Расчетно-графическая работа. Балочная клетка - файл n2.doc

Расчетно-графическая работа. Балочная клетка
скачать (528.7 kb.)
Доступные файлы (2):
MK_Kseniya_1.dwg
n2.doc316kb.18.01.2012 10:25скачать

n2.doc

Расчетно-графическая работа

Балочная клетка




Задание



Шаг колонн в продольном направлении А 14,0 м.

Шаг колонн в поперечном направлении В 6,5 м.

Габариты площадки в плане 3А*3В.

Отметка верха настила 10 м.

Строительная высота перекрытия не ограничена.

Временная равномерно распределенная нагрузка 32 кН/м2.

Материал конструкций:

Настила – сталь 255;

Балок настила и вспомогательных – сталь С255;

Главных балок – сталь С255;

Колонн – сталь С255;

Фундаментов – бетон класса В15.

Допустимый относительный прогиб настила – 1/150.

Тип сечения колонны: сплошная.


Расчет
Рн = 32 кН/м2 ; tнI = 12 мм ; tнII = 10 мм


I

II



Вес квадратного метра настила


gн = ? ∙ tн = 7850кг/м3 ∙0,012м = 94,2 кг/м2

gн = ? ∙ tн = 7850кг/м3 ∙0,010м =

78,5 кг/м2


Свободная длина настила








a ? lН + bI ; bI ? 100 … 120 мм


aср :

amin = lH + 0мм = 963,6 мм

amax = lH + 120мм = 1083,6 мм


aI = 1000 мм
aср :

amin = lH + 0мм = 803 мм

amax = lH + 120мм = 923 мм


aII = 875 мм



Нормативная нагрузка на балку настила


qH = 1,02 ∙ ( PH + gH) ∙ aIср = 33,0 кН/м
gIH = 94,2 кг/см2 = 0,942 кН/м2
qH = 1,02 ∙ ( PH + gH) ∙ aIIср = 29,3 кН/м
gIIH = 78,5 кг/см2 = 0,785 кН/м2



Расчетная нагрузка на балку настила


qрасч = 1,02 ∙ ( PH ∙ np + gIH ∙ ng ) ∙ aIср = 40,2 кН/м
np = 1,2 ; ng = 1,05
Mmax = qP ∙ B2 / 8 = 212,3 кН∙м
qрасч = 1,02 ∙ ( PH ∙ np + gIIH ∙ ng ) ∙ aIIср = 35,0 кН/м
np = 1,2 ; ng = 1,05
Mmax = qP ∙ B2 / 8 = 184,8 кН∙м



Определение требуемого момента сопротивления




c1 = 1,1 ; ?c = 1,0
t = 11 … 20 мм

Ry = 240 Мпа = 24 кН/см2



c1 = 1,1 ; ?c = 1,0
t = 11 … 20 мм

Ry = 240 Мпа = 24 кН/см2


Двутавр

I №40

Wx = 953,0 см3

Ix = 19062 см4

Вес погонного метра g = 57,0 кг/м
Двутавр

I №36

Wx = 743,0 см3

Ix = 13380 см4

Вес погонного метра g = 48,6кг/м


Проверка на прогиб



Вес настила + вес двутавра =

gH + g / aср = 94,2+57,0/1,0=

151,2 кг/м2


Вес настила + вес двутавра =

gH + g/ aср =78,5+48,6/0,875=

= 134,0 кг/м2


III. Усложненный тип балочной клетки.
tнIII = 10 мм
lбалки настила = 2,8м





8шт; асред=812,5мм
qH = 1,02 ∙ ( PH + gH) ∙ aIIIср = 27,17 кН/м
gн = ? ∙ tн = 7850кг/м3 ∙0,010м = 78,5 кг/м2 = 0,78 кН/м2
qрасч = 1,02 ∙ ( PH ∙ np + gIIIH ∙ ng ) ∙ aIIIср = 32,4 кН/м
Mmax = qP ∙ l2 / 8 = 31,75 кН∙м = 3175,0 кН∙см
; с1=1,1


Двутавр

I №18

Wx = 143,0 см3

Ix = 1290см4

g = 18,4 кг/м
Проверка прогиба балки настила:

Вспомогательная балка:
qнорм = 1,02∙(PH + gIIIнаст + gб.п./aIIIср) ∙ l = 94,25 кН/м
gб.п = 0,18 кН/м ; асред=0,81 м.
qрасч = 1,02∙(PH ∙ np+ (gIIIнаст + gб.п./aIIIср) ∙ ng) ∙ l = 112,68 кН/м
Mmax = qP ∙ B2 / 8 = 595,07 кН∙м



Двутавр

I №60

Wx = 2560,0 см3

Ix = 76806,0 см4

gв.б. = 108,00 кг/м
Проверка на прогиб вспомогательной балки:

Расход материала по III варианту.
gIIIнаст + gIIIб.п./aIIIср + gIIIв.б./l = 78,5+18/0,81+108,0/2,8= 139,3 кг/м2



Принимаем настил ?=10мм (bнаст=875мм)

?вес=134,0кг/м2

Расчет главной балки.



Определение высоты главной балки.
gн = 134,0 кг/м2


qнорм = 1,02∙(PH + gн) ∙ B = 221,0 кН/м
qрасч = 1,02∙(PH ∙ np+ gн∙ ng) ∙ B = 263,9 кН/м


Высота главной балки определяется из условий:
1) минимальная высота определяется из условий допустимого прогиба балки.


2) Строительная высота перекрытия не ограничена.
3) Оптимальная высота определяется по минимальному расходу металла.

= 28111,0 см3,

где

Ry = 23 кН/см2 (для толщ. 21ч40 мм)
Mmax = qP ∙ A2 / 8 = 6465,6кН∙м
hопт=167,2 см
Принимаем hг.б. =170,0см

Определение толщины стенки.
1) Из условия среза стенки

Qmax= qP∙A/2 = 1847,3 кН
hст=hг.б. – 2tn(f)= 170 – 2∙2,2 = 165,6см
tn(f)=22мм = 2,2 см – толщина пояса
Rср=13,5 кН/см2 (для толщины 21ч40 мм)
2)
3)
Принимаем tст = 14мм


Определение размеров горизонтальных поясных листов.


Определяем требуемый момент инерции сечения балки:
Ixтреб = Wтреб ∙ hг.б./2 = 2 389 435,0см4
Момент инерции стенки балки:
Iст(w) =tст ∙ h3ст / 12 = 529 819,3 см4
Момент инерции, приходящийся на поясной лист:
Iптреб ? (Ixтреб - Iст)/2 = (2 389 435,0- 529 819,3)/2= 929 807,9 см4
Момент инерции поясного листа балки относительно ее нейтральной оси:

Ixтреб ? A ∙ h20 = bп ∙ tп
= 60,04 см


Принимаем толщину пояса 22 мм и ширину 600мм.
Проверка местной устойчивости полки:

Проверка сечения балки на прочность:
Ix = Iст + Iп = Iст + 2 bп ∙ tп ∙ ( (hст+tп) / 2 )2 = 529 819,3 +1 858 351,4=2 388 170,75 cм4
Wx = = 28 842,64cм3
?max = Mmax / Wx = 22,4 кН/см2 < Ry?c = 23 кН/см2


?? = (Ry – ?max)/Ry ∙ 100% = 2,6% < 5%


Изменение сечения главной балки по длине.
x = 1/6 A = 14,0/6 = 2,33 м
Mx = [qр x ( A – x )]/2 = [263,9 ∙ 2,33 ( 14,0 – 2,33 )]/2 = 3 587,9 кН∙м
Qx = qp ( A/2 – x ) = 263,9 ∙ ( 14,0/2 – 2,33) = 1 232,4 кН


Rсв = 0,85∙Ry = 0,85∙23 = 19,55 кН/см2
W1 треб ? Mx / ( Rсв ∙ ?c) = 3 587,9 / 19,55 = 18 352,4 см3
I1 треб = W1 треб ∙ hг.б. / 2 = 18 352,4 ∙ 170,0/2 = 1 559 954,0 см4
I1 полки = (I1 треб – Iст)/2 = (1 559 954,0 – 529 819,3)/2 = 515 067,4 см4

33,26 см
Учитывая требования:
b1 ? 180 мм, b1 ? bп / 2 = 600/2 = 300 мм
Принимаем ширину полки b1 = 340 мм.
I1x = Iст + I1п = Iст + 2 b1∙tп∙( (hст+tп)/2 )2 = 529 819,3+2∙34,0∙2,2(165,6/2)2=1 582 885,1 см4
Wx = = 19 116,97 cм3
?max = Mx / Wx = 18,77 кН/см2 < Rср?c = 19,55 кН/см2
?? = (Ry – ?max)/Ry ∙ 100% = 3,99% < 5%


Проверка по касательному напряжению в стенке на опоре балки:
?max = Qmax ∙ Sполусеч / ( I1x ∙ tст) ? Rср ?c.
Sполусеч = b1 ∙ tп ∙ h0/2 + tст ∙ hст2 / 8 = 34,0∙2,2∙167,8/2 + 1,4 ∙ 165,62/8 = 11 074,81 см3
?max = 1 847,3 ∙ 11 074,81 / (1 582 885,1 ∙ 1,4 ) = 9,2 кН/см2 ? 14,0 кН/см2


Проверка прочности по приведенным напряжениям:


кН/см2

кН/см2

Sполки = b1 ∙ tп ∙ h0/2 = 34,0∙2,2∙167,8/2 =6 275,7 см3


Местная устойчивость элемента сечения главной балки.
bребра = hp/24 + 50 мм = 1656/24+50 ?=119 мм


aотс ? 2 hст =331,2 см

принимаем aотс=300см


Расчет 2 отсека.
? – среднее нормальное напряжение в пределах отсека
x = 5,25м
Mx = [qр x ( A – x )]/2 = [263,9 ∙ 5,25 ( 14,0 – 5,25 )]/2 = 6 061,5 кН∙м
кН/см2


? – среднее касательное напряжение в пределах отсека
Qx = qp ( A/2 – x ) = 263,9 ∙ ( 14,0/2 – 5,25) = 461,8 кН

кН/см2


?м – местное напряжение



? кр – критическое касательное напряжение
? кр = 10,3 ( 1 + 0,76 / ?2 ) Rср / = 10,3 (1+0,76/1, 812)13,5/4,02=10,7 кН/см2
? = a / hст = 300/165,6 = 1,81 ; Rср = 13,5 кН/см2 ; ==4,0


?кр – критическое нормальное напряжение
?м / ? = 0,42

. Скр=30,0
?кр = cкр ∙ R / = 30∙23/4,02 = 43,1 кН/см2 ;
?м. кр – местное критическое напряжение
?м.кр = c1 ∙ R / = 38,9∙23/3,542 = 71,4 кН/см2
; c1 = 38,9 ;
0,62 < 1


Расчет 1 отсека.
aотс = 250с м.
? – среднее нормальное напряжение в пределах отсека

x = 1,75 м
Mx = [qр x ( A – x )]/2 = [263,9 ∙1,75 ( 14,0 –1,75 )]/2 = 2 828,7 кН∙м

кН/см2
? – среднее касательное напряжение в пределах отсека
Qx = qp ( A/2 – x ) = 263,9 ∙ ( 14,0/2 –1,75) = 1 385,5 кН

кН/см2
?м – местное напряжение


? кр – критическое касательное напряжение

? кр = 10,3( 1 + 0,76 / ?2 ) Rср / = 10,3(1+0,76/1,512)13,5/4,02=11,58 кН/см2

? = a / hст = 250/165,6 = 1,51 ; Rср = 13,5 кН/см2 ; ==4,0
?кр – критическое нормальное напряжение
?м / ? = 0,6



?кр = cкр ∙ R / = 30∙23/4,02= 43,1 кН/см2 ; cкр = 30,0
?м. кр – местное критическое напряжение

?м.кр = c1 ∙ R / = 29,85 ∙23/2,95 2 = 78,9 кН/см2
; c1 = 29,85 ;
0,68 < 1


Расчет поясных швов.
Двусторонний шов, выполняемый автоматической сваркой в лодочку, сварочной проволокой Св-08А. Определяем толщину шва в сечении x=0,875м.
Rwf = 18 кН/см2 ; Rwz = 16,5 кН/см2 ; ?f = 1,1 ; ?z = 1,15 ; n=2
?f ∙ Rwf = 1,1∙18 = 19,8 кН/см2 ; ?z ∙ Rwz = 1,15∙16,5 = 18,97 кН/см2


Принимаем минимально допустимый при толщине пояса tп =22 мм шов kf=7мм, что больше получившегося по расчету kf=4,6мм.





Расчет опорной части балки.
b1 ? 0,65∙tст


Проверка на смятие опорного ребра:
Qmax / (bp ∙ tp) = 1 847,3 / (34,0∙1,4) = 38,8 ? Rсм ∙ ?с = 36 кН/см2
Принимаем лист 340Ч16 мм:
Qmax / (bp ∙ tp) = 1 847,3 / (34,0∙1,6) = 33,9 ? Rсм ∙ ?с = 36 кН/см2

Проверка швов:

lш ? 85∙?∙kf
Рассчитываем крепление опорного ребра к стенке балки двусторонними швами полуавтоматической сваркой проволокой Св-08Г2С. Рекомендуемый минимальный катет шва kf = 6мм.
Rwf = 21,5 кН/см2 ; Rwz = 16,5 кН/см2 ; ?f = 0,9 ; ?z = 1,05 ; n=2
?f ∙ Rwf = 0,9∙21,5 = 19,35 кН/см2 ; ?z ∙ Rwz = 1,05∙16,5 = 17,33 кН/см2


Принимаем kf = 8мм.


Проверка общей устойчивости опорной части:
Аоп.части = Ар + tст ∙ b1 = 34,0∙1,6 + 1,4∙27,5 = 92,9см2;
Ix(оп) = tp ∙ bp3 / 12 = 1,6 ∙ 34,03 / 12 = 5 240,5 см4
ix(оп) =
?x = hст / ix = 165,6 / 7,51 = 22,0; ? = 0,956;
?x = Qmax / (?∙Aоп) = 1 847,3/0,956∙92,9 = 20,8 ? Ry ∙ ?c = 23 кН/см2


Проверка местной устойчивости ребра:

bсвеса=(34-1,6)Ч0,5=16,2см; tр=16мм;



Расчет укрупнительного стыка.
1. Стык на болтах.

38ХС “Селект” d = 20 мм. Пескоструйная обработка двух поверхностей.
Rb = 1350 Мпа = 135 кН/см2 ; Aнт = 2,45 см2 ; ?=0,58 ; ?н = 1,02


Несущая способность высокопрочных болтов:
Qв.б. = 0,7 ∙ Rb ∙ Aнт ∙ ? ∙ nтр ∙ ?б / ?н = 0,7∙135∙2,45∙0,58∙2∙0,85/1,02 = 223,8 кН/см2;

Nпояса = Bп ∙ tп ∙ Ry = 60∙2,2∙23 = 3 036,0 кН;
n = Nпояса / Qв.б. = 3 036,0 /223,8 = 13,6
Принимаем 14 болтов.
Сечение накладок 600Ч14 и 2Ч280Ч14.

Анакл = 60Ч1,4+2Ч28Ч1,4=162,4см2 > Апояса = 132,0 см2


Проверка ослабленного сечения нижнего пояса отверстиями под болты d=22мм в 4 ряда:
Ап.нт = (60 – 4 ∙ 2,2) ∙ 2,2 = 112,64 см2 > 0,85Ап = 112,2 см2
Момент, действующий на стенку:
Mст = Mmax ∙ Iст / Ix = 6 465,6 ∙ 529 819,3 / 2 388 170,75= 1 434,4 кН∙м


Проверка стыка стенки:
Вертикальные накладки: 320Ч1500Ч10.
Определяем количество рядов
Коэффициент стыка ? = Мст/mЧhmaxЧQоб=143440/2Ч130Ч223,8=2,5
N=14 рядов с шагом 100 мм, ? =2,69>2,5.






2. Сварной стык.
На монтаже сжатый пояс и стенку соединяют прямым швом встык, а растянутый пояс – косым швом под углом 60°. Такие стыки равнопрочны основному сечению балки. Стыки не рассчитываются.

Подбор сечения центрально-сжатой стальной колонны.
hкол = Hнаст – hпер + 0,6 м = 10 – 2,07 + 0,6 = 8,53 м
hпер=1700+360+10=2070;
lрасч = ? ∙ hкол = 8,53 м ; ?=1
Nкол = 1,01∙ 2 ∙ Qmax = 1,01∙ 2 ∙ 1 847,3 =3 731,5 кН

задаемся:

?y = 90 ; ? = 0,625




tст = 10 мм




hст = 82,8∙10=800 мм


Требуемая площадь полки:
Ап.треб. = (Атреб – hст ∙ tст) /2 = (260 – 80∙1,0)/2 = 90,0 см2
tп = 14 мм ; bп = 420мм
bсвеса=(420-10)/2=205мм
Iy = 2 ∙ tп ∙ bп3 / 12 = 2 ∙ 1,4 ∙ 423 / 12 = 17 287,2 см4
iy =

?y = lрасч.y / iy = 853 / 13,8 = 62 ; ? = 0,795






?y = Nкол / (?∙Aтреб) = 3 731,5/(0,625∙260) = 22,97 ? Ry ∙ ?c = 23 кН/см2
?? = (Ry – ?y)/Ry ∙ 100% = 0,1% < 5%

Полка колонны 420Ч14мм
Расчет оголовка колонны.


tпл = 25 мм
bсм = bоп.р. + 2∙tпл = 34+2∙2,5 = 39 см
bребра = bсм = 39 см
tр ? 2∙Qmax / (bр ∙ Rсм) = 2∙1 847,3/ (39∙ 36) = 2,6см
Принимаем tр = 3 см.

Длина швов ребра:

Рассчитываем крепление ребра к стенке колонны двусторонними швами полуавтоматической сваркой проволокой Св-08Г2С, kf = 7мм
Rwf = 21,5 кН/см2 ; Rwz = 16,5 кН/см2 ; ?f = 0,9 ; ?z = 1,05 ; n=2
?f ∙ Rwf = 0,9∙21,5 = 19,35 кН/см2 ; ?z ∙ Rwz = 1,05∙16,5 = 17,33 кН/см2

Проверка на срез утолщенной стенки толщиной 3 см:



Расчет базы колонны.

tтр = 12 мм
Bпл = bкол + 2tтр + с1∙2 = 420 + 24 + 2Ч38 = 520 мм
с1 = 38 мм
Rсмбет = Rпр ∙ ?ф = 1,1∙1,2 = 1,32 кН/см2 (Rпр = 11 Мпа для бетона класа В15)
Lпл = Nкол / (Bпл ∙ Rсмбет) = 3731,5/(52∙1,32) = 54,4см=545мм
Принимаем Lпл = 1000 мм, тогда с2 = 80 мм
?ф = Nкол / (Bпл ∙ Lпл) = 3731,5/(52∙100) = 0,72 < Rсмбет = 1,32 кН/см2


bкол / с2 = 420/80 ~ 5 > 2
M1 = ?ф ∙ c12 / 2 = 0,72∙3,82/2 = 5,2 кН/см
M2 = ?ф ∙ c22 / 2 = 0,72∙8,02/2 = 23,0 кН/см
hст / bсв = 800/205 = 3,9
M3 = ?ф ∙ bсв2 / 8 = 0,72∙20,5 2/8 = 37,8 кН/см


Плита выполняется из стали С255, Ry = 23,0 кН/см2

Принимаем толщину плиты 32 мм.
Рассчитываем крепление траверсы к колонне двусторонними швами полуавтоматической сваркой проволокой Св-08Г2С, kf = 7мм
Rwf = 21,5 кН/см2 ; Rwz = 16,5 кН/см2 ; ?f = 0,9 ; ?z = 1,05 ; n=4
?f ∙ Rwf = 0,9∙21,5 = 19,35 кН/см2 ; ?z ∙ Rwz = 1,05∙16,5 = 17,33 кН/см2


hтрав = 77,9 см >85?zkf = 85∙1,05∙0,7=62,5см
kf = 9мм :

hтрав = 77,9 см < 85?zkf = 85∙1,05∙0,9=80,3см



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