходные данные:
Тип балочной клетки и тип сопряжения балок: усложнённый, пониженное сопряжение
Шаг колонн в продольном направлении А =12 м.
Шаг колонн в поперечном направлении В =6 м.
Габариты площадки в плане 2Ах2Б
Полезная равномерно распределённая нагрузка Р = 14 кН/м2
Материал конструкций: сталь марки ВСт3Кп (С245) ГОСТ 277 72-88
Балочной клеткой называется система несущих балок с уложенным по ним настилом.
Различаются три типа балочной клетки: упрощённый, нормальный и усложнённый.
Выбор типа балочной клетки связан с вопросом о сопряжении балок между собой по высоте. В связи с этим различают следующие опирания балок – этажное, в одном уровне, пониженное.
Основные размеры рабочей площадки в плане и по высоте здания обычно оговариваются в технологическом задании на проектирование, исходя из требований размещения оборудования и функционального процесса.
В балочной клетке усложнённого типа балки настила устанавливаются на вспомогательные (второстепенные) балки, опирающиеся на главные балки.
На балки настила укладывается настил, обычно стальной. Главные балки опираются на колонны и располагаются вдоль больших расстояний между колоннами.
Принимаем шаг вспомогательных балок при А=1200 см, а=200 см.
Принимаем толщину настила tн=0,8 см.
Выбираем шаг балок настила при В=600 см, b=100 см.
Принимаем длину настила lн=100 см (в пределах 10 см)
Собственный вес 1м2 настила равен qн=62,8 кг или 0, 628кН/м2
По статической схеме балки в системе балочной клетки принимаются разрезными, шарнирно опёртыми.
По типу сечения балки настила и вспомогательные балки, как правило, выполняют из прокатных двутавров по ГОСТ 8239-72*.
qнбн = (P+qн)∙b=(14+0,628) = 14,628 кН/м = 0,146 кН/см
qрбн = (P∙γf1 +qн∙γf2)∙b=(14∙1,2+0,628∙1,05) = 17,4594 кН/м = 0,175 кН/см
По СНиП II-23-81*:
Марка стали (С245)
Ry=230 МПа – расчётное сопротивление стали
Ru=350 МПа
γc=1
=35,19 см3с=1,1 – коэффициент, учитывающий возможность развития пластических деформаций
По сортаменту подбираем двутавр № 10* с расчётными характеристиками:
Wx=39,7 см3, Jx=198 см4, h=10 см, b=5,5см; d=0,45 см, t=0,72 см, gбн=9,46 кг/м
Проверяем прочность принятого сечения балки на действие нормальных напряжений
σ=
=20,39 кН/см2 < Ry∙γc=23 – условие выполненоПроверяем жёсткость:
0,0037 < 0,004 – условие выполнено.Окончательно принимаем для балки настила I №10* (по ГОСТ 8239-72*)
Вес балки настила
Gбн=0,0946∙2=0,1892 кН
Нормативное значение сосредоточенной силы, передаваемой балками настила на вспомогательную балку
0,14628∙200+0,1892 = 29,446 кНРис. 2.2.1 К определению нагрузки на вспомогательную балку.
Эквивалентная равномерно распределённая нормативная нагрузка:
= =0,29446 кН/смРасчётное значение сосредоточенной силы на вспомогательную балку
0,174595∙200+0,1892∙1,05=35,118 кНЭквивалентная равномерно распределённая расчётная нагрузка
= =0,35118 кН/смТребуемый момент сопротивления
=643,36 см3Подбираем двутавр №36 с расчётными характеристиками:
Wx=743 см3, Jx=13380 см4, h=36 см, b=14,5 см, d=0,75 см, t=1,23 см, gвб=48,6 кг/м
Проверка прочности
σ=
=19,92 кН/см2 < Ry∙γc=23 – условие выполнено