Реферати українською » Строительство » Розрахунок і конструювання балкової клітки


Реферат Розрахунок і конструювання балкової клітки

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Федеральне агентство за освітою

Державне освітнє установа

вищого професійної освіти

Тверській державний технічний університет

Кафедра «Конструкції і споруди»

Курсова робота

По дисципліни «Металеві конструкції»

На тему: «Розрахунок і конструюваннябалочной клітини»

>Виполнил

студентИДПО

групиПГС-30-08

Прийняв: Горшков А.В

Твер 2011 р.


Вихідні дані

За нормального типібалочной клітини навантаження від настилу покриття передаються на балки настилу, які спираються на головні балки. Крок головних балок дорівнює прольоту балок настилу. Усі які мають елементибалочной клітини мають поєднання щодо одного рівні.

Марка стали для балок настилу і головне балокС275 з розрахунковим опором Ry=2750кгс/см2, колонамС235 з розрахунковим опором Ry=2350кгс/см2.

По таблиці 55*СНиП -23-81* «Сталеві конструкції» вибираємо зварювання: приймаємо електродЭ42 по ГОСТ 9467-75*, зварювальну дрітСв-08А по ГОСТ 2246-70* і флюсАН-348-А по ГОСТ 9087-81*.

По таблиці 61*СНиП -23-81* «Сталеві конструкції» підбираємовисокопрочние болти діаметром 24 мм,морка стали по ГОСТ 4543-77*40Х «>селект», R>bun=11500кгс/см2.


1. Вибір схемибалочной клітини, і добір перерізу балок настилу та допоміжних балок (ускладнена компонування)

1.1 Варіант 1 – проліт балки настилу 8 м, крок балок 2 м

>Рис. 1

Приймаємо залізобетонний настил завтовшкиtн=0.1 метрів і щільністю залізобетону=2500 кг/.

Тимчасова навантаження задана

Навантаження від власної ваги залізобетонного настилу становитиме:

Виділяємо вантажну площа на 1 балку настилу (рис. 1).

Нормативне значення навантаження, діючої на балку настилу

Де a – крок балок настилу;

B – проліт балки настилу.

Розрахунковий значення навантаження, діючої на балку настилу

;

Де ж і - коефіцієнти надійності за навантаженням для тимчасової навантаження і залізобетонного настилу (>СНиП 2.01.07-85*).

Максимальнийизгибающий момент дорівнює

Максимальна поперечна сила

Розрахунок на міцністьразрезних балок суцільного перерізу зі сталі з межею плинності до 5400кгс/см2, несучих статичну навантаження, на вигині на одній із головних площин виконують за такою формулою

Дес1 – коефіцієнт, враховує розвиток пластичних деформацій в елементах конструкцій й залежний від форми перерізу;

 - розрахункове опір балки межею плинності;

 – коефіцієнт умов праці для суцільних прокатних балок, несучих статичну навантаження (СП 53-102-2004 табл. 1).

>Требуемий момент опору поперечного перерізу балки дорівнює

По сортаменту прокатних профілів (СТОАСЧМ 20-93) вибираємодвутавр № 45 з такими геометричними характеристиками

>Wx=1231 див3;

>Ix=27696 див4;

>Sx=708 див3;

>Р=66.5кг/м;

>d=0.9 див;

>b=16 див;

>h=45 див.

Значення дотичних напруг усеченииизгибаемого елемента повинні задовольняти умові

>Rs – розрахункове опір стали зрушеннюRs=0.58Ry=0.582750=1595кгс/см2 (СП 53-102-2004 табл. 2);

деSx – статичний моментсдвигаемой частини перерізу щодо нейтральній осі;

>Ix – момент інерції крутіння балки (>Ix=Sxhd);

>d – товщина стінки балки.

Умова виконується, отже опорні перерізу балок настилу задовольняють умові міцності по дотичним напругам.

Розрахунок за групою граничних станів дляизгибаемих елементів залежить від визначенні вертикального відносного прогину і порівняння його з нормованих.

Відносний прогиноднопролетной балки, навантаженої рівномірно розподіленої навантаженням

По таблиці 19СНиП 2.01.07-85* залежно від прольоту визначаємо критичний прогин. Для прольотуl=8м:

Умова виконується, тобто перетин балки настилу відповідає вимогам жорсткості.

Підрахуємо витрати електроенергії і вартість матеріалів з першого варіанті компонуваннябалочной клітини.

Витрата металу на 1 м2:

Витрата залізобетону 1 м20.1м=0.1 м3.

Вартість 1 м2 настилу:С=0.03325т10000р+0.1 м31000=432.5 р.


1.2 Варіант 2 - проліт балки настилу 8 м, крок балок 1.5 м

>Рис. 2

Приймаємо залізобетонний настил завтовшкиtн=0.1 метрів і щільністю залізобетону=2500 кг/.

Тимчасова навантаження задана

Навантаження від власної ваги залізобетонного настилу становитиме

Виділяємо вантажну площа на 1 балку настилу (рис. 2).

Нормативне значення навантаження, діючої на балку настилу

Розрахунковий значення навантаження, діючої на балку настилу


Максимальнийизгибающий момент дорівнює

Максимальна поперечна сила

>Требуемий момент опору поперечного перерізу балки дорівнює

По сортаменту прокатних профілів (СТОАСЧМ 20-93) вибираємодвутавр № 40 з такими геометричними характеристиками

>Wx=953 див3;

>Ix=19062 див4;

>Sx=545 див3;

>Р=57кг/м;

>d=0.83 див;

>b=15.5 див;

>h=40 див.

Значення дотичних напруг усеченииизгибаемого елемента повинні задовольняти умові

Умова виконується, отже опорні перерізу балок настилу задовольняють умові міцності по дотичним напругам.

Розрахунок за групою граничних станів дляизгибаемих елементів залежить від визначенні вертикального відносного прогину і порівняння його з нормованих.

Відносний прогиноднопролетной балки, навантаженої рівномірно розподіленої навантаженням

По таблиці 19СНиП 2.01.07-85* залежно від прольоту визначаємо критичний прогин. Для прольотуl=8м

Умова виконується, тобто перетин балки настилу відповідає вимогам жорсткості.

Підрахуємо витрата пального й вартість матеріалів за другого варіанту компонуваннябалочной клітини.

Витрата металу на 1 м2


Витрата залізобетону 1 м20.1м=0.1 м3.

Вартість 1 м2 настилу:С=0.038т10000р+0.1 м31000=480 р

1.3 Варіант 3 (ускладнена компонування) – проліт балок настилу 3 м, крок балок настилу 1.6 м, проліт допоміжних балок 8 м, крок допоміжних балок 3 м

>Рис. 3

Розрахунок балки настилу.

Приймаємо залізобетонний настил завтовшкиtн=0.1 метрів і щільністю залізобетону

>=2500 кг/

Тимчасова навантаження задана

Навантаження від власної ваги залізобетонного настилу становитиме


Виділяємо вантажну площа на 1 балку настилу (рис. 3).

Нормативне значення навантаження, діючої на балку настилу

Розрахунковий значення навантаження, діючої на балку настилу

Максимальнийизгибающий момент дорівнює

Максимальна поперечна сила

>Требуемий момент опору поперечного перерізу балки дорівнює

По сортаменту прокатних профілів (СТОАСЧМ 20-93) вибираємодвутавр № 18 з такими геометричними характеристиками:


>Wx=143 див3;

>Ix=1290 див4;

>Sx=81.4 див3;

>Р=18.4кг/м;

>d=0.51 див;

>b=9 див;

>h=18 див.

Значення дотичних напруг усеченииизгибаемого елемента повинні задовольняти умові

Умова виконується, отже опорні перерізу балок настилу задовольняють умові міцності по дотичним напругам.

Розрахунок за групою граничних станів дляизгибаемих елементів залежить від визначенні вертикального відносного прогину і порівняння його з нормованих.

Відносний прогиноднопролетной балки, навантаженої рівномірно розподіленої навантаженням

По таблиці 19СНиП 2.01.07-85* залежно від прольоту визначаємо критичний прогин. Для прольотуl=3м


Умова виконується, тобто перетин балки настилу відповідає вимогам жорсткості.

Розрахунок допоміжної балки.

>Рис. 4

Тимчасова навантаження задана

Навантаження від власної ваги залізобетонного настилу становитиме

Навантаження від балок настилу


де А – крок колон в подовжньому напрямі;

У – крок колон в поперечному напрямі;

Р – навантаження від 1 м балки настилу.

Виділяємо вантажну площа на 1 допоміжну балку (рис. 3).

Нормативне значення навантаження, діючої на балку настилу

Розрахунковий значення навантаження, діючої на балку настилу

Де - коефіцієнт надійності за навантаженням для металевих конструкцій (>СНиП 2.01.07-85*).

Максимальнийизгибающий момент дорівнює

Максимальна поперечна сила

>Требуемий момент опору поперечного перерізу балки дорівнює


По сортаменту прокатних профілів (СТОАСЧМ 20-93) вибираємодвутавр № 50 з такими геометричними характеристиками

>Wx=1598 див3;

>Ix=39727 див4;

>Sx=919 див3;

>Р=78.5кг/м;

>d=1 див;

>b=17 див;

>h=50 див.

Значення дотичних напруг усеченииизгибаемого елемента повинні задовольняти умові

Умова виконується, отже опорні перерізу балок настилу задовольняють умові міцності по дотичним напругам.

Розрахунок за групою граничних станів дляизгибаемих елементів залежить від визначенні вертикального відносного прогину і порівняння його з нормованих.

Відносний прогиноднопролетной балки, навантаженої рівномірно розподіленої навантаженням

По таблиці 19СНиП 2.01.07-85* залежно від прольоту визначаємо критичний прогин. Для прольотуl=8м

Умова виконується, тобто перетин балки настилу відповідає вимогам жорсткості.

Підрахуємо витрата пального й вартість матеріалів при третьому варіанті компонуваннябалочной клітини.

Витрата металу на 1 м2

ДеР1 іР2 – вагу 1 метри профілю балки настилу і допоміжної балки.

Витрата залізобетону 1 м20.1м=0.1 м3.

Вартість 1 м2 настилу:С=0.0377т10000р+0.1 м31000=477 р.

Отже найбільш економічним є 1 варіант компонуваннябалочной клітини.


2. Розрахунок і конструювання головною балки

Балки настилу спираються на головні балки рівномірно з кроком 2 метри, проліт головних балок становить 18 м. Отже, на головну балку діятимуть 9 зосереджених сил, приймемо їх як рівномірно розподілену навантаження.

>Рис. 5

Навантаження, діюча на головну балку включатиме у собі:

· Корисну навантаження;

· Власний вагу настилу;

· Власний вагу балок настилу;

· Власний вагу головною балки (1-2 % від навантаження її у).

Навантаження від балок настилу


Вага головною балки

Нормативне значення навантаження, діючої на головну балку

Розрахунковий значення навантаження, діючої на головну балку

Максимальнийизгибающий момент дорівнює

Максимальна поперечна сила

Внутрішні зусилля, що у головною балці настільки значні, що використання прокатних профілів виключено. Тому головне балка проектується складовою. Зазвичай, складові балки проектуються зварними, які перетин нагадує перетин прокатнихдвутавров: один вертикальний лист стали утворює стінкудвутавра, два горизонтальних аркуша утворюють його полки.

2.1 Визначення розмірів перерізу

Головна балка проектується змінного за довжиною перерізу. Визначальним в компонуванні перерізу головною балки є добір розмірів стінки балки – висоти і товщини. Висота головною балки, основну частину якої висота стінки, визначається з економічних міркувань, жорсткості балки та межі припустимої будівельної висоті конструкції перекриття. Кожен із перелічених чинників визначає оптимальне, мінімальне і забезпечити максимальне значення висоти балки. Товщина стінки балки також визначається кількома чинниками і має низку значень – мінімальне і, прийняте з умови роботи головною балки накасательние напруги, та раціональне, прийняте з економічних міркувань. Мінімальна висота стінки головною балки визначається з умови жорсткості балки з допомогою формули, сполучній момент опору перерізу W і момент інерції I

Де y – відстань від нейтральній осі перерізу до крайнього волокна.

Оскільки визначається мінімальне значення висоти, використовується мінімальне значення y

де - мінімальний необхідний момент інерції всього перерізу головною балки;

Wn, >min – мінімальний необхідний момент опору всього перерізу головною балки.

Мінімальний момент опору перерізу головною балки визначається з умови міцностіизгибаемих елементів відповідно до вимогами п. 5.12СНиП -23-81* «Сталеві конструкції»

Мінімальний момент інерції перерізу головною балки визначається з умови жорсткості відповідно до вимогою забезпечення припустимого відносного прогину балки, який головних балок робочих майданчиків виробничих будинків за відсутностікранових шляхів становить: (>Беленя Є.І. Металеві конструкції, табл. 3.3).

Мінімальна значення висоти головною балки

Оптимальна висота стінки балки визначається, виходячи з міркувань мінімізації маси балки. Формула визначення висоти стінки головною балки мінімуму маси балки має такий вигляд


де До – коефіцієнт, залежить від конструктивного оформлення балки, для зварних балокК=1.15;

Попередньо визначаємо висоту стінки

 – товщина стінки, орієнтовно приймаємо .

деw=150 – умовна гнучкість стінки (>Беленя Є.І. Металеві конструкції, табл. 7.2).

Максимальна висота стінки головною балки

ДеНстр – будівельна висота;

>tп – висота перекриття.

Висота балки повинна вписатися у задані габарити й можуть бути кратної модулю уніфікації 100 мм. Приймаємо висоту балкиhw=180 див.

Мінімальна товщина стінки головною балки визначається з умови його міцності під час роботи на зріз з допомогою формули

ДеRs=0.58Ry=0.582750=1595кгс/см2 (СП 53-102-2004 табл. 2);

h – прийнята висота балки.

Мінімальну товщину стінки, необхідну забезпечення місцевої стійкості головною балки без постановки подовжнього ребра жорсткості визначимо за такою формулою

Отже, відповідно до ГОСТу 19903-74*, приймаємо товщину стінки .

Перевіримо умовну гнучкість стінки головною балки

Дане значення потрапляє у діапазон3.5w6, що свідчить про виконанні умови.

Товщину аркуша полки головною балки приймаємо .

Повна висота головною балки дорівнюватиме

.

Ширіну аркуша головною балки визначаємо з необхідного значення площі перерізу полки. Формулу визначення площі перерізу однієї полки одержимо з формулиШтейнера, що дозволяє визначати моменти інерції складних перетинів щодо осей, не збігаються з нейтральній віссю всього перерізу. Через дрібниці значення моментом інерції перерізу полки щодо власної осі можнапредебречь, тоді формула визначення площі перерізу однієї полки набуде вигляду

Де – необхідний момент інерції однієї полки щодо нейтральній осі балки;

 – площа перерізу однієї полки;

h0 – відстань між власними осями полиць.

>Требуемий момент інерції перерізу головною балки

>Требуемий момент інерції стінки головною балки

>Требуемий момент інерції поясів головною балки

 

>Требуемая площа перерізу поясів балки

Де h0=hw+>t>f=180+2=182 див

Ширіну полки головною балки приймаємо за чинним сортаменту листової сталі (ГОСТ 19903-74*) з урахуванням прийнятої товщини аркуша" й призначається щонайменше необхідної площею перерізу полки

Ширіну полки беруть у діапазоні висоти балки, бо за буде істотно виявлятися нерівномірність розподілу напруг по ширині пояса, а при мала бічна жорсткість балки, що погіршує умови монтажу і загальну стійкість балки.

По ГОСТ 82-70 приймаємо листи 20*450 мм. . Умова виконується.

Площа перерізу полки А>f=245=90 див2.

З вимог місцевої стійкості, ставленнянеокаймленногосвеса пояса для її товщині обмежується під час роботи балки не більше пружних деформацій умовою

При розвитку пластичних деформацій умовою

Місцева стійкість пояса забезпечена.

>Определим геометричні характеристики перерізу головною балки

Перевірка перерізу на міцність

>Недонапряжение становитиме

Умова виконується, отже перетин головною балки задовольняє умовам перевірки по нормальним напругам.

2.2 Зміна перерізу балки за довжиною

Зміна перерізу головною балки за довжиною виробляємо з економічних міркувань, пов'язані з тим, що значення моментів, якими виробляється розрахунок перерізу, діють лише середині прольоту. Змінити перетин балки можна, зменшивши висоту чи товщину стінки, ширину чи товщину полки. У зварних балках найпоширеніше зменшення ширини полки, у своїй залишаються постійними висота і товщина стінки і товщина полки, що зручно і під час зварювання поясних аркушів друг з одним. Найвигідніший по витраті стали місце зміни перерізу поясіводнопролетной зварної балки перебуває в відстані 1/6 прольоту балки від опори.

Зусилля всечении, розташованому з відривом 3 м від опори перебувають по формулам

Площа зменшеного перерізу пояса приймається з умови міцності на розтягнення зварного шва,стикующего різні перерізу пояса. У разі стик розтягнутого пояса головною балки виконують прямим із ручною зварюванням без фізичного контролю за якістю.

М1 –изгибающий той час у місці зміни перерізу головною балки;

 - необхідний момент опору зміненого перерізу головною балки;

 - розрахункове опір зварного стикового шва межею плинності з фізичною контролем якості (СП 53-102-2004 табл. 4).

>Определим необхідні момент опору і його площа пояса

У цьому ширина пояса має відповідати наступним вимогам

Остаточно приймаємо пояс 240*20 мм по ГОСТ 82-70. Оскільки ми збільшили ширину поясів, місце зміни перерізу поясів можна пересунути далі 1/6 прольоту. Знаходимо цю крапку у зворотної послідовності

ПриймаємоХ=3.5 м.

Знаходимо геометричні характеристики зміненого перерізу:

Статичний моментполусечения балки


2.3 Перевірку міцності по дотичним напругам елементів,изгибаемих на одній із головних площин, виконуємо за такою формулою

Умови виконуються, отже, міцність балки по нормальним і дотичним напругам забезпечена.

Для стінки балки мало виконуватися умова

Де – нормальне напруження у серединної площині стінки;

> – дотичне напруга, сприймається стінкою.

Умова виконується, отже, міцність балки забезпечена.

2.4 Перевірка загальної стійкості

Перевірку загальної стійкості годі й проводити при за дотримання умови

Деl0 – відстань між осями балок настилу,h0 – відстань між осями поясних аркушів, оскільки=0 іс1=с.

У зміненомусечении

>=1 оскільки балка працює пружно.

Умови дотримуються, тому перевірку не проводимо.

2.5 Перевірка місцевої стійкості стінки

Перевірка й забезпечення місцевої стійкості стінки головною балки виконується залежно від значення умовної гнучкості стінки,

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація