Курсовой проект - Проектирование конструкций балочной площадки - файл n1.doc

Курсовой проект - Проектирование конструкций балочной площадки
скачать (1887.8 kb.)
Доступные файлы (3):
n1.doc903kb.04.02.2010 20:30скачать
n2.bak
n3.dwg

n1.doc






Московский Государственный Строительный Университет

Кафедра металлических конструкций


Курсовая работа на тему:


Проектирование конструкций балочной площадки”

Студент:


Проверил:


Москва 2009г.

  1. Исходные данные

1. Шаг колонн в продольном направлении А, м: 14

2. Шаг колонн в поперечном направлении В, м: 6

3. Габариты в плане: 3Ах3В

4. Отметка верха настила, м: 7.5

5. Строительная высота перекрытия, м: не ограничена

6. Временная равномерно распределенная нагрузка- q, кН/м2: 24

7. Материал конструкций: – сталь С255

Фундаментов – бетон марки 200

8. Допустимый относительный прогиб настила: 1/150


  1. Cсхема балочной клетки



Для настила используем листы толщиной 10 мм. Шаг балок настила а=1м

Схема сопряжения балок





Примем tн=10 мм. Тогда lн=900 мм, а шаг балок настила a=1 м.

Выполняем расчет балок в следующей последовательности:



Предельный относительный прогиб для балок настила и вспомогательных


  1. Расчет балок настила


Определяем вес настила зная что 1 м2 стального листа толщиной 10 мм весит 78,5 кН = 7850 кг/м3.
Толщина настила – 10 мм

Вес настила: кН/м2


30,22кН/м2

25,28 кН/м2





По сортаменту находим такой двутавр, чтобы Wx Wтреб:

-принимаем двутавр № 33 (по ГОСТ 8239-89) Wx=597см3, Ix=9840 см4, вес

P=42.2 кг/м, h=330 мм, b=140 мм.

Проверяем прогиб по формуле:



см

Расход материала, кг/м2

кг/м2
Определим силу растягивающую настил:

кН/см;

Расчетная толщина углового шва, прикрепляющего настил к балкам,

Определим катет сварного шва:

см, принимаем КШ=5мм.


4. Расчет и конструирование главной балки

4.1. Расчетная схема. Расчетные нагрузки и усилия


Расчетная схема и усилие в главной балки
Высоту главной балки целесообразно назначить близко к оптимальной и кратной 100 мм при соблюдении условия Минимальная высота определяется из условия обеспечения предельного прогиба - не более при полном использовании расчетного сопротивления материала по формуле:



При расчете с учетом пластических деформаций hmin увеличивается умножением на коэффициент С1 . Оптимальная высота определяется по формуле:



При этом гибкость стенки целесообразно применять равной 120…150

( меньше значение при больших R), принимаем ;





Определяем расчетный изгибающий момент в середине пролета:



Поперечную силу на опоре:



Требуемы момент сопротивления:



Определяем оптимальную высоту балки, предварительно задав ее высоту 1,4 м, а толщина стенки 11,2 мм. Принимаем толщину стенки 12 мм



Минимальную высоту определяем по формуле:



Строительная высота – не ограничена.

Принимаем h=1,5 м, что больше hmin и hопт
4.2. Подбор сечения главной балки

Толщина стенки
Полагая, что tп=2см; hст=h-2 tп =150-22=146см; RS=145Па=14.5см 2 (для стали С25):

а)

б)

в)

Принимаем tст=12 мм. При этом 121,7, что незначительно отличается от принятого, поэтому пересчет hопт не требуется.
Определение требуемой площади поясов Аптр
Обеспечивающей необходимый момент инерции сечения по формулам:

а)

б) 311213,6 см 4

в)

2; где hп - принимаем на 2-3см меньше высоты балки. Принимаем пояса из листа (по ГОСТ 82-70*). При этом
Компоновка сечений с учетом рекомендаций
Желательно учитывать стандартную ширину и толщину листов широкополосной универсальной стали в соответствии с сортаментом, а также зависимость расчетного сопротивления R от толщины листа:
; ; ;

где Таким образом, все рекомендации выполнены.


Геометрические характеристики сечения




Проверка прочности:



Недонапряжение:

<5%

Проверки прогиба балки не требуется, т.к. принятая высота h=1,5м больше hmin=1,32м.

4.3.Изменение сечения главной балки
Изменение сечения выполняется без учета пластических деформаций за счет уменьшения ширины поясных листов на расстояние около 1/6 пролета от опоры. При этом следует учитывать следующие требования.

Принимаем место изме-нения сечения на рас-стоянии 2,5 м от опор.

Находим расчетное усилие:



Подбираем сечение, исходя из прочности стыкового шва нижнего пояса.

Требуемый момент сопротивления:

, где

Для выполнения стыка принята полуавтоматическая сварка без физического контроля качества шва.







Принимаем поясной лист 340х20 мм из толстолистовой стали по ГОСТ 19903-74*. Геометрические характеристики измененного сечения:

А1п=68 см 2





– статический момент пояса;

– статический момент половины сечения.
Проверка прочности по максимальным растягивающим напряжениям в точке А (по стыковому шву):
2<


Проверка прочности в месте изменения сечения по приведенным напряжениям на грани стенки (точки Б) (при этом м=0 и прив наибольшее):







Проверка прочности опорного сечения на срез (по максимальным касательным напряжениям в точке В):


Проверка прочности стенки на местное давление балок настила: F=25,28*5=126,4кН, здесь 25,28 кН/см2– погонная нагрузка на балку настила:

, где l0=b+2*tп; в – ширина полки балки настила (двутавр №33, b=140мм).

Таким образом, прочность принятого уменьшенного сечения главной балки обеспечена.
4.4. Проверка обеспеченности общей устойчивости балки.

Устойчивость балок проверять не требуется, если выполняются следующие условия:

При отсутствии пластических деформаций =1. В курсовом проекте пользуемся упрощенной формулой:

, где l0=100 см (шаг балок настила); b= 52см – ширина пояса

Нагрузка на главную балку передается через балки настила, закрепляющие главную балку в горизонтальном направлении и установленные с шагом 1м. Проверяем условие в середине пролета:

Следовательно, устойчивость балки проверять не требуется.

4.5. Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки.

Устойчивость сжатого пояса при отсутствии пластических деформаций обеспечивается выполнением условия:

;

1)



2)



Устойчивость полки выполнена.
Выбор расстояния между отсеками (ребрами жесткости)
условная гибкость стенки



Следовательно ; тогда, а292,8 см


Расстановка ребер жесткости
Ребра жесткости принимаем односторонние шириной:

111 мм, и толщиной: 8 мм

В отсеке №1 стенка работает в упругой стадии, и проверка устойчивости выполняется по формуле:

(=1)

Расчетные усилия приближенно принимаем по сечению х1=1500 мм





; 6,16 кН/см2





1,7; ; ;

10,0; 88,7; 29,35
Проверка устойчивости стенки отсека №2:



Устойчивость стенки обеспечена.
Расчетные усилия приближенно принимаем по сечению х2=3500 мм





; 6,16 кН/см2

;



1,7; ;

10,0; 88,7; 29,35
Проверка устойчивости стенки отсека №2:



Устойчивость стенки обеспечена.
4.6.Проверка прочности поясных швов

Поясные швы примем двусторонними, т.к. не выполняется несколько условий. Расчет выполняется для наиболее нагружаемого участка шва у опоры под балкой настила. Расчет выполняется для наиболее нагруженного участка шва у опоры под балкой настила.

Расчетные усилия на единицу длинны шва:

;

;


Сварка автоматическая, выполняется в положении в лодочку сварочной проволокой Св-08Г2С. Для этих условий и стали марки С275 по табл.4 и 5, находим: Rушсв=21,5 кН/см2, Rуссв=0,4537=16,65 кН/см2. По табл. 5: ш=1,1 и с=1,15. По табл. 6 принимаем минимальную толщину шва Кш=6 мм (при tп=20мм).

Проверка прочности шва:

1) ;

;

2) ;

;

Таким образом, минимально допустимая толщина шва достаточна по прочности.

4.7. Конструирование и расчет опорной части балки.

Ребро крепится к стенке полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Размер выступающей части опорного ребра принимаем 20мм. Из условия смятия находим:

; где Fоп=Qmax; Rсм,т=36 кН/см2 – смятие торцевой поверхности (табл.14 методички).

Принимаем ребро из листа 300х12 мм.

Площадь Ар=301,2=36 см 2  35.8 см 2;

В расчетное сечение стойки включается сечение ребра и примыкающие к нему участки стенки шириной:

;

;

Проверка на смятие: ; ;

Проверка устойчивости опорной части балки из плоскости балки, как стойки, нагруженной опорной реакцией Fоп:

; где Аопр+b1tст=36+23.071,2=63,7 см2;

Значение  определяем в зависимости от гибкости ; где:

;

; Тогда =0,954 (по интерполяции), тогда:

;

Проверяем местную устойчивость опорного ребра:

;

b0=(30-1,2)0,5=14,4см; ;



Подбираем размер катета швов по формуле: ;

Rушсв=21,5 кН/см2, Rуссв=16,65 кН/см2, ш=0,9 и с=1,05

Откуда:;

Проверку по металлу границы сплавления делать не нужно, т.к.

(4,2 4,3). Принимаем КШ=7мм.

4.8. Конструирование и расчет укрупнительного стыка балки.
Принимаем болты D=20 мм из стали 40Х «Селект», отверстия =23 мм. Тогда Rрвр=110 кН/см 2; 2,45 см 2 . Способ подготовки поверхности - газопламенный без консервации; способ регулирования натяжения - по углу поворота гайки. Для этих условий (таблица 18 прил.2) коэффициент трения =0,42; регулятор натяжения н=1,02.

Расчетное усилие на один болт: ;

77 кН/см2;

77,7 кН;

Стык поясов перекрываем накладками из стали С255 сечением 480х12 с наружной, и 2х220х12 с внутренней стороны поясов. При этом суммарная площадь сечения накладок Ан=110,4 см2, что несколько больше площади сечения поясов.

Усилие в поясах: ;

Требуемое количество болтов в стыке поясов: ;

Принимаем 16 болтов, и расставляем их в соответствии с требованиями таб. 20 прил.2.
Стык стенки перекрываем парными накладками из листа толщиной 10 мм. Болты ставим в двух вертикальных рядах с каждой стороны стыка на расстояние в ряду: а=100 мм.

В ряду 14 болтов. h мах=13х10=130 см.

Момент приходящийся на стенку:

;

Проверка прочности соединения на сдвиг:

< 155,4 кН


  1. Расчет и конструирование колонны

Сечение колонны принимаем сплошным в виде сварного двутавра. Концы колонны принимаем шарнирно - закрепленными.

Отметка верха колонны за вычетом толщины настила, высоты балок (настила и главной с учетом выступающей части опорного ребра) составляет: 7.5-0,01-0,33-1,5=5.66м.

Расчетная длинна колонны (=1): l0=l=1(5.66+0,6)=6.26м.

Усилие в колонне: N=21,011288=2601.8 кН;

Материал: сталь С255, лист t= 4-20мм,

Ry=24 кН/см 2;

Задаемся =70:

тогда:

=0,754

;



(у=0,24 табл.2 прил.1)

hст- назначаем конструктивно hст=380мм.

tст- назначаем из условия её местной устойчивости:
;

; см;

принимаем tст=8 мм, при этом: ;

Требуемая площадь поясов: ;
Принимаем пояса 360х14, при этом Ап= 361,4= 50,4см 2 и обеспечена местная устойчивость пояса по формуле:

; ;

;
Геометрические характеристики сечения:
А=250,4+380,8=131,2 см 2;

так как:

, то проверку устойчивости ведем относительно оси у-у:

отсюда по табл.16: у=0,754

Проверка устойчивости:

; ;

.


    1. Конструкция и расчет оголовка колонны

Принимаем плиту оголовка колонны толщиной tпл=25 мм, и размерами 450х360 мм. Давление главных балок передается колонне через ребро, приваренное к стенке колонны четырьмя угловыми швами. Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой Св-08Г2С: Rушсв=21,5 кН/см 2, ш= 0,7 и с=1,0. Принимаем ширину ребер 170 мм, что обеспечивает необходимую длину участка смятия ;

Толщину ребер находим из условия смятия:;

Принимаем tр=30мм;

Длину ребра lр находим из расчета на срез швов Д его прикрепления.

Примем Кш=9 мм. Тогда: ;

Принимаем lр= 48см, при этом условие выполнено. Шов Е принимаем таким же, как и шов Д. Проверяем стенку на срез вдоль ребра:

;
Необходимо устройство вставки в верхней части стенки. Принимаем её толщину 25мм, а длину .

;

Принимаем конструктивно минимально – допустимый катет шва Кш=7мм.

Стенку колонны у конца ребра укрепляем поперечными ребрами, сечение которых принимаем 100х8 мм.


    1. Конструкция и расчет базы колонны

Определяем требуемую площадь плиты из условия смятия бетона: , где . Значение коэффициента  зависит от отношения площадей фундамента и плиты (принимаем =1,2). Для бетона класса В12,5: Rпр= 0,75 кН/см2 – расчетное сопротивление бетона на смятие.

; ;

Принимаем плиту размером 560х500 мм. Тогда Апл = 5650=2800 см 2;

;

Находим изгибающие моменты на единицу длинны d=1см на разных участках плиты.

Участок 1: (балочная плита, так как отношение сторон 380/176=2,16>2;

;

Участок 2: (консольный): ;

Участок 3: (так же консольный так как, отношение сторон 360/76= 4,74>2; На этом участке размещаются анкерные болты. ;

Толщины плиты подбираем по наибольшему моменту из условия: ; R – для стали С255 и при t=2140 мм, Rу= 23 кН/см 2;

, тогда = 29мм;

Принимаем tпл=30мм;

Прикрепление траверсы к колонне выполняем полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С. Соответствующие характеристики: Rушсв=21,5 кН/см2, Rуссв=16,65 кН/см2, ш=0,7 и с=1,0. Расчет достаточно выполнить по металлу шва, так как, : (3,2<4,08). Учитывая условие , находим требуемую величину катета шва Кш из условия:

;

Принимаем Кш=6мм. При этом требуемая длина шва lш= 850,76=357мм, поэтому высоту траверс принимаем равной 360 мм.

Крепление траверсы Кш=8 мм принимаем конструктивно.



Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации